高流束条件での強制対流膜沸騰の非定常伝熱流動特性に関する研究

高通量条件下强制对流膜沸腾非稳态传热流动特性研究

基本信息

批准号：
18760150
负责人：
吉田憲司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760150/
关键词：
膜沸騰熱強制対流伝熱溶融金属遷移沸騰膜沸騰伝熱

项目摘要

比較的融点が低く化学的にも安定で反応性の低い溶融鉛を溶融金属として用い,鉛を融解した容器内部に伝熱管を浸漬させ,管内に水を流動させることにより,流束の大きな強制対流膜沸騰熱伝達について,伝熱管内の水の流束,圧力,サブクール度などを様々に変化させた場合の系統的な実験ならびに伝熱管の幾何学的形状,具体的には曲管部曲率を変化させた実験について実験を行った.以下に得られた結果を示す.遷移沸騰が生じていると考えられる測定条件において,通水温度が飽和温度に近く高クオリティーで質量流束が低質量流束と高質量流束の条件におけるテストセクションの時系列温度変化を比較すると,わずかに高質量流束における冷却効果のほうが高かったがほとんど差はなく,高クオリティー条件での冷却効果は質量流束にほとんど依存しない.一方,通水温度が飽和温度よりかなり低い高サブクール条件では,高質量流束における冷却効果のほうが高くなる.しかし,テストセクションの円管内で遷移沸騰が生じていると仮定すると,円管内表面が蒸気膜で覆われると考えられ,最初の成果のように冷却効果は質量流束に依存しないはずであるが,低クオリティー条件では冷却効果は質量流束に依存していることから,蒸気膜以外に生じた液滴が円管内壁面に衝突し,冷却効果を高めたことが予想される.また管曲率を与えた場合,テストセクションで遠心力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数は,直管型テストセクションの下流側で重力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数より約2倍大きくなり伝熱促進効果が得られた.またこれらの実験データを用い手高流束条件下で適用可能な沸騰伝熱構成方程式の提案を行った.

采用熔点较低、化学性质稳定、反应性低的熔融铅作为熔融金属，将传热管浸入盛有熔融铅的容器内，使水在管内流动，从而产生大的强制流膜沸腾传热。我们进行了系统的实验，改变传热管内水的流量、压力和过冷度，以及传热管的几何形状，特别是弯管截面的曲率进行了实验。关于一个实验得到的结果如下所示，在考虑发生过渡沸腾的测量条件下，水流温度接近饱和温度，质量高，质量通量低，质量通量高。试验段的一系列温度变化，高质量流量下的冷却效果略高，但差异不大，高质量条件下的冷却效果几乎与质量流量无关。在高过冷条件下，温度远低于饱和温度，高质量流量时的冷却效果较高，但假设测试段管内发生过渡沸腾，则管内表面被覆盖。蒸汽膜的冷却效果不应像第一个结果那样取决于质量通量，但由于冷却效果取决于低质量条件下的质量通量，因此除蒸汽膜之外产生的液体可能会下降。预计这会与圆管的内壁表面碰撞，从而增加冷却效果。此外，当给定管曲率时，圆管内表面在离心力方向上的努塞尔数试验段中的作用低于下游直管试验段中的作用。努塞尔数约为重力方向圆管内表面努塞尔数的两倍，获得了强化传热效果。利用这些实验数据，我们还建立了沸腾传热本构方程：可以在高通量条件下应用。