サブクール流体沸騰中の壁面熱フラックスの分配: 第1部—モデル開発

本研究では、サブクール流体沸騰中の壁面熱フラックスの分配に関する機構的モデルが開発されました。提案されたモデルの前提は、壁面からの全エネルギーが最初に壁に隣接する過熱液層に転送されるというものです。このエネルギーの一部は蒸気生成に利用され、残りのエネルギーはバルク液体の感覚加熱に利用されます。液体への熱の移動に寄与する各メカニズム—強制対流、過渡伝導、および蒸気生成に関連するエネルギー輸送は、核生成地点密度、気泡の離脱および持ち上げ直径、気泡放出頻度、流動パラメータ（速度、入口サブクール、壁面過熱）、および系圧力を含む流体および表面特性に基づいて定量化されています。モデル開発を支援するために、幅広い質量流束124-926kg/m2 s、熱流量2.5-90W/cm2、および接触角30°から90°の範囲で、1.03–3.2 barの圧力でサブクール流体沸騰実験が実施されました。開発されたモデルは、過渡伝導成分が非常に高い過熱状態で支配的な熱伝達モードになる可能性があることを示しており、それゆえ高い過熱状態では速度の影響はあまりないことが分かりました。これは、沸騰が完全に発展した核沸騰に近づくときに特に当てはまります。また、開発されたモデルは、適用された熱流量または流動方向に沿った軸方向距離の関数として壁面過熱を予測することを可能にします。