Clarificaion of the relation between wetting front propagation velocity and pool boiling CHF

阐明润湿锋传播速度与池沸腾CHF之间的关系

• 批准号: 21K03895
• 负责人: 小泉 安郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03895/
• 关键词: 沸騰熱伝達; 限界熱流束; 濡れ進展速度; プール沸騰

核沸騰による除熱は、きわめて高い熱伝達率を示す高効率の冷却手法だが、限界熱流束を超過すると、沸騰様式が膜沸騰に移行して、熱伝達率が大きく低下する。このため、より高い限界熱流束値を示す高性能伝熱面の開発が、世界各所で精力的に行われている。限界熱流束に至るとき、伝熱面からの入熱によって蒸気泡が生成され、その底部に乾き域が形成される。この後、乾き域外縁の固気液三相界線が内向きに移動して、乾き域が消滅すれば、伝熱面温度は飽和温度近くに維持される。一方、乾き域が際限なく拡大すると、伝熱面の冷却が長期間途絶えて温度上昇し、限界熱流束状態に至る。本考察より、固気液三相界線が内向きに移動する速度（濡れ進展速度）が大きい伝熱面では、乾き域が成長しにくいため、CHFが向上すると考えられる。本研究では、常温条件と核沸騰中の両方で、各種伝熱面の濡れ進展速度を計測し、別途計測するプール沸騰限界熱流束との関係を調べる。得られた結果より、濡れ進展速度を主要変数とする限界熱流束相関式を開発することを目的とする。このため、様々な濡れ進展速度を有する伝熱面を対象に、限界熱流束及び限界熱流束状態に至るときに気泡底部に形成される乾き域の動的挙動を実験的に調べることを目的として、薄板を伝熱面にするとともに、その底部よりレーザー光を入射することで、試験流体中で核沸騰を生じさせる実験系を構築した。また、本実験装置を用いて、限界熱流束時における伝熱面温度の急上昇を良好に計測可能であることを確認した。また、乾き状態にある伝熱面に試験流体を接触させることで、濡れ進展速度を実験的に定量化できることを示した。以上の手続きにより、各種伝熱面について限界熱流束と濡れ進展速度を個別に計測するとともにその関係を系統的に調査するための準備を整えた。

The rate of nuclear boiling is high, the temperature is high, the cooling method is high, the flow beam is beyond the limit, the film boiling is moving, the temperature is high, the temperature is low. The high-speed and high-limit beam shows the opening of high-performance equipment and the operation of all the efforts of the world. Limit the flow stream to the air, the surface, the steam bubble, and the bottom to form the dry area. After drying, the inward movement of the solid-liquid three-phase boundary line outside the dry area, the elimination of temperature in the dry area, the temperature temperature of the surface and the temperature near the temperature are maintained. On the one hand, the dry area is limited to high temperature, long-term cooling, long-term temperature, and the limit of flow bunching. In this study, the inward movement velocity of the solid-liquid three-phase boundary line is very high, the growth speed of the dry region is very high, and the growth speed of the solid-liquid three-phase boundary line is higher than that of the solid-liquid three-phase boundary line. In this study, under normal temperature and normal temperature conditions, the temperature of nuclear boiling is measured, the temperature of each surface is measured, and the boiling limit is measured in different ways. The results show that the main parameters of the experimental results are the limit of the current beam and the relative operation of the current beam for the purpose of improving the performance. The speed of the process is divided into three parts: the temperature field, the limit current beam and the limit flow beam to the bottom of the bubble, the temperature is very high, the speed is very high, the limit current beam and the limit flow beam are shaped up to the bottom of the bubble. In the fluid, the nuclei boil and grow in the fluid. It is possible that the temperature of the contact surface of this equipment may be confirmed when the temperature is raised rapidly when the current beam is limited, and the temperature of this device may be improved. On the surface of the system, the fluid is in contact with the temperature and the speed of the process is shown in a quantitative manner. The above equipment is in good condition, and the development speed of the current beam at the limit of each surface is calculated respectively. The equipment of the system is ready for adjustment.