複合流路におけるサブチャンネルクロスフローに関する研究 III.サブチャンネル間差圧の流れの再配分過程に及ぼす影響

Crossflow between interconnected subchannels in a multiple channel 3.Effect of pressure differential between subchannels on flow redistribution process

佐藤 泰生*; 佐田富 道雄*; 川原 顕麿呂*

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垂直気液二相流系におけるサブチャンネル間のクロスフローは、乱流混合、ボイド・ドリフト、および差圧混合の三つの成分から成るといわれている。このうち、各サブチャンネルにおける両相の流量が管軸方向に変化しない平衡流では、乱流混合のみが生じる。これに対し、非平衡流では、一般的には、これら三成分が共存した状態となる。本研究では、このような非平衡流について、管軸方向への流れの再配分過程に及ぼすサブチャンネル間差圧の影響を実験的に調査している。実験には直径16mmの二つの同一サブチュンネルからなる流路を使用し、これら二つに空気と水を不均一に導入することによって、サブチャンネル間に差圧のある場合とない場合のいくつかの非平衡流を実現した。そして、各サブチャンネルにおける管軸方向の空気と水の流量分布、ボイド率分布、片方のサブチャンネルに両相のトレーサーを注入した時の濃度分布のデータを、サブチャンネル管差圧分布のデータと共に得た。さらに、これらのデータを分布して、上述の三成分に対応する空気と水の横方向速度を求め、それらの速度に及ぼすサブチャンネル間差圧の影響を調べた。

Crossflow of a two-phase mixture between vertical subchannels is subdivided into three components in the literature; turbulent mixing, void drift and diversion crossflow. Of these, turbulent mixing alone occurs in an equiliblium flow, in which flow rates of both phases in each subchannel do not change in the axial direction. In a general non-equilibrium flow, however, all three components occur simultaneously. In this report, effect of pressure differential between subchannels on flow redistribution process along the channel axis has been studied experimentally. In the experiment, a multiple channel, consisting of two identical circular subchannels of 16 mm I.D., were used as a test channel. And, air and water were introduced unevenly into the two subchannels at the inlet to get several non-equilibrium flows with and without the pressure differential between subchannels. For each flow, we have obtained the axial distributions data of pressure differential between the subchannels, the air and water flow rates, the void fractions, and the tracer concentrations for both phases when gas and liquid tracers were injected into one of the two subchannels. From these experimental data, we have estimated lateral velocities of the air and water corresponding to each crossflow component, and analyzed the effect of the pressure differential on the lateral velocities.