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気泡停滞下における限界熱流束の解明および予測モデルの構築

气泡停滞下临界热通量的阐明和预测模型的构建

基本信息

批准号：
22K03972
负责人：
網健行
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03972/
关键词：
限界熱流束下降流

项目摘要

液体が管内を下向きに流れる下降流では，沸騰によって生成された気泡の浮力による上昇速度と液体の下降速度が釣り合う条件では，気泡が停滞する特殊な条件が生じる．伝熱面近傍で気泡が停滞し，伝熱面への液体の供給を阻害することで，局所的に空焚きの状態となり，伝熱が急激に劣化する限界熱流束の発生につながる恐れがある．沸騰関連機器の安全設計においては限界熱流束の発生機構の把握ならびに予測が必要となる．そこで，まずは上昇流と下降流におけるサブクール沸騰気泡挙動を把握するために，作動流体に水を用いた強制流動沸騰系における伝熱実験および気泡観察実験を行った．テストセクションは1面をステンレス伝熱面，残り3面を透明ポリカーボネートとする片面加熱矩形流路である．ハイスピードカメラを用いて気泡挙動を観察し，取得画像に対して画像処理を行うことで，気泡直径，気泡速度を取得した．結果より，上昇流の場合，気泡直径が大きくなるとともに気泡の上昇速度が増加する傾向を得た．一方，下降流の場合，多くの沸騰気泡が壁面に付着しているとともに，逆流する気泡を確認することができた．次に，従来の水を作動流体とする実験に対し，熱物性の影響を得るために，冷媒を作動流体とする強制流動沸騰ループを構築し，限界熱流束実験を行った．下降流の限界熱流束発生機構はテーラー波長を代表長さとして分類できると考え，実験条件下では，冷媒の表面張力が水の表面張力の値の7分の1程度となることを考慮し，管内径4 mmと8 mmを対象に実験を行った．管内径4 mmの場合，上昇流と下降流ともに，環状流液膜ドライアウトによると考えられる限界熱流束が発生し，質量流束の増加と伴に単調増加する傾向を示し，限界熱流束の値にあまり差は見られなかった．一方，管内径8 mmの場合，上昇流と下降流の限界熱流束は大きく異なる特性を得ることができた．

The liquid inside the tube flows downwards and flows downwards, and boils to form bubbles and has buoyancy. The rising speed of the liquid and the falling speed of the liquid are the same as the fishing conditions and the conditions are the same, and the bubbles are stagnant and the special conditions are the raw materials. The hot noodles are close to each other and the bubbles are stagnant. The supply of liquid to the hot noodles is blocked and the supply of liquid is blocked. The space is empty. The state of burning is the same, and the heat is rapid and the deterioration is the limit of the heat stream. The safety design of boiling-related machines is necessary and the control of the generation mechanism of the limited heat flux is necessary and predictable.そこで, まずは upwelling and downflow におけるサブクール boiling 気bubble 挙动をhold するために, The actuating fluid is water and is forced to flow and boil. The boiling system is heated and heated.テストセクションは 1-sided をステンレス伝 hot surface, residual り 3-sided を transparent ポリカーボネートとする one-sided heating rectangular flow path である.ハイスピードカメラを Use the いて気挙晒禳看し to obtain the image, the に対してimage processing を行うことで, the 気bubble diameter, and 気bubble speed をobtain した. As a result, in the case of upwelling, the diameter of the bubble increased, the bubble diameter increased, and the bubble's rising speed tended to increase. On the one hand, in the case of downflow, the multi-layered boiling water bubbles are placed on the wall surface, and the countercurrent water bubbles are confirmed. The influence of the thermal properties of the actuating fluid, the influence of the thermal properties, the cold The medium is the actuating fluid and the forced flow is boiling and the boiling water is constructed, and the bounded heat flux is flowing and flowing. Downflow limited heat beam generation mechanism はテーラーwavelength をrepresentative long さとして classification できるとtestえ, 実験 condition下では, the surface tension of the refrigerant and the surface tension of the water の値の7 minutes の1 degree となることを consider し, the inner diameter of the tube is 4 mmと8 mmを対向に実験を行った. Pipe inner diameter 4 In the case of mm, the upflow and downflow are the same, and the annular flow liquid film is produced as a limited thermal flow beam.し, the tendency of the mass flow beam to increase and the increase in the mass flow rate to increase, and the limit of the thermal flow beam to show the difference. On the one hand, when the inner diameter of the pipe is 8 mm, the characteristics of the bounded heat flux in the upflow and downflow are different.