数値解析の併用によってチャンネル内限界熱流束の予測を一般的に拡張する手段の研究

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本研究では管径d=8mm、管長・管径比l/d=50〜800の条件下、試験流体としてR-12(圧力1.47MPa、気液密度比0.0735)を使用し、入口サブクール条件(ΔHi>0)ならびに二相混合入口条件(ΔHi<0)の両条件についての実験をおこなった。ここで用いる試験管は純測定部の長さだけでも6.4m(垂直管)となるので、試験部はすべて屋外に設置し、しかも芳流加熱ならびにその電極位置の移動作業などがあって困難も伴ったが、それを克服することによって貴重な実験データを得た。上記の実験データを、ΔHi>0のデータ群およびΔHi<0のデータ群に分け、それぞれに対し限界熱流束qcと管出口クオリティXexの関係を求めた、その結果、ΔHi<0の実験は、l/dの値ごとに分離傾向などを示し問題があって避けるべきこと、一方ΔHi>0の実験は問題がないことが判明した。しかしΔHi>0のデータ群といえども、qc-Xex関係はかなり複雑な様相を呈し、経験的な無次元整理にせよ、数値解析による予測法にせよ、共に取扱い難い状況にあることがわかった。そこで試みにqc-Xex形式のデータ表示について検討した結果、これは複雑な様相を呈し易い性質を内包すること、しかもそれは限界熱流束の物理的本質からではなく、qc-Xex表示の外面的特性としてあらわれるにすぎないことが判明した。そこでqc-Xex形式の代りにqc-(l/d)形式のデータ表示を試みた所、これは非常に素直な変化特性を示した。しかもそれは、本研究の代表者らが先に提出した無次元整理式の予測値に非常に近いこと、また数値解析による予測値とも傾向が比較的に一致することが明らかになった。そして、これらの結果、l/d>500の特別領域の限界熱流束の一般的整理手段について明るい可能性がひらかれることになった。