伝熱管内環状噴霧流における界面積濃度輸送機構に関する研究

传热管内环形喷流界面浓度输运机理研究

基本信息

批准号：
18760617
负责人：
波津久達也
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo University of Marine Science and Technology
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

项目摘要

本研究は、舶用プラントの沸騰伝熱管内等に形成する環状噴霧流を対象にした界面積濃度輸送方程式の開発を最終目的とし、液膜・液滴界面積濃度計測手法の開発、断熱系垂直管上昇気液二相流実験における環状噴霧流界面積濃度の時空間変動特性に関するデータベースの構築、および液膜界面波の発達と液滴発生の相互作用を考慮に入れた環状噴霧流界面輸送項の機構論的モデリングを行うものである。最終年度となる平成19年度は、開発された液膜・液滴界面積濃度計測手法を用いて、断熱系垂直管上昇気液二相流実験における環状噴霧流界面積濃度の時空間変動特性に関するデータベースの構築および環状噴霧流界面積濃度の管軸方向変化に関する予測式の開発をそれぞれ以下のように実施した。1.環状噴霧流界面積濃度のデータベース化内径11mm垂直管上昇環状噴霧流の未発達域から完全発達域(テスト管入口からの距離z=550mm〜2750mm)に渡る界面波の時空間変動特性を実験的に捉え、液膜・液滴界面輸送メカニズムの解明に資する精度の高いデータベースを構築した。特に、プラントの熱設計において重要であるドライアウト点の予測に密接に関係する最小液膜厚さの挙動、また、界面積濃度の生成・消滅項をモデル化する上で重要となる擾乱波特性、管断面液滴径分布を、重力方向に対し精査した。具体的には、環状流域から環状噴霧流域に至る広範な流動条件において、液膜界面積濃度、液膜厚さ(最大、最小、平均)、擾乱波通過頻度を、管軸方向の複数点にわたり測定し、液膜の質量・運動量輸送と界面積濃度輸送に関する諸物理量を整理するとともに、既存の実験式、理論式との比較を行った。2.環状噴霧流界面積濃度予測式の開発液膜厚さと液滴飛散量の管軸方向変化を考慮した環状噴霧流界面積濃度の予測式を検討した。また、得られた液膜界面積濃度の計測結果との比較から、作成した予測式の適用性を評価した。

本研究的最终目的是建立海洋植物等沸腾传热管中形成的环形喷流的界面面积浓度传输方程，并开发测量液膜和液滴界面面积浓度的方法。管上升气液两相流实验中环形喷雾界面面积浓度时空变化特征数据库的建立，以及考虑液膜界面波发展与液滴生成相互作用的环形喷雾界面传输项数据库的建立。这是一个机械模型2007财年，即最后一年，我们将利用所开发的液膜/液滴界面面积浓度测量方法，研究绝热竖管上升气液两相流中环形喷雾界面面积浓度的时空变化特征。实验如下进行数据库的构建和管轴方向环形喷雾界面区域浓度变化的预测公式的开发。 1. 创建环形喷雾流界面区域浓度数据库我们通过实验构建了一个高精度数据库，有助于阐明液膜/液滴界面的传输机制。特别是最小液膜厚度的行为，它与干燥点的预测密切相关，这在植物的热设计中很重要，而扰动波特征则在模拟产生项和消失项时很重要研究了在重力方向上管横截面中的液滴直径分布。具体来说，我们研究了从环形盆到环形喷雾的各种流动条件下，管轴方向上多个点的液膜界面面积浓度、液膜厚度（最大、最小、平均）和扰动波通过频率。我们测量了与液膜中的质量/动量传递和界面浓度传递相关的各种物理量，并将其与现有的实验和理论公式进行了比较。 2. 建立环形喷雾界面浓度预测公式研究了考虑了液膜厚度变化和管轴上液滴散射量的变化，研究了环形喷雾界面浓度预测公式方向。另外，通过与所获得的液膜界面面积浓度的测量结果进行比较来评价所创建的预测公式的适用性。