報告書番号

T98070

タイトル（和文）

蒸気爆発における蒸気膜崩壊モデルの開発

タイトル（英文）

Development of Vapor Collapse Model for Vapor Explosions

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

自発的蒸気爆発の発生条件を評価するために、蒸気膜崩壊モデルを開発した。基礎方程式（Rayleigh-Lamb-Plessetの気泡運動方程式、質量保存式、理想気体の状態方程式、Clausius-Clapeyronの式）を定常成分と微少変動に分離して線形化を行い、低温液として水の物性値を用いた線形安定性解析により、以下の結論を得た。(1)高温液滴径の減少、凝縮熱伝達率の減少、並びに輻射率の増大に伴い、蒸気膜は安定化する。(2)低温液の粘性力および表面張力は蒸気膜を安定化させる効果があるが、高温液滴径が1mm以上の場合にはこれらの効果は小さい。(3)本解析を他の研究者の実験結果と比較した結果、本解析結果は蒸気爆発発生境界における低温液温度と十数℃以内で一致することが分かった。(4)上述の詳細モデルを基に簡略化を行い、安定境界の簡易評価式を提案した。

概要 （英文）

An analytical model to explain a vapor film collapse was developed to evaluate occurrence conditions of self-triggering vapor explosions. The following conclusions were drawn based on linear stability analysis using the thermo-dynamic property of water by linearizing and perturbing basic equations (Rayleigh-Lamb-Plesset's bubble momentum equation, the mass conservation equation, the state equation for ideal gas, and the Clausius-Clapeyron equation):(1)The vapor film stabilizes with the reduction of hot liquid diameter, decreasing the condensation heat transfer coefficient, and increasing the thermal radiation coefficient.(2)The cold liquid viscosity and surface tension have a stabilizing effect, though this effect is negligibly small where the hot liquid diameter is over 1mm.(3)The analysis predicts the vapor explosion occurrence limits obtained experimentally by other researchers within approximately ten degrees Celsius.(4)A simple correlation for the stability boundary is proposed by simplifying the foregoing detail model: the difference in cold liquid temperature at the stability boundary between these models is less than 1 degree Celsius when the condensation heat transfer coefficient is over 10E4 W/m2K and the hot liquid temperature is lower than 2000 degrees Celsius.

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