冷物体表面における過熱水蒸気の凝縮から蒸発への高速非定常相変化現象の解析

过热蒸汽在冷物体表面从凝结到蒸发的快速非稳态相变现象分析

• 批准号: 11750170
• 负责人: 伊與田 浩志
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750170/
• 关键词: 過熱水蒸気; 凝縮; 乾燥; 相変化; 可視化

乾燥熱風として過熱水蒸気を用いる過熱水蒸気乾燥の初期に見られるような,大気圧下での過熱水蒸気が常温付近の低温の物体と接触した際に凝縮し,その後,凝縮水が再び過熱水蒸気中に蒸発する一連の相変化現象について実験ならびに数値計算により解析を行った.平成11年度は.現有の矩形ダクト型の過熱水蒸気乾燥装置のテストセクション部分を改造し,乾燥中の被乾燥物(低温物体)の相変化に伴う質量変化を電子天秤により0.16秒ごとに連続的に測定できるようにした.また,低温物体と過熱水蒸気の接触開始時間を明確にするため,装置内に低温物体を気流とは隔離された状態で設置できるようにテストセクション下部を改造した.これらの結果,低温物体として常温の食品を用いて,初期凝縮を含めた時間的な質量変化を連続的に詳細に測定することが可能となり,一連の相変化現象の特徴を示す凝縮量,凝縮時間,乾燥時間など,これまで定量的な評価が行われてこなかった詳細な値を実験的に得ることができた.平成12年度は,レーザー計測ならびに気液界面を断熱状態で観察を可能にするため,テストセクション両側面を2重のパイレックスガラスに変更した.また.時間・空間的な熱・物質移動の計測装置として,シュリーレン法による非接触型の計測装置を導入し,界面付近の気流の密度分布の時間変化ならびに液膜厚さの測定を行った.さらに熱流計を用いて,低温固体表面での熱流の時間変化を測定した.さらに加えて,凝縮水の表面位置の移動を考慮した.凝縮から蒸発に至る一連の変化過程を数値計算により予測する方法について検討を行った.これらの結果から,これまでほとんど論じられてこなかった,過熱水蒸気の凝縮とその凝縮水がふたたび蒸発する一連の高速非定常現象について,実験的にその特性ならびに工業的な利用可能性を示すとともに,数値計算により現象を予測する方法を提案することができた.

During the early stage of drying, when superheated water steaming is used, the superheated water steaming under high pressure condenses when it comes into contact with objects at near room temperature and low temperature. Later, the condensation and shrinkage are also analyzed through numerical calculations. Heisei 11 years ago. The temperature control system of the existing rectangular type superheated water steam drying device is modified to change the phase change and mass change of the dried object (low temperature object) during drying. The contact start time of the cryogenic object and superheated water vapor shall be specified, and the flow and isolation state of the cryogenic object in the device shall be set. The results show that the initial condensation of low temperature objects and foods at normal temperature includes the detailed determination of the mass change of the time, the characteristics of the phase change phenomenon, the amount of condensation, the condensation time, the drying time, and the quantitative evaluation. In 2012, the temperature of the liquid interface was measured, and the thermal state of the liquid interface was observed.また. A non-contact measuring device was introduced to measure the thermal and material movement in time and space, and the density distribution of the gas flow near the interface was changed with time. The heat flow meter is used to measure the time variation of heat flow on solid surfaces at low temperatures. In addition, the surface position of condensation shrinkage is considered. The process of condensation and evaporation, the calculation of numerical values, the method of prediction and the discussion of calculation. As a result of this, it is necessary to discuss the continuous high-speed unsteady phenomena of condensation, condensation and evaporation of superheated water. The practical characteristics and the possibility of industrial utilization are shown, and a method for predicting this phenomenon in digital calculation is proposed.

项目成果

H.Iyota, 他2名: "Modeling of Superheated Steam Drying Including Changes from Condensation to Evaporation Occurring in Early Stage"Proc.of 12th Int.Drying Symposium. (CD-ROM). No.338 (2000)

H.Iyota 等 2 人：“过热蒸汽干燥的模拟，包括早期发生的从冷凝到蒸发的变化”Proc. of 12th Int.Drying Symposium (CD-ROM) No.338。

伊與田 他4名: "過熱水蒸気乾燥における初期凝縮のモデル化とその効果"化学工学会第66年会講演要旨集. (CD-ROM). J107 (2001)

Iyoda 和其他 4 人：“过热蒸汽干燥中的初始冷凝及其影响”摘要，化学工程师学会第 66 届年会（CD-ROM）（2001 年）。

伊與田,他3名: "過熱水蒸気乾燥での乾燥特性に関する研究"日本機械学会講演論文集. 994-2. 6-29-6-30 (1999)

Iyoda 等 3 人：“过热蒸汽干燥的干燥特性研究”日本机械工程师学会会议记录 994-2（1999）。