寒冷環境下における液滴の機能的凍結制御に関する研究

寒冷环境下液滴功能冻结控制研究

• 批准号: 05750181
• 负责人: 堀部 明彦
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750181/
• 关键词: 液滴; 相変化; 過冷却; 着氷; 表面張力; 溶質析出

1.液滴凍結実験装置の製作冷却面上および寒冷気流中の液滴凍結挙動を観察するために,二種類の実験装置を作製した.冷却壁上における凍結実験では,冷却面(銅板)を冷却液容器の上部に設置し,銅板を所定の温度に冷却できる構造とした.一方,寒冷気流中における凍結実験では,透明アクリル板にて作製した試験部を,低温風洞内に設置し,中央には,液滴を滴下するための銅板を固定した.銅板内部には,ステンレス箔ヒ-タを挿入し,銅板温度を制御した.2.研究結果および特記すべき点試験液体は,純水,塩水,およびエチレングリコール水溶液を用い,液滴の凍結挙動に及ぼす水溶液濃度,冷却面温度,気流温度,および気流速度の効果について検討した.さらに,液滴内にアルミ粉末トレーサーを入れて可視化を行ない,液滴内部流動の観察を行なった.その結果,以下のことが明らかになった.(1)純水滴の凍結では,最終凍結位置に突起が生じる特徴的な形状となる.一方,水溶液滴では,凍結界面から溶質が析出するため,表面張力の濃度依存性の差異により,凍結形状は大きく異なり,濃度の増加にしたがい表面張力が減少するエチレングリコール水溶液の場合には,液滴表面にくびれが生じる.(2)水溶液濃度および冷却壁温度の影響により,頂点の突起およびくびれの位置など液滴凍結形状が異なる.(3)寒冷気流中における液滴の最終凍結位置は,主に気流と壁面への凍結潜熱の移動割合により定まる.

1. Manufacturing of Droplet Freezing Device Cooling Surface and Detection of Droplet Freezing Motion in Cold Air Flow The cooling surface (copper plate) is arranged on the upper part of the cooling liquid container, and the cooling structure is arranged at the temperature determined by the copper plate. In one side, the cold flow in the middle of the freeze, transparent glass plate in the control of the test part, low temperature wind tunnel in the setting, the center, liquid drops in the copper plate fixed. 2. The results of this study include: test liquid, pure water, pure water, water solution, freezing movement of liquid droplets, concentration of water solution, cooling surface temperature, gas flow temperature, gas flow velocity, etc. In addition, the droplet inside the powder into the visualization, the droplet inside the flow of observation. As a result, the following are the results of the investigation. (1)Pure water drops freeze, and the final frozen position is projected. On the one hand, when an aqueous solution is dropped, the freezing interface is separated from the solute, and the concentration dependence of the surface tension is different. The freezing shape is different, and the concentration is increased. The surface tension is reduced. In the case of an aqueous solution, the droplet surface is formed. (2)Water solution concentration and cooling wall temperature affect the position of the apex and the shape of the frozen droplet. (3)The final freezing position of liquid droplets in cold flow is opposite to that of main flow and wall surface freezing latent heat.