垂直加熱円管内における液体水素の強制対流熱伝達

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

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*

円管流路内における飽和液体水素の強制流動下における熱伝達特性の圧力および流速依存性を明らかにするために、垂直に支持したステンレス製の円管発熱体(直径6mm、加熱長さ50mmから250mm)を用いて、飽和液体水素の強制流動下における定常熱伝達特性を測定した。圧力条件は0.4MPaから臨界圧力よりわずかに低い1.1MPaまでとし、流速をパラメータ(10m/s)として変化させた。非沸騰域の熱伝達はDittus-Boelter式で予測される値と一致したが、流速が遅い領域では層流と自然対流の影響のため、実験結果は、従来の相関式より大きくなることがわかった。核沸騰熱伝達は、同一圧力条件下では、流速に依存しないが、圧力が高くなるにつれて向上することがわかった。強制対流下での核沸騰の限界値であるDNB熱流束は、低流速域では流速に比例し、高流速域側では、その増加傾向は小さくなった。この高流速側と低流速側のしきい値とDNB熱流束の流速依存性は、無次元数であるウェーバー数(We)で整理できることを明らかにし、飽和液体水素の強制流動下におけるDNB熱流束の相関式を導出し、実験結果をよく記述できることを確認した。

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