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細孔制御したハニカム多孔質体による沸騰限界熱流束向上メカニズムの解明とその応用

可控孔蜂窝多孔材料沸腾极限热流改善机制的阐明及其应用

基本信息

批准号：
15J08342
负责人：
丸岡成
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究において対象とするハニカム多孔質体（HPP）を用いた際の限界熱流束（CHF）の向上には、毛管力による液体供給の効果および蒸気排出孔に内部に直接流入する液体供給効果の２つの液体供給重要である。H28年度までの成果から、これらの各液体供給がCHF向上に対して、どの程度寄与するかについて実験的に検討し、モデル化を試みた結果、3 MW/m2を超えるような高熱流束下では、毛管力による液供給効果が支配的である。一方、高熱流束下では、発熱面上部に形成される合体大気泡がこれらの液体供給を阻害し、モデルによる予測値よりも低い値でCHFに到達する場合がある。また、この合体気泡による影響は下向き伝熱面においてより顕著である。そこで、本研究では、下向き伝熱面下でのCHF向上を目的に、上向き伝熱面下の合体大気泡の滞留に対して、有効な結果を示した二層構造HPPを用いた際の下向き伝熱面下でのCHF向上効果について、実験的に検討した。その結果、下向き伝熱面では、合体気泡の影響から、裸面と二層構造の場合のいずれも程度の差はあるが、傾斜角度の増大に伴い、CHFが減少する傾向を示した。合体気泡の影響は、裸面の場合に特に顕著で、下向き伝熱面下でCHFを向上するためには、合体気泡滞留中での伝熱面近傍の液体保持が重要であることがわかった。また、本研究で検討した全ての伝熱面姿勢において、二層構造HPPの実測値は、裸面の場合と比べて、CHFが1.6倍以上に向上した。さらに、伝熱面姿勢が同じ場合では、裸面に対する二層構造HPPのCHF促進率は、合体気泡の滞留による影響がより顕著に現れる水平真下向きの場合にその値は最大で、3倍以上に向上した。以上のように、下向き伝熱面下においても、二層構造HPPを用いた手法が合体気泡滞留中の影響の低減に有効な手段であることが示された点は、非常に興味深い。

In this study, the effect of liquid supply on the upward direction of capillary force and the effect of liquid supply on the direct inflow of steam into the interior of porous body (HPP) during use were studied. H28 results show that the CHF of each liquid supply is higher than that of the other liquid supply, and the capillary force is higher than that of the other liquid supply. A large bubble is formed on the upper part of the heat transfer surface under a high heat flux, and the liquid supply is blocked, and the predicted value is low and the CHF is reached. This is the first time I've ever seen a woman. This study shows that CHF under the downward and upward heat transfer surfaces has the effect of retaining large bubbles under the upward and downward heat transfer surfaces. The results show that the influence of downward-facing thermal surface, body bubble, bare surface and two-layer structure on the degree of exposure, inclination angle and CHF decrease. The influence of the combination bubble is especially important in the case of bare surface, downward heat surface, CHF upward, and combination bubble retention near the heat surface. In this study, the measured values of HPP in two-layer structure are 1.6 times higher than those in bare surface. In addition, when the position of the heat transfer surface is the same, the CHF promotion rate of the two-layer structure HPP compared with the bare surface will be affected by the retention of the integrated bubbles, and the value will be the largest and more than 3 times higher when the horizontal true downward direction is present. The above two layers of structure HPP are used to reduce the influence of bubble retention.