水-油プラグ流

水-油プラグ流の流動と伝熱特性に関する研究

連続相となる液体に、他の混ざり合わない液体が塊として分散する流動様式のことを示し、固体面と液体の表面自由エネルギーによって、どちらの流体が連続相・分散相となるかが決まります。また,先行研究より、各プラグ内部で対流が生じること、また、分散相と管壁との間に,連続相の液膜が存在することが報告されています。加えて,液-液プラグ流を用いた数値解析および実験結果より,伝熱促進効果が得られるという報告がされていることから、新たな冷却方式として期待されています。しかし,従来の研究では、二流体の動粘度や、連続相・分散相の種類が流動および伝熱特性に及ぼす影響は検討されていません。そこで本研究では,連続相と分散相を入れ替えて実験を行い、連続相・分散相の種類および流体の動粘度を変更した際の、流動および伝熱特性に及ぼす影響を解明することを目的としました。
TBABハイドレートの結晶構造

水-油プラグ流のモデル図

3-1.伝熱/流動実験

プラグ流は、ポンプから送液した流体を電磁弁を交互に切り替わるよう制御し、二方向に分断し、片一方ずつ、間欠的に合流部に流入させることで形成しました。

水-油プラグ流の流れ

氷スラリー

実験装置概略図

3-2.ANSYS