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混合蒸気の濃度差マランゴニ凝縮における赤外レーザー吸光法による凝縮液厚さ測定

利用红外激光吸收法测量马兰戈尼凝结中由于混合蒸汽浓度差而产生的凝结水厚度

基本信息

批准号：
12650194
负责人：
宇高義郎
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

"Positive system"と呼ばれる低沸点成分に比べて高沸点成分液の表面張力の大きい混合蒸気系の凝縮過程において、濃度差表面張力不安定によって、表面の温度分布に起因する濃度・表面張力分布が生じ,擬似的な滴状凝縮などの凝縮液形態が出現する。凝縮液抵抗は低減し、伝熱性能の飛躍的な向上が見られる条件が比較的広範に現れる。本研究は、濃度差マランゴニ凝縮現象の熱伝達機構・特性を解明するため、波長3.39μm赤外レーザー光の吸収特性を用いる新たな方法により、本現象における凝縮液膜厚の変化特性の精密測定を行うことを目的として、以下の結果を得た.(1)水-エタノール混合液体の消光性質を明らかにした.(2)レーザ光の集光により,微小な薄液膜部寸法に対応する直径約30μmのレーザ光照射寸法を実現した.(3)液膜厚さ測定位置と凝縮液挙動の対応関係を明確にした.(4)本測定の液膜厚さ1μm程度の測定へ適用可能であることを示した.さらに、(5)液膜厚さと凝縮液挙動の同時観測により,離脱液滴による掃除後の薄液膜および液滴間薄液膜の厚さ変化の測定を行った.(6)低過冷度領域から初生液滴間隔の減少に伴い最小液膜厚さは減少する傾向を示し,さらに冷却強度を増大させると,初生液瀧間隔および最小液膜厚さとも増大した.(7)最小液膜厚さは濃度の減少に伴って減少し,本測定の範囲においては約1μmであった.(8)本研究と既報の結果から,極大熱伝達率付近の過冷度域で,初生液滴間隔,離脱液滴直径,最小液膜厚さとも最小となることなど,凝縮特性曲線における熱伝達率変化特性とそれらの特性量変化の間には類似の対応関係が存在していた.(9)上記(8)から,熱伝達率のピーク付近で駆動力は最も強まると推測され,凝縮液膜は薄膜化し,その結果としての凝縮液熱抵抗の減少が熱伝達率向上の主要因の一つとなっていることが結論される.

"Positive system" refers to the condensation process of mixed vapor system caused by concentration difference, surface tension instability, surface temperature distribution, concentration and surface tension distribution of low boiling point components compared with high boiling point components, and the appearance of similar droplet condensation and condensed liquid morphology. Condensation fluid resistance is reduced, thermal performance of the leap upward to see the conditions for comparison of the range is shown. In this study, the thermal transmission mechanism and characteristics of condensation phenomenon caused by concentration difference were studied. The absorption characteristics of red light at wavelength of 3.39μm were studied by using a new method. The thermal transmission mechanism and characteristics of condensation liquid film thickness were precisely measured. (1)Extinction properties of water-liquid mixtures are becoming clearer. (2)The light collection method of the ultraviolet ray is realized by the ultraviolet ray irradiation method with a diameter of about 30μm according to the thin liquid film method. (3)The relationship between liquid film thickness measurement position and condensation liquid motion is clarified. (4)The measurement of the liquid film thickness of 1μm is applicable. (5) Measurement of thickness of thin liquid film after stripping and thickness change of thin liquid film between droplets. (6)In the low supercooling region, the minimum liquid film thickness tends to decrease with the decrease of the initial droplet spacing, and the minimum liquid film thickness increases with the increase of the cooling intensity. (7)The minimum liquid film thickness is about 1μm when the concentration decreases. (8)The results of this study show that the maximum heat transfer rate is close to the subcooling range, the initial droplet interval, the droplet diameter, the minimum liquid film thickness, the condensation characteristic curve, the heat transfer rate, and the characteristics of the characteristics are similar. (9)In the above note (8), the thermal conductivity of the condensed liquid film is the strongest in the near future. It is speculated that the condensation liquid film is thin, and the thermal resistance of the condensed liquid decreases. The main reason for the upward thermal conductivity is the conclusion.