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.

我们对一系列相变现象进行了实验和数值分析，在大气压下，在大气压下与室温接触时，在大气压下凝结了蒸汽，如室温附近的低温物体接触，如在过热蒸汽干燥的早期阶段所见，将过热的蒸汽干燥为干燥热空气，然后再次凝结的水蒸发液进入过热的蒸汽中。在2009年，我们修改了当前矩形管道类型的过热蒸汽干燥装置的测试部分，并使用电子平衡来使质量变化与干燥过程中干物（低温对象）的相变相关。他们能够每16秒连续测量一次。为了阐明冷物体和过热蒸汽之间接触时间的开始时间，对测试部分的下部进行了修改，以便可以在与气流隔离的状态中安装冷对象。结果，可以随着时间的流逝，以连续的详细方式测量质量变化，包括初始凝结，在室温下作为冷对象进行食物，并根据冷凝量，冷凝时间，干燥时间等的定量评估，这是一系列相位变化现象的特征。未观察到的详细值是通过实验获得的。在2000年，测试部分的两侧被更改为双pyrex玻璃，以实现激光测量并在绝热状态下观察气体液体界面。此外，引入了使用Schlieren方法的非接触式测量设备，以测量时间和空间热量和传质，并测量界面附近气流密度分布的时间变化和液体膜的厚度。此外，使用热流量计，还测量了低温固体表面上的热流，还测量了冷凝水的时间变化。此外，考虑了冷凝水的表面位置的运动。我们研究了一种通过数值计算来预测从冷凝到蒸发的一系列变化的方法。这些结果表明，过热蒸汽的凝结和一系列的高速，非态现象，在这些现象中再次蒸发了冷凝水，实验表明其特征和工业可用性，并提出了一种通过数值计算来预测现象的方法。

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）。