ホログラフィ干渉による加熱面に衝突する液滴の固液接触過程の検討

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1.レ-ザホログラフィ干渉法を用いて、合成石英加熱面上に衝突する液滴の固液接触過程、液滴内に発生する微小気泡の挙動、蒸気膜の広がり過程および蒸気膜の崩壊過程を、石英加熱物体の裏面から干渉縞としてリアルタイムでとらえ、固・気・液界面で生ずる沸騰・蒸発プロセスに対して、以下のような新しい知見を得た。(1)、サブク-ルされた液滴が加熱面に衝突した際、多数の微小な液粒と化して激しく飛散する液滴の微細化現象は、固液接触による瞬時の気化が微小気泡の生成となって現れ、この微小気泡の液滴内への射出・貫通によってもたらされることが、ホログラム干渉縞から判明した。(2)、液滴と加熱面間に安定した蒸気膜が形成されるよになるのは、(1)で述べた現象発生時より、加熱面温度が高温になってからであるが、(1)と同様に液滴衝突初期の固液接触時の微小気泡発生がトリガ-となるものの、この微小気泡は射出する以前に互いに合体連結し、蒸気膜と化し、それが加熱面の中央部から周辺部へと広がることが判明した。(3)、本実験で行ったような鏡面に近い状態の加熱面に自由落下で液滴を落とすと言った単純な場合では(2)の状態の蒸気膜が突如崩壊し、固液接触を起こし、(1)の状態に至るとい間欠的な固液接触は認められなかった。2.液滴が加熱面に衝突したときの加熱面で発する沸騰音をコンデンサ-マイクロホンで、またそれに伴って加熱物体内を伝播する弾性縦波を水晶を用いて圧電位として取りだし固液接触状態を調べた結果、(1)、1の(1)で述べた微細化現象発生時には、高い周波数の沸騰音とそれによる加熱物体の振動が検出された。(2)、沸騰音とホログラム干渉縞撮影との運動測定結果から、音と微小気泡の発生とはよく一致していることが判明した。3.上記1、2の知見に基づき、加熱面と液滴間に形成される蒸気膜厚さの変動解析を行い、本実験系での液滴蒸発効率および非ぬれ状態下での熱伝達特性を理論的に求めた。