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高温粒子表面における膜沸騰の崩壊条件に関する研究

高温颗粒表面薄膜沸腾崩溃条件研究

基本信息

批准号：
07226204
负责人：
安達公道
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

蒸気爆発の発生機構として提唱されている熱的デトネーションモデルに基づく蒸気爆発進展過程のシュミレーション解析コードを用いた予備解析結果から、蒸気爆発素過程の移行条件としての膜沸騰崩壊圧力の設定値が蒸気爆発発生の有無に極めて重大な影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで、本研究では、蒸気爆発素過程における粗混合状態を模擬した高温固体球表面上に形成させた膜沸騰に圧力波を加えることで膜沸騰崩壊挙動を観察し、膜沸騰崩壊条件に関する基礎的データベースを作成することとした。膜沸騰状態は高周波加熱装置で融点以下に加熱した鋼球を冠水させることで形成させ、衝撃波発生装置から発生する圧力波により膜沸騰を強制的に崩壊させる。鋼球は炭素鋼とステンレス鋼を用い、鋼球の大きさ、圧力波の大きさ、鋼球の初期表面温度をパラメータとして圧力波と鋼球表面温度の過渡変化を測定し、膜沸騰の崩壊挙動を観察した。結果として、鋼球表面温度は圧力波の通過により急激に降下することを確認した。また、圧力波が通過した直後の鋼球表面温度は温度降下の度合いに応じて、膜沸騰が崩壊しなかった実験結果、膜沸騰が崩壊した実験結果、膜沸騰が崩壊した後再発生した実験結果の3つのパターンに分類できることを確認した。本研究で得られた実験結果を初期条件である初期設定衝撃波圧力と初期設定表面温度によるマップ上に整理した結果、各タイプに分類された膜沸騰の崩壊挙動はこのマップ上で明確に領域分けできた。その際、膜沸騰が崩壊しなかった実験結果の領域は粒子径の違いによる影響があまり見られず、膜沸騰が崩壊した実験結果の領域は粒子径が大きいほど狭くなった。以上の実験より、膜沸騰の崩壊挙動の分類を明確にすることが可能となり、本実験条件の範囲においては膜沸騰を崩壊させるのに必要となる圧力が鋼球の初期温度に強く依存することを確認した。

The mechanism of vapor explosion generation and the setting value of film boiling collapse pressure have great influence on vapor explosion generation. In this study, the rough mixing state of vapor explosion process was simulated, and the pressure wave of film boiling formed on the surface of high temperature solid sphere was observed. The basic conditions of film boiling collapse were established. The film boiling state is heated below the melting point of the high frequency heating device, and the pressure wave generated by the shock wave generator is forced to collapse. The temperature of carbon steel, the temperature of pressure wave, the temperature of initial surface of steel, the temperature of transition of pressure wave, the temperature of film boiling, etc. As a result, the temperature of the steel bladder surface is determined by the rapid drop of the pressure wave. The temperature of the steel vessel surface after the pressure wave passes through is determined by the temperature drop, the film boiling is determined by the temperature drop, the film boiling is determined by the temperature drop, and the film boiling is determined by the temperature drop. The results of this study are as follows: initial shock wave pressure, initial surface temperature, and classification of film boiling The effect of film boiling on particle size is greater than that of film boiling. The above classification of film boiling is clear, and the pressure of film boiling is strongly dependent on the initial temperature of steel.