Forced convection heat transfer of saturated liquid hydrogen in vertically-mounted heated pipes

垂直円管発熱体中の飽和液体水素強制流動下における強制対流熱伝達

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*

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

内径(D)が4mmで加熱長さ(L)が100mmと167mm、内径が6mmで加熱長さが150と250mmのステンレス製円管発熱体を用いて(特性長さL/D=25と41.7に相当)、飽和液体水素(0.4, 0.7, 1.1MPa)を強制流動させた場合の熱伝達特性を流速をパラメータとして測定した。非沸騰の熱伝達は従来のDittus-Boelter式とよく一致することを明らかにした。流速及び飽和圧力が小さくなると、核沸騰限界(DNB)熱流束は大きくなり、特性長さ(L/D)の-0.35乗に比例することが実験データとの比較により明らかになった。さらに、実験結果は、導出した核沸騰限界熱流束相関式により記述できることを明らかにした。

Heat transfers from the inner side of vertically-mounted heated pipes to forced flow of saturated liquid hydrogen were measured with a quasi-steady increase of a heat generation rate for wide ranges of flow rate and saturated pressure. The tube heaters have lengths L of 100 mm and 167 mm with the diameter D of 4 mm and lengths of 150 mm and 250 mm with the diameter of 6 mm. The heat fluxes at departure from nucleate boiling (DNB) were higher for higher flow velocity, lower pressures and shorter L/D. The effect of L/D on the DNB heat flux was clarified. It is confirmed that our DNB correlation can describe the experimental data.