強制流動サブクール沸騰DNBにおける伝熱面温度変化の予測

Liu, W.; Podowski, M. Z.*

日本機械学会熱工学コンファレンス2015講演論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2015/10

強制流動サブクール沸騰を用いた高熱機器の出力は、冷却限界、いわゆる限界熱流束(Critical Heat Flux: CHF)に制限される。定常の核沸騰から逸脱し、不安定な気液共存伝熱である過渡沸騰、あるいは伝熱面温度の著しい上昇をもたらす膜沸騰の開始点として、Departure from Nucleate Boiling (DNB)が限界熱流束と深く関係する。今後の高熱機器の熱設計は、DNBを含む各伝熱過程に対し物理現象に基づいたモデリングを行い、温度の著しい上昇を含む温度過渡変化を計算することによってCHFを予測することが期待されるが、その技術は確立されていない。そこで、本報では、DNB時における伝熱流動を、Liquid sublayer dryoutモデルに基づいてモデリングし、熱伝導方程式を解くことによって液膜厚さや伝熱面温度の過渡変化を得られた。大気泡下の液膜は、蒸発によってdryoutし、DNB発生する過程を予測できたが、実験で確認された、ヒータ焼損につながる温度の著しい上昇が再現されなかった。これを再現するには、DNB発生時の壁面と接触した大気泡速度、及びDNB発生後の過渡沸騰や膜沸騰領域の伝熱をモデル化する必要があると考える。

環状流路における流量低下バーンアウト発生; 常圧ループによる過渡沸騰実験,6

黒柳 利之; 岩村 公道

JAERI-M 8047, 106 Pages, 1979/01

JAERI-M-8047.pdf:7.8MB

軽水炉のPCM時の過渡沸騰現象の概要を知るため、常圧大気開放ループを用いて流量低下過渡バーンアウト実験を実施した。テスト部は直流直接通電ステンレス鋼管の外側にガラス管シュラウドを設置し、ギャップを2.0mmまたは1.4mmとした環状流路で、加熱部の外径は10mm、長さは800mmである。実験範囲は以下の通り。熱流束:0.65~1.36欠ける10kcal/hm、入口温度:30C、76C、初期質量速度:2.4~6.010kg/hm、流量減少過渡時間:0.1~68sec、流速減少率:0.29~752cm/sec/sec。実験の結果、流速減少率が約5cm/sec/sec(1.4mmギャップ)または約1cm/sec/sec(2.0mmギャップ)以上になると、バーンアウト時入口質量速度は定常の場合よりも低くなった。また、流速減少率が約20~40cm/sec/sec以上では、バーンアウト発生の時間遅れは約0.4秒でほぼ一定となった。

流量低下過渡時のバーンアウト発生,常圧ループによる過渡沸騰実験,IV

黒柳 利之; 岩村 公道

JAERI-M 7489, 84 Pages, 1978/01

JAERI-M-7489.pdf:3.17MB

軽水炉PCM時の過渡沸騰に伴う諸現象の概要を知るため、常圧大気開放ループを用いて、流量低下過渡バーンアウト実験を行なった。テスト部は内径8mm、長さ800mmのステンレス管で、直流直接通電により加熱した。実験範囲は、熱流束:0.87~1.6610kcal/hm、入口温度:30~80C、初期質量速度:1.8~3.810kg/hm、流量減少過度時間:0.07~70sec、流速減少率:0.24~1100cm/sec/secである。実験結果より、流速減少率がある程度以上大きくなると、流路圧力や壁温の挙動に、流量低下過渡バーンアウト特有の諸現象が見られること、同一熱流束におけるバーンアウト発生時入口質量速度はかなり減少することなどがわかった。