混合液の限界熱流束に及ぼす気泡底部液膜のマランゴニ対流の効果

気泡底部液膜の先端メニスカスが核沸騰熱伝達過程に非常に重要な役割を果していることがよく知られている。本研究ではレーザマッハツェンダー干渉計を使って、部分的に飽和液体に浸されている傾斜銅板に形成されたメニスカス液膜からの蒸発熱伝達の測定を行い、マランゴニ対流の影響を調べ、次の結果を得た。1.実験流体としては水、エタノールの純液及び、これらの混合液を使用した。銅板の表面温度が液膜の飽和温度より約1℃の過熱度になるように一様熱流束の加熱状態を保ったまま蒸発実験を行った。そして、液膜内の温度及び伝熱面の熱流束分布をマッハツェンダー干渉計により定量的に計算する方法を確立した。2.液膜先端から1mmまでの範囲のメニスカスにおいては入熱の50%以上が熱伝導により伝達され、これに続く先端から1mm以上の液膜範囲は自然対流、熱伝導および表面張力変化によるマランゴニ対流の複合作用によることが分かった。3.伝熱面の表面から深さ1mmの位置の8点における温度測定結果から熱伝導逆問題として伝熱面の境界条件を推測した。伝熱数値計算結果は、ほぼ実験結果と一致した。4.液体の屈折率は温度の変化により大きく変わるため、干渉縞における気液界面は若干変形し、精密な液膜形状変化の判明は困難であった。今後混合液のメニスカス形状変化について、伝熱面の垂直方向からレーザを投射して、水平方向からカメラにて撮影するなど液膜の厚さの変化を測定する方法を確立することが必要である。

気泡底部液膜の先端メニスカスが核沸騰熱伝達過程に非常に重要な役割を果していることがよく知られている。本研究ではレーザマッハツェンダー干渉計を使って、部分的に飽和液体に浸されている傾斜銅板に形成されたメニスカス液膜からの蒸発熱伝達の測定を行い、マランゴニ対流の影響を調べ、次の結果を得た。1.実験流体としては水、エタノールの純液及び、これらの混合液を使用した。銅板の表面温度が液膜の飽和温度より約1℃の過熱度になるように一様熱流束の加熱状態を保ったまま蒸発実験を行った。そして、液膜内の温度及び伝熱面の熱流束分布をマッハツェンダー干渉計により定量的に計算する方法を確立した。2.液膜先端から1mmまでの範囲のメニスカスにおいては入熱の50%以上が熱伝導により伝達され、これに続く先端から1mm以上の液膜範囲は自然対流、熱伝導および表面張力変化によるマランゴニ対流の複合作用によることが分かった。3.伝熱面の表面から深さ1mmの位置の8点における温度測定結果から熱伝導逆問題として伝熱面の境界条件を推測した。伝熱数値計算結果は、ほぼ実験結果と一致した。4.液体の屈折率は温度の変化により大きく変わるため、干渉縞における気液界面は若干変形し、精密な液膜形状変化の判明は困難であった。今後混合液のメニスカス形状変化について、伝熱面の垂直方向からレーザを投射して、水平方向からカメラにて撮影するなど液膜の厚さの変化を測定する方法を確立することが必要である。