权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

核沸騰と膜沸騰の共存による超高速液体水素予冷の実現

核态沸腾与薄膜沸腾并存实现超高速液氢预冷

基本信息

批准号：
21K04477
负责人：
吹場活佳
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shizuoka University
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-21K04477/
关键词：
沸騰伝熱促進極低温液体水素

项目摘要

本研究では極低温流体による配管などの金属部品を高速で冷却する手法を開発した。核沸騰と膜沸騰を同時に発生させることにより金属近傍の固液接触を促進し予冷時間を削減した。具体的には低熱伝導率被膜と金属面が交互に露出する伝熱面を作成した。断熱層と金属冷却面が交互に露出するような伝熱面を作ることにより、断熱層で核沸騰、金属部分で膜沸騰となるような冷却面を作り出した。核沸騰と膜沸騰の共存により伝熱を阻害する要因となる膜沸騰の気相の膜を崩壊させる。本研究では2021年度までに提案する加工を施した伝熱面を用いて、プール沸騰実験、すなわち液体窒素の液槽に金属を沈め沸騰伝熱により冷却する実験を行った。2022年度はこの伝熱面を配管内部に施すための研究を行った。2021年度の実験では銅板に縦横の溝を掘り、この溝をシリコーンシーラントで埋めることで目的の伝熱面を作り出した。この方法によりプール沸騰実験における冷却時間を1/5に低減することに成功した。一方、配管の内面にこの伝熱面を加工するのは困難である。特に横方向の溝を施工するのが難しい。そこで2022年度の実験では、縦方向のみ溝を加工し、これをシリコーンシーラントで埋めた伝熱面を作成した。2021年度と同様の実験により、液体窒素を用いたプール沸騰では予冷時間を大幅に削減することができることを確認した。次に放電加工を用いて配管の内部に溝を加工し、これをシリコーンシーラントで埋めた配管を作成し実験を行った。内部に液体窒素を流す実験を行い、冷却時間が大幅に削減することを確認した。最終的にこれをJAXA能代実験場に持ち込み、液体水素を用いて実験を行った。しかし液体水素を用いた実験では、無垢の配管と比較して同程度の冷却時間となり、優位性が確認できなかった。このような結果になった理由として、液体水素の特異な物性が原因であることが考えられ、現在も検証中である。

This study is aimed at developing a method for cooling metal parts in cryogenic fluids at high speeds. Nucleate boiling and film boiling occur simultaneously, and solid-liquid contact near metals is promoted and cooling time is reduced. Specific low thermal conductivity coatings and metal surfaces are exposed to the heat surface. The thermal barrier layer and the metal cooling surface are alternately exposed. The thermal barrier layer is nucleated boiling. The metal part is film boiling. The cooling surface is exposed. The main reason for heat transfer and film breakdown in nucleate boiling and film boiling is that This study proposes to conduct processing, heat transfer and cooling in 2021. 2022 - 2023 - 20 - 2023 - 23 - 20 - 23 2023 - 23 - 24 23 - 23 2023 - 23 - 2 In 2021, the company will open a new channel to the public. This method reduces the cooling time by 1/5 of the normal cooling time. It is difficult to process the heat transfer surface on the inner surface of one side and pipe. It is difficult to construct trenches in a particular horizontal direction. In 2022, the company will complete the processing of new products in the following directions: In 2021, the same amount of water was used to cool the water. The internal groove of the secondary processing pipe is processed, and the secondary processing pipe is manufactured. Internal fluid flow is confirmed to be significantly reduced. The ultimate solution is JAXA, which can be used in the field to maintain a high temperature and a high temperature. Liquid water is used to determine the cooling time and its superiority. The reason for this is that the specific properties of liquid water are the cause of this phenomenon.