微細管内におけるアイススラリーの流動・融解特性に関する基礎研究

冰浆在微管内流动和融化特性的基础研究

• 批准号: 17760156
• 负责人: 熊野 寛之
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Shinshu University (2006-2007)Tokyo Institute of Technology (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760156/
• 关键词: アイススラリー; 管摩擦係数; 熱伝達係数; IPF; 層流; 乱流; 圧力損失; 見かけの粘性係数; PIV

本研究では,アイススラリーの流動および融解挙動を把握することを目的として,実験的に検討を行った。本年度は,さらに微細な管路を用いて層流および乱流域での流動特性の把握を行うとともに,熱伝達係数の測定を行った。エタノール水溶液を用いたアイススラリーを試料とした。測定装置の管径は昨年度まで用いた直径10mmよりさらに微細な直径4.25mmの管路とした。実験では,測定区間の1mにおけるアイススラリーの圧力損失を測定し,これからアイススラリーの管摩擦係数を算出した。実験条件として,Re数を層流域である1000および1500と乱流域である4500から7500とした。またIPFを0%から15%の間で変化させた。その結果,層流域での流動特性として,IPFの増加とともに管摩擦係数が増加する傾向がある一方,乱流域では,管摩擦係数の値は,IPFの変化の影響をほとんど受けないことがわかった。さらに,直径10mmの配管と比較すると,4.25mmの場合には,層流域でのIPFの増加に対する管摩擦係数の増加の割合が減少すること,乱流域でも,10mmの場合より管摩擦係数が減少することがわかった。これは,管壁と氷粒子層の間に形成される液体層が管径によらず同程度の大きさとなるために,管径が小さくなるほど相対的にその割合が高くなるため,管摩擦係数が減少する傾向となるものと思われる。また,ヒーターで配管を加熱して壁面温度と加熱量を測定することにより熱伝達係数の計測を行ったところ,層流域では,IPFの増加とともに熱伝達係数が増加するのに対し,乱流域では熱伝達係数がIPFの変化にほとんど影響を受けないことがわかった。また,Nu数を用いて管径が10mmの場合と比較すると,管径が小さくなるほど熱伝達係数が小さくなる傾向があることがわかった。流動特性と同様,壁面に形成される液体層の影響が強く出るものと思われる。

This study is aimed at exploring ways to control the flow and melt motion of carbon dioxide. This year, the determination of laminar flow and turbulent flow characteristics in micro-pipes was carried out. The water solution was used to prepare the sample. The pipe diameter of the measuring device is 10mm in diameter and 4.25 mm in diameter. In this case, the pressure loss in the measurement interval is measured and the friction coefficient of the tube is calculated. For example, the Re number is 1000 and 1500 respectively. IPF 0% to 15% of the time. As a result, the flow characteristics of the laminar flow basin tend to increase, and the friction coefficient of the turbulent flow basin tends to increase, and the friction coefficient of the turbulent flow basin tends to increase. For pipes with diameters of 10mm, the increase of IPF in the laminar flow region corresponds to the increase of pipe friction coefficient and the decrease of pipe friction coefficient in the turbulent flow region. The liquid layer between the pipe wall and the particle layer has a tendency to decrease in diameter and to increase in diameter and to decrease in friction coefficient. The heat transfer coefficient is measured by the temperature of the pipe wall and the heat transfer coefficient is measured by the temperature of the pipe wall. When the pipe diameter is 10mm, the pipe diameter tends to be small. The flow characteristics are the same, and the influence of the liquid layer formed by the wall surface is strong.