Numerical study of flow and heat transfer characteristics of slush nitrogen flows in a horizontal pipe
太田 敦人, 林 心平, 大平 勝秀 （東北大）
Abstract:液体水素、液体窒素等の液体成分中に同成分の固体粒子が混在する極低温固液二相スラッシュ流体は、水素エネルギーの高効率な輸送・貯蔵方法、高温超伝導体の冷媒として実用化が期待されている。本研究では、三次元熱非平衡二流体モデルに基づく水平円管内を流れるスラッシュ窒素の加熱時の流動、伝熱特性を解析する数値解析プログラムを開発した。まず、熱流束を変化させて解析を行った結果、流速分布・温度場は低流速条件を除き実験結果と一致した。圧力損失特性について、スラッシュ窒素の圧力損失は固相と液相の干渉によりサブクール液体窒素の圧力損失と比較して増加した。熱伝達率について、流速、固相率の増加に伴い壁面近傍の乱流エネルギーが増大し、熱伝達率が増加した。