乱流場における蒸発液滴の熱・物質移動現象の解明

湍流场中蒸发液滴的传热传质现象的阐明

• 批准号: 12750164
• 负责人: 河原 伸幸
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Okayama 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750164/
• 关键词: 超音波液滴浮遊装置; 蒸発液滴; 熱・物質移動現象; ラグラジアン的解析; 空力音響; 混相流

本研究では,乱流場における蒸発液滴の空気抵抗力,蒸発過程,熱および物質移動現象を把握することを目的として行っている.本年度は昨年度に製作した超音波液滴浮揚装置において,浮揚する液滴周りに乱流場ならびに高温場を形成するために装置の改良を行った.改良点を以下に示す.1.ホーン形状:ホーン形状を数種類用意した.ホーン先端を平面にした場合でもホーン先端を浅皿型にしたものと同程度の安定性,最大粒径を達成することができた.2.反射板(リフレクタ):反射板側から流れを吸入するために,ハニカム状の反射板を製作した.この反射板では液滴を浮揚させることができなかった.そのため,超音波振動子側から流れを吸入し,反射板に穴を設けることにより音圧場に液滴を注入できるように変更した.3.管型:超音波浮揚装置内で形成される音圧場をガラス管で覆うようにした.また,振動子側から流れを吸入し,反射板側から排出するようにした.これより,音圧場に流れ場を生成することが可能になった.さらに,流入形路上にヒータを設置することにより,温度を制御することが可能になった.このように改良した超音波浮揚装置において,反射板の位置を変更することにより,液滴の浮揚状態の安定性,振動する場合の形状変化状態の観察を行った.画像取込ボードとCCDカメラを組み合わせて液滴の形状変化履歴を撮影できるように,システムの構築を行った.また,表面張力の異なる数種の液滴(水,エタノール,メタノール,イソオクタン,ヘプタン等)の浮揚状態を観察した.さらに,超音波振動子に与える印加電圧の値を変化させ,浮揚液滴の形状変化に与える影響を調べた.印加電圧を高めるに従い,液滴の扁平率は大きくなることが分かった.このように液滴を安定して浮揚できる状態を探しだし,蒸発液滴を浮揚させ,その蒸発履歴を観察した.蒸発履歴は直径の二乗が比例的に減少するD2乗則に一致することを確認した.

This study aims to understand the air resistance of vapor droplets, vapor processes, heat transfer and mass transfer phenomena in turbulent flow. This year, the ultrasonic droplet flotation device was manufactured and improved. The improvement points are shown below. 1. Shape: Shape: Number of purposes. 2. Reflector plate: Reflector plate side: Reflector plate. The reflection plate is a liquid drop floating in the air. 3. Tube type: Ultrasonic pressure field is formed in the ultrasonic floating device. On the vibrator side, the flow is sucked in, and on the reflector side, the flow is discharged. The sound field is generated by the current field. In addition, the inflow channel is set to a temperature that can be controlled. In this improved ultrasonic floating device, the position of the reflecting plate is changed, the stability of the floating state of the liquid droplet, and the observation of the shape change state in the case of vibration are performed. Image capture and CCD image capture and image capture and image capture The floating state of several kinds of droplets (water, water, etc.) due to different surface tensions is observed. In the meantime, the ultrasonic vibrator changes the voltage value, the shape of the floating droplet changes and the influence of the ultrasonic vibrator changes. The voltage is high and the rate of liquid drop flattening is high. The stability of the liquid droplets and the state of the evaporation of the liquid droplets are investigated. The diameter of the tube is reduced.

项目成果

河原 伸幸: "超音波浮揚装置を用いた蒸発液滴の観察"日本機械学会西日本エンジンシステム研究会2001年夏季シンポジウム講演論文集. 11-14 (2001)

Nobuyuki Kawahara：“使用超声波浮选装置观察蒸发液滴”日本机械工程师学会西日本发动机系统研究小组 2001 年夏季研讨会论文集 11-14 (2001)。