Shonan Institute of Technology
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M 四 噫01 翼騒 OF s▲6AM 翼 夏N 爵T ：TVTB O卩 「DEC箪NOLOGY Vo117
，
No．
1p 1983水 平
二
重
円
管
内
の
自然 対
流
熱
伝 達
の
実 験 的 研
究
江
口之
治
＊An
Experimental
Study
ofNatural
Convection
Heat
Transfer
in
Horizontal
Cylindrical
Annuli
Yukiji
EGUCHI
The
temperature fields of a concentric and eccentric horizontal annuli filled with atmospheric air，
were made visible
by
aid of Mach．
Zehnder
interferometer forGrashof
number 2 x lO3−
3×IO4．
An experimental study has been conducted
．
todetermine
the influence of eccentricity and Grashof num−
ber
on natural convectionheat
transfer through afluid
bounded
by
twohorizontal
isothermal
cylinders，
The
experirnental results show the heat transfer using the concentric geometry is given by
Nu
＝O．22。
Gri
／4for
Grashof
number 2 x103− 3
×104
in the reg 三〇ns of conduction and laminar convection．
In
case of the upper eccentric geometry 玉t was con 且rmed that thedistribution
oflocal
Nusselt
number
differs
from one of the concentric and lower eccentric geometry．
1． 緒
言 自然対流 熱 伝 達は伝 熱工学上極め て重 要で あ り数多 く の研 究がな さ れてい る が， 無 限に広い 空 間に存在する水 平 円 柱ま わ りの 自然 対 流熱伝達に関 する 研 究 に つ い て は，McAdamsi
），
藤 井2），
赤 木3）な ど，
古 くか ら多 く の 実験研 究お よ び 理論 解 析が なされて い る。 し か し，
工学上 で は他の物体に よっ て 空 間 が 限定 さ れ その影響を受け な が ら対流熱伝達を行っ て い る場 合 が多 く，
Jones
，
Masson4
） および，
斎藤，
石黒 らli） は限定 空 間に お ける水 平 円 柱 自 然 対 流 熱 伝 達な どの研 究 を 行っ て お り，
密 閉 流体 層 内の 問題 に つ い て は，Grigull，
6） Kuehn τ） ら の 水 平二 重 同 心円 筒 内 自 然 対 流熱伝達の研 究，LisB
｝ の二 重円筒 内 振動流の研 究，
Bisop
，9）Powe1
°） の 二 重球 間内の 自然対流熱伝達の研 究，
などい ま まで に 多 くの 実 験 研 究が行わ れ て い る が，
境界 層 近 似が 成 り立 たない の で今の ところ 解 析 的に解かれた ものは少 ない。 最 近It6h
ら11 ）は，
Grigull
の実 験 値を もとに 内 半径 r1， 外半 径 r2， の水 平二重同心円筒 内の熱伝達につ い て， ＊ 機 械工 学 科 講 師1982
年11
月25
日受 理 ヌ セ ル ト数の代 表寸 法に は r21n （r2〆rl）， グ ラスホ フ数の そ れ に は，
N／玩 1n
（rz／r1）を とっ て デー
タ を一
つ の式で まとめるこ とに成 功し てい るD また 前 沢 らn）は，
水 平二重 円 管 内の 自然 対 流 熱 伝達に おい て内管を 垂直 方向に偏心 させ た場 合， 線 香の 煙を利 用 し た可 視 化 に よ る流 動 形態の分 布な ど を報告し て お り，
その フ ロー
パ ター
ン の 出 現 領 域を整 理 して い る が定 量 的に詳 細に は調べ られてい ない 。 本 研 究で は水 平二重 同 心 円 管 内の 自然 対 流 熱 伝 達に つ い て，
It6h らに よ る整理式で も若干の 偏りが見られる グラ スホ フ数，
2× 10eくGt
〈3x104
の範囲内を，
マ ツハ
ツ エ ン ダー
干渉 計に よ り詳 細に境 界 層 内の温 度 分 布 を 観 測 し た。 次に 内管を垂直方向に偏心 さ せ た場 合，
その偏 心 量が 自然 対 流 熱 伝 達に どの よう な 影 響 をお よぼ すかにつ い て 調べ，
局 所 ヌ セ ル ト数 分布を求め検 討 し た。 記 号 D 、： 内円管の外 径D2
： 外 円管の 内 径 e： 偏心 量 （＋ 上側 偏心，一
下 側偏 心）＿
11＿
N工 工一
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％ 劭 ∬ 耽 綜 惷 翫 撫 躍 郷 甑 写 布 η 箕 η η 鯨 無 次元偏心量 （＝ r2
一
召／r2） グラ ス ホ フ数 重 力の加速 度 熱伝達率 局 所 熱 伝 達 率 熱 伝導 率 平 均 ヌ セ ル ト数 局 所 ヌセ ル ト数 マ ツハ ツエ ン ダー
干 渉 縞 次 数 相 模 工業 大 学 紀 要 第 17 巻 第 1 号 空 気の屈 折率 （昌1．000277
（288
°K
））13） プラ ン ト ル数 （空 気Pt
＝ 0．
71 ）“） 内円管の外 半径 外 円 管の内半径 内 円管 表面温度 流 体の局 所 温 度 算 術 平 均 温 度 （＝
Td ＋Tw ／2
） 外 円 管 表 面 温 度 室 内温 度dT
： 温度 差 （＝
Td−
Tw）dTx
：温度 勾 配X
α 罵 α ゐ 内円管か らの距離 流体の膨 張 率 （＝
1／Te・
） 動 粘 性係数 角 度 レー
ザ波 長 （He−
Ne＝
0．
6328
xlO−
6）15）2
．
実 験装置
および方
法2．
1
実験 装置図
1
に実験 装 置概要 を 示 す。 外 円 管 （2
） 内に直 流 安定 化 電 源 （1）に よ り一
定の壁 面 温 度に保持されて い る加 熱 用 内 円管 （3
》を水平に セ ッ トし た 供 試 装 置 をマ ツ ハ ツ エ ン ダー
干渉 計の試 験 光 路に配置し，
He−
Ne v一
ザ 光 源 （4
）か らの光路が 写真撮 影 装 置 （12
）に入る よ う調 整 し た。（a ）
マ ツハ ツエ ン ダ
ー
干 渉計 マ ツハ
ツエ ン ダー
干渉 計で は，
試 験 光 路 と参 照 光 路 が 10一一
8
＿、
ぐ、
6 1112
o1 o 12345 7 l ll ，1 99
3
210
固 直 流 安 定化 電 源 6 ピ ン ホー
ル 外円管7
ミ ラー
内円管 8 凹 面 鏡 コ リ メー
タ レー
ザー
光源 （He −
Ne ）9
ビー
ム スプ ッ タ コ ンデンサー
レ ン ズ10
ミラー
図1
実験装置 概 要123
111
1 13 ペ ロー
ズ カメ ラ 空 気 動 力 源8
12一
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水平二 重円管 内の 自然 対 流 熱 伝 達の 実験的 研 究 （江口 之治 ） 空 気入 ロ
ーレ
昌
11 「一一
，
一一一 一一一一一 一
t
亅1 1 ， 1 1 1 1 1 1 2 1 1 ［8
置
1 十 1 尉 1 1 1 1 「 1 1 」 1 1 1 1L
「1 1 1f一一一
出 口 く一
1 3 1 4 o 1層
5 16 200 509 口 o駐
鳳 鳳鹽
123 4 5 1 密 閉容器4
台 座 2 外 円管5
調整ね じ 3 支 柱 6 リー
ド線用 支 柱 図2
供試 円管 装置 ビー
ム ス プ リッ タ の後で再び結合 する際に 明暗の 縞があらわ れる。 したがっ て観測 部 （供 試装置 ） 内 部に 温 度 差 が生じると空気 密度の変化に より屈 折率に違いが 出 来る ため 二 つ の光 束に光 路 差が生 じ干 渉 縞が形 成 さ れ る。 こ の干渉縞を凹 面鏡コ リメー
タ （8），
ミラー
（7），
ピン ホー
ル を 通 過 させ カ メ ラ （12
）に よ り写 真 撮 影 1？e ¢D 10 13 20 25 30 35 線 管 ド一
銅 リ 要 概 45 管 円 ト内 ス 3
遺
子 図 石 ア 碍 123 する。 （b） 外 円管 図 2に外円管お よび空 気冷 却用密 閉 容器概 要を示す。 外円管 （2）は内直径 φ64，
長さ 200 mm，
板 厚3．
5mm
の銅 管を使用 し，
板 厚 10mm の ベー
ク ライ ト板に よ り 作られた空 気 冷却用密閉 容器 （1）に よ りその両端は固 定されてい る。 供 試 装 置 全 体 を 3本の微 調 整 ね じ （5
）に よ り水 平に 保 持 し， 冷 却 空 気は上下 対 角 線 上に吸 排 気口を設 け外円 管の 外 壁 面を等 温に保つ よ う に し た。 な お空気動 力 源は 供 試 装 置とは別の 部 屋に配 置 し，
実 験の さい に放 熱 や 振 go一
r2＋
e o一
e一
go．
駐 0 （m ） D2D1r1 ’r2 e （ex＝
「2−
e／r2｝ O．
010Oj6一
〇 〇 22 （1．
69 ）一
〇 〇12 （1．
33） 0 〔1） 0．
012 （0．
63） 0．
022 （0．
31） 0．
013O．
20一
〇．
020 （1．
63一
〇．
0100．
31 ） 0 （1） 0．
010 （069 ） O、
020 （0、
38） O．
020o，
31一
〇 〇 170．
53 ）一
〇．
0080．
25） o （1） o．
oo8 （0．
了5） OO17 （O．
47 ） O．
064O．
025O，
39一
〇．
O同 o．
44 ）曽
o．
oo7 （1、
22） 0 （1 ） 0．
OO7 （O．
78 ） 0ρ楓 （056 ） 0．
030o．
47一
〇．
012u38 ）一
〇．
OO6 （1．
19） 0 （1） 0005 〔0．
日1） 0．
012 （0．
63 ） O．
0350．
54一
〇．
010 （1．
31）一
〇．
oo5 （117） 0 （1） O．
OO5 （o．
困 ） 0．
010 （O．
69） 表1
半径比 と偏心 量13
N工 工一
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相模工 業大 学 紀 要 第 17 巻 第
1
号 動に よ る影響がお よばぬ よ う注意し た。 （c ） 内 円管 図3
に内 円 管の構 造 を 示 す。 内 円管は外 円管と同質の 銅管であり，
その外 直 径は表 1に示 される よ うに6
種 類 の ものを 使 用 し た。 内部は碍 子 〔3）を二 重に し た溝内に 加熱用ニ ク ロ ム 線 を挿入し，
まわ りに ア ス ベ ス ト（2）を つ め両 端を厚さ5mm
の石 膏で 固め た 。 また 内 円 管は 均一
温度が得 ら れる よ うにニ
クロ ム線は 2系 統に分 け て，
それ ぞ れ 別 個の電 源とし供給電 力を調 節 して，
壁 温 を 等 温に な るよ うに した。 なお内 円管の壁 面温度が安 定 する ま でに約 210 分 間 を 要 し た。 ま た加 熱用リー
ド線を 碍 子で 台の位 置 まで 覆い放熱に よ り現わ れ る 干 渉縞を取 り除くよ う 工夫し た。2
．
2
実 験方 法 前記の 方法に よ り本 実 験 装 置は，
内円管を加 熱，
外 円 管 外壁面を冷 却し，
壁温一
定の条 件で水 平二 重 円 管 内の 二 次 元自然 対 流 を 得ることに よ り実験を おこ なっ た。 内 円管平 均 温 度の測 定に は， φ0．
1 銅一
コ ン ス タ ン タ ン熱 電対を管長 手 方向の 中心位 置で，
円 管 最上部 より角 度 90°
間 隔に4
ケ所 取 り付 け， マ ル チ ・ チ ャ ン ネル デ ジ タ ル・
レコー
ダに より読みとっ た。 なお各 壁 温に おい て 温 度 誤 差 ±2
％ 以内を内円管平 均 温度T
． と し，
温 度 差AT
は5
°C 〜
20°C
を5°
C の間 隔で変 化させた。 半 径比 r1／r2 は，
外 円 管 半径 r2 を一
定に し， 内 円 管 半 径 rl を表 1の如 く6種 類 使 用 するこ とに よ り rl／厂 2＝
O．
16〜
O．
54 の範 囲 内で実験を行っ た 。 偏心量 e は，
同心 円を e； O，
垂 直 方 向に おい て上側 に偏心 させ たと き を ＋e，
下側に偏 心 させ た とき を一
e， とし て あら わ し，
外円管半 径 r2 を基準に し た値を無 次 元偏心量 ex で整 理 した。 ex ＝ r2−
e／r2．
（1） 以上 の条 件につ い て，
マ ツハ ツエ ンダー
干渉 計に よ り 二 重 円 管 内の 自然 対 流の干 渉縞を 写真撮 影し，
内円管 表 面温 度か ら 干渉 縞 次 数を読み取 り温 度 勾 配を定 量 的に解 析 した。3
．
実 験 結 果 干 渉 縞 次 数か ら温 度勾配4Tx
を求め る式は次 式で示 さ れるte） 。T
，・
dl
＞，
（2
）ATx
＝ （d／λ）（no−
1）−
ANこれに よっ て求め た内 円 管と外円管 との空 間 内の 自然 対 流に対し
，
半 径 比 r1／r2，
温 度差dT
よ り平均 ヌ セ ル ト数 Nu ， グ ラス ホ フCr
，を算出した。 こ の場 合内円管 の最 底 部を角 度 0° ， 最上部を角 度180
° としその 間 を 角 度15
° 間 隔に と りそ れ ぞ れ の角度に お け る 干渉 縞 次 数 よ り密 度変化を求め，
こ れを 基に局 所ヌ セ ル ト数 Nu ： は算 出 される。Grigull
ら は， 外円管と内円管の す き ま 間 隔 δを 代 表 長 さに とっ た ヌ セ ル ト数・Vκδ と， グ ラス ホ フ数Gr
δ を 用い て実験デー
タを ま とめ て い るが， 本 研 究では，
It6h らに よっ て提 案されてい る整 理 式に より， グラス ホ フ数 Gr の代 表 長さ として式 （3）を用い求め た。 rm 且n （r2／rl）．
（3
） 局 所ヌ セ ル ト数NUt
はh
，［（71＋X
）ln
（72／rl） （4） Nzal＝
K こ こでht
一
舌
・
撃
グラ ス ホフ 数 Gr は9
β（Td−
Tw）［rm ln（r2／プ1）】3Gr ＝
（5） （6
） ン2 と なる。 但し，
rm は円 管 中心か ら算 術 平 均 温 度Tm
ま での距 離で ある。tm
＝
丶／アτ
ヲi
−
（
7
）以上 よ り It6h らの整 理 式は次式の よ うに なる。
（；r−
一
一
（
1
差
ln （r2 〆’
rl））
3−Gr
δ（8）
Nu
＝0．18Gri
／d （Pr＝0，71
， Gr≧los） （9
） 写 真 1は， 半 径 比 r、／r2＝
O．
16−−O．
54， 温 度 差 dT ＝ 5〜20
°C ，
e 。・＝1．
00
に おい ての代 表的なもの で ある。図
4
は， 写真 解 析よ り求め られた平 均ヌ セ ル ト数 Nu と，
グラス ホ フ数Gr
との関 係を示 し たもの である。 本 実験値よ り，
平均セ ル ト数Nu
は It6h らの整理 式に ほ ぼ近 く 1＞u＝ 0．
22Grit4
（Pt；
0．
71
， 2xlO3 〈Gr
＜3× 10り （10
） なる関 係 式が得ら れ た。It6h
らはGrigull
の行っ た 実 験デー
タ に よ り整理 し， ま とめ たもの で，
そこ で はグラス ホ フ数Gr
を求め る式 （6
）に おける代表 長 さは， ［r． ln（r2fr、）］ 3 で 計 算され，
こ こ で 且n 〈r2／rl）は 半 径 比 rl／r2 が 同 じで あれ ば，
外 円一 14
N工 工一
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水 平二 重 円管内の 自然対 流熱 伝 達の実験的 研 究 （江 口之 冶） arltr2 冒O
．
16 ex＝1．
OO4T ＝ 5℃b
「1／r2＝
O．
39 ex＝ 1．
OO 」T＝5℃ C dT ＝ 5 ℃d
「1／r2＝O．
39 ex＝ 1．
OO6T ＝10°
t e 「1’r2＝O．
47 ex＝toodT ＝20℃f
「1ノ
ε
贈
二88
写真 1 同 心 円管の 干 渉縞d
↑＝20℃一 15 一
N工 工一
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相 模工 業 大 学 紀要 第 17 巻 第 1 号 管 直径の大きさ が変っ ても同 じ値に な る。 た だ し
，
rm に つ い て は内 円管中 心からの算術 平 均温 度の距離であり，
半 径比 rl／r2 が同 じで も実験規模 が 倍に な れば，
その距 離も倍に な り， その値の 3乗 値は， 半 径 比 rl／r2がO・
2
付 近で は1
／10 倍ほ ど大 き くな る。 図5
は，
同心円管 e．＝
1．
00
に おいて半 径 比 ri／r2 を 6種 類 変 えて の実 験 結 果であ り，
その いず れにおい て も ほぼ 同様の 傾向 が 示 さ れ た の で，
代表 として，
半 径 比 54
3 2 コ Z 11033
104 3105
Gr
図 4 グ ラス ホ フ数 と 平 均ヌ セル ト数 ヨ Z 5 43
2
1
0
5
10
AT20
〔℃ ｝0．
36
0．
57
Gr
図5
温度 差に よ る局 所ヌ ッ セル ト数，＿ 16 一
グラスホ フ数1．
09〔x104 ） N工 工
一
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水 平 二 重 円 管 内 の 自 然 対 流 熱 伝 達の 実験 的 研 究 （江 口 之治） r1／r2＝ O
．
39 の ものを 示 す 。 温度差AT
に よ るグ ラ ス ホ フ数 Cr と，
局 所 ヌ ス ル ト 数NUt
の関係で 見られる ように，
AT ＝
10〜200C
に く らべ て，AT ・
＝5〜10
°C
まで の傾む きが大 き くな り ， 温 度 差AT
が大き くな るに し たがっ て熱伝 達 率の上昇が 緩 やか に なっ て くる。 また温度差AT
に よっ て も内円管 の角 度が0
°〜180
° になる に し たがっ て その傾むきが緩 や かに なっ てくるこ と が わ か る。 図 6は，
同 心鬥管 em＝
1．
00 ， 半 径 比 r、fr2
＝
0，
39 に お い て 円 管 最 底 部の角度 を0
° 最 上 部の角 度を180
° とし，
その間 を 150° 間隔に とっ た 局 所ヌ セ ル ト数NUt
分 布 で ある。 局所 ヌ セ ル ト数NUt
は角度 150 ° か ら角 度 180°
に おいて急 激に減 少 し，
温 度 差dT
に よ っ て も そ の 曲 線は相 似のハー
ト型を 示 し てい る。 こ の こ と よ り円 管最底 部 角 度0
° から角 度120
° 付 近ま で は温 度差dT
が大 き くなるに し た が っ て，
温 度 境 界 層 内は熱伝導が 主 に な り熱 伝達 率は上昇し てい るが，
円管 最上部 付近の角 度150
° か ら180
° の 範 囲では，
激 しい対 流 が 温度境 界 層外 部にありその熱 伝 達 率はあま り上昇し ない 。 次pe半 径 比 rl／r2＝O．39
に お いて内円管を 垂 直 方 向に 上下 偏心 さ せ た ときの熱 伝 達 率につ い て のべ る 。写 真
2
は，
下側 偏心 （一
の さ せ た場 合の代 表 的な干 渉 縞である。 図 7は，
内 円 管を垂 直 方 向の下側 （ex＝ 1．
44）に偏心 さ せ た ときの温度 差 dT に よ る グラ ス ホ フ数Cr
と局 所ヌ セ ル ト数 NUI の 関 係 を 示 した もの である。
図8
は 局 所 ヌ セ ル ト数 分 布を示 す。 両 図に共通し て み ら れ る 傾 向は ， 同 心 円 管 と比 較 して下側に偏心 さ せ る と， 熱 伝 達 率が増加 するこ とで ある。 またその 曲線は同心円管と同 様に左右 対 称のハー
ト型をな し ， 角度150
° か ら角 度180
° 付 近の局所 ヌ セ ル ト数 NUI が減少し て い る。写真
3
は，
上側 偏心 さ せ た場 合の代 表的 な 干渉 縞で あ る。図
9
は，
半径比 ri／r2＝0．39
に おい て， 垂 直 方 向の上 側 （e．＝
O．
56 ）に偏心 さ せ た ときの温 度 差dT
に よる グ ラス ホ フ数Gr
と 局 所ヌ セ ル F数NUt
の 関係を 示 し た。 温 度 差 ∠T ；5〜10
°C
で は内円 管の角 度が 90° と180
° がほ ぼ 同 じ局 所ヌ セル ト数の値 とな り，
同 心円管 180e r1／r2＝
e・
39 ex＝
1．
00 CCC OO5 T21 」 O ム ロ 90°90
°0
° θ ＿ Fe 図6
局所ヌ セル ト数分布＿ 17 ＿
N工 工一
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相 模工 業大学紀 要 第 17 巻 第 1 号 a 「1’r2＝O
・
t6 ex瞿1．
69AT ＝5°
Cbrl
’r2＝O．
16 dT＝20『bex
＝1．
69 C 「1’r2＝O．
39 ex＝1．
44dT ＝ 5℃d
「1’「2＝O．
39 ex＝ 1．
44AT ＝20 ℃ er1 ／r2＝O．
47 ex＝ 1．
19dT ＝5℃f
写 真2
下側 偏 心の干渉 縞 ex＝1．
38一 18 一
N工 工一
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水 平二重 円管内の 自然対 流熱 伝 達の実 験 的 研 究 ｛江口之治）
一
コ Z 5 43
2
10
5
10
20 く『C ） dTO ．
36
0．
57
Gr図
7
温度 差に よ る局 所ヌ ッ セ ル ト数， グラス ホ フ数 h儀
：
軅
・80
°
90
° e ＿e
図8
局所ヌ セ ル ト数 分 布一
19一
1．
09
（xlO4 ）90
° N工 工一
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相模工 業 大学 紀要 第
17
巻 第1
号 a rln ＝O．
16 ex30．
31AT ＝ S°
C C rltth＝＝a16exO．
31 」T盈10°C eh
戳
≡8
：鵲
4T
＝20℃b
h鰕
茎8
：螽
｛
』T＝ 5℃dh
ノ「e2）tSO＝O．
．
4763 dT＝10℃ rllm＝OA7f
ex＝o．
63dT
＝20℃ 写 真 3 上 側 偏 心 の 干 渉 縞一 20
N工 工一
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水 平二重 円 管 内の 自 然 対 流 熱 伝 達 の実 験 的 研 究 （江口之 治）
一
コ Z 5 4 32
1 0 5 10 AT 20 （℃ 1 r1／「2＝
0．
39 ex＝
056 4T O2e ℃ △10 ℃ 口 5°
C9
（）° O．
36 0．
57 Gr 図9
温度 差に よ る局 所ヌ ッセ ル ト数， グラス ホ フ数 180 °e
図10
0
° ＿e
局所ヌ ッセル ト数分 布一 21 一
1．
09
（x104 ）
90
° N工 工一
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相 模工業 大 学 紀 要
第
17
巻第
1
号 お よび， 内 円 管 を 下側に偏心 させ た場 合と異な り， 角 度120
°〜150
° 付近で熱 伝 達 率が減少し てい る。図 10 は， 半 径 比 rl／r2
＝0．39
に おい て垂 直 方 向の上 側 （ex＝0．56
）に 偏 心 させ た と きの 局所 ヌ セ ル ト数 NWt 分布である。 上側 偏心 さ せ た場 合角度120
° 付近で急 激 な山 型 を な して い る。 これ らは，
半径比 rr／r2＝ O。
2 以 下，
無次元 偏心量 e．＝
O．
35
以 下に おい て よ り顕 著 な 傾 向が 示された。 この こ とより上 側に偏 心 させ ると円管上 部 付 近で は，
外円管とのす きま間隔が狭 くな り対 流が起 りに く くな る た め熱伝 導の みに な り，
熱 伝 達 率 が 低 下 す るこ とがわか るo以 上の考察は温 度境界 層 内に おい て の もの で ある が
，
二重円管 内全 体につ い て は，
写真1，2，3
に よっ て も 明 ら か な よ うに対 流は垂 直 方向の下側 偏心 （一
の に よ っ て ， よ り内 円 管 上 部の 空 間 が 広 くな り対 流が 激 しく行わ れて い るこ とが わか る。 ま た，
上側偏 心 （＋の で は，
そ の空 間が狭 く な り， 対 流は起 り に く く死水 域 が 広 がる。 これは， 半 径 比 rl／r！ に つ いてもいえ，
対 流が激 しくな ると，
伝 導のみ に よ る熱伝 達の割 合が増 加し， 熱伝達率 は減 少 するもの と考 え ら れ る。 これ らの ことよ り偏心量 （のに よっ て対 流の円管からの はく離は， 上側 偏 心 （十e） の方が よ り早 く，
下 側 偏 心 （−
e）に なるに し たがっ て遅 くなるこ と が判明する。 以 上の結 果よ り， 局所ヌ セ ル ト数 NUi の 分 布 図の変 化は，
偏 心 量に関 係 し，
その変 化の場所は内円管で角
度90
° 以 上の部 分で の 局所ヌ セ ル ト数 NUt が急 な 山 型か ら滑らか に， さらに は全体が 円に近い もの と なる。 ま た 下 側 偏 心 （一
の の 方が熱伝 達 率が良く なる こ と が 明 ら か になっ たが， その 限界も偏 心 量 を 種々 変 え さ らに 詳 細 に実験 を行うこ とに よ り見い出せ るもの と思われる。4．
結 言 V ツハ ツ エ ン ダー
干 渉 計に よ り， 水 平二 重 円 管 内の 自 然 対 流熱伝達を 可 視 化 し， 流 動 形態を解 析した結 果次の ような特性 が 明ら か に なっ た。 1，
水 平二重同 心 円管 内 自然 対 流 熱 伝 達につ い ては，
本 実 験の結 果で は，It6h
らがGrigull
らの 実験デー
タ を基に導い た整理式よ りも， グ ラス ホフ 数に対 す る 平 均 ヌ セ ル ト数の 値は，2
×los
くGr
＜3
×IO4
の 範 囲で高め の 値に なっ た。2．
本 実 験 結 果か ら 見 る と，2
×103
くGr
く3xIO4
の 範囲で も1
＞u＝CGriA
が成 立 する ようで ある。 し か し， この範囲に おい て はC
の値は，It6h
らの 示す0．18
とは異 なる。 3．
水 平二 重 円 管 内 自然 対 流 熱伝 達は，
半 径比 （rl／r2＞ 温 度 差 （dT
）， 偏心量 （の に よっ て影 響 を うけ，
偏 心 量 （の につ い て は， 垂直方向の下 側 偏 心 （一
の が同 心 と比 較して対流が激しくな る た め， 熱伝 達 率は増 加 する。4．
垂真方 向の 上側偏心 （＋の の 場 合，
同 心お よ び下 側 偏 心とは， 局所 ヌセ ル ト数 （1
＞U‘） 分 布図 が 異な るこ とが 確 認 された。 しか し，
偏 心 量 と 熱伝 達 率の関係を更 に，
詳 細に定 量 的に求め るこ とが必要であり実験 を 継 続 中で ある。最後に論文の取 纒めに際 して は
，
元 本 学 機 械工学 科教 授 通 地信 義氏か ら種々 ご教 示い ただい た。 ま た本研 究の 測 定の一
部は，
本学 卒研 生，
加 藤聖 三， 落 合 克 彦， 両 君 に協力 して いただい た。 こ こ に記し て感 謝の意を表し ま す。 なお，
本 研 究に使 用し たV ツハ ツエ ン ダー
干渉計実験 装 置は， 昭 和55
年に本 学 大 型 設 備 費に よ り購入し た も，
のであ る。 ）1
） ） ） ） ）23456
78
＞ 910
） 11）12
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