液膜における固-液間輸送現象

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  • Transport Phenomena between Solid and Liquid in Liquid film flow
  • エキマク ニ オケル コ エキカン ユソウ ゲンショウ

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抄録

type:Article

Heat transfer coefficients in liquid film flow on thr vertical tube or plate are reported by many investigators. Dukler and Kutateladze have theoretically studied. Dukler's theory is taken into consideration in general with shear stress on the liquid-gas interface for momentum transfer in falling film flow, whereas Kutateladze's theory set up the momentum transfer in film flow without shear stress on this inte rface.In this paper, the development of their theories is reported. Heat transfer coefficients are obtained by using the electroc hemical method and the mean film thickness is obtained by using the shutout procedure. They are compared with Dukler's and Kutateladze's. According to our experimental results, we found as follow: Dukler's is remarkably in agreement with our experimental values in the region of high β. But Kutateladze's in the region of low β, low Reynold's number and thick film, δ^+ > 30.

近年，科学技術は著しい発展をとげている。それに伴い，工業用水の増大及び冷房の普及による地下水の不足，あるいは温排水等による環境温度の上昇問題が深刻になっている。更に，最近石油資源の不足によるエネルギー転換によりエネルギーの主役は原子力に移りつつあり，高温高熱流束化の方向に進んでいる。この対策としては，冷却方法を改良したり温排水の熱の回収による資源の有効利用である。そこで注目されているのが，水の蒸発潜熱を利用した蒸発冷却器である。これは，冷水塔に比べて水量が少なく，蒸発潜熱を利用するので空冷式よりも空気流量が少なくてすむ。さらに，伝熱面積が小さくてよい。しかしながら，蒸発冷却器としての研究は，最近ようやく活発になってきたもので，各移動係数，移動過程の解析等がいまだ明確ではない。前報では，水平管の外面を流れる液膜内の移動現象を理論的，実験的に解析し報告した。本報では，界面剪断応力の在存する場合の垂直管内の液膜内の固液間の移動について実験を行い，従来の理論と比較検討する。垂直伝熱面に沿って流下する液膜側伝熱係数に関しては，Sexauer，McAdams，Drew & Bays，Garwin & Kelly，Wilke，Dukler，kutateladzeらの報告がある。この中でSexauerからWilkeまでの報告は実験的なものであり，Duklerおよびkutateladzeの報告は理論的に解析したものである。界面剪断力を考慮に入れた実験的研究は少なく，Duklerの理論的に取り扱ったものがあるにすぎない。そこで本報告では，蒸発冷却器のよりよい設計指針を得ることを目的として，空気の流れが固液間移動係数にどのような影響を与えるかを，Duklerの理論をもとに電極反応により伝熱係数を求め，さらに締切法により液膜厚みを求めて実験的検証を行った。さらに，kutateladzeの理論をDuklerのパラメーターに変換して，それらとも比較検討を行った。

identifier:富山大学工学部紀要，26, 47-53.(1975)

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