Forced convection heat transfer of subcooled liquid hydrogen in horizontal tubes

水平円管発熱体におけるサブクール液体水素の強制対流熱伝達

達本 衡輝; 白井 康之*; 塩津 正博*; 畑 幸一*; 成尾 芳博*; 小林 弘明*; 稲谷 芳文*; 木下 勝弘*

Tatsumoto, Hideki; Shirai, Yasuyuki*; Shiotsu, Masahiro*; Hata, Koichi*; Naruo, Yoshihiro*; Kobayashi, Hiroaki*; Inatani, Yoshifumi*; Kinoshita, Katsuhiro*

内径が3mmと6mmの水平支持円管発熱体を用いて0.7MPaの液体水素を強制流動させた場合の熱伝達特性を液温と流速をパラメータして測定した。非沸騰域の熱伝達は従来のDittus-Boelter式とよく一致することが明らかになった。流速及びサブクールが大きく、内径が大きくなると、核沸騰開始点と核沸騰限界熱流束は増加した。水平支持の場合の核沸騰限界熱流束は、鉛直支持の場合に比べて小さくなるが、内径が小さい3mmの場合では、支持方向に依存しないことが明らかになった。さらに、実験結果は、導出した核沸騰限界熱流束により記述できることを明らかにした。

Forced flow heat transfers of liquid hydrogen through horizontally-mounted tubes with the diameter of 3.0 mm and 6.0 mm were measured at the pressure of 0.7 MPa for various inlet temperatures and flow velocities. The measured non-boiling heat transfer coefficients agree with those by the Dittus-Boelter correlation. The heat fluxes at the onset of nucleate boiling and the departure from nucleate boiling (DNB) heat fluxes, where the heat transfer continuously changes to film boiling regime, are higher for higher flow velocity, larger subcooling and larger tube diameter. The DNB heat fluxes for the horizontally-mounted tube are slightly lower than those for the vertically-mounted tube, although the effect of the tube attitude direction disappears for a small tube diameter. The measured DNB heat fluxes agree with the correlation for vertically-mounted tubes.