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細孔制御したハニカム多孔質体による沸騰限界熱流束向上メカニズムの解明とその応用

Research Project

Project/Area Number 15J08342
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

丸岡 成  横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords沸騰伝熱 / 限界熱流束 / 多孔質体 / 沸騰冷却 / 限界熱流束向上 / ハニカム多孔質体 / 毛管力
Outline of Annual Research Achievements

本研究において対象とするハニカム多孔質体(HPP)を用いた際の限界熱流束(CHF)の向上には、毛管力による液体供給の効果および蒸気排出孔に内部に直接流入する液体供給効果の2つの液体供給重要である。H28年度までの成果から、これらの各液体供給がCHF向上に対して、どの程度寄与するかについて実験的に検討し、モデル化を試みた結果、3 MW/m2を超えるような高熱流束下では、毛管力による液供給効果が支配的である。一方、高熱流束下では、発熱面上部に形成される合体大気泡がこれらの液体供給を阻害し、モデルによる予測値よりも低い値でCHFに到達する場合がある。また、この合体気泡による影響は下向き伝熱面においてより顕著である。そこで、本研究では、下向き伝熱面下でのCHF向上を目的に、上向き伝熱面下の合体大気泡の滞留に対して、有効な結果を示した二層構造HPPを用いた際の下向き伝熱面下でのCHF向上効果について、実験的に検討した。その結果、下向き伝熱面では、合体気泡の影響から、裸面と二層構造の場合のいずれも程度の差はあるが、傾斜角度の増大に伴い、CHFが減少する傾向を示した。合体気泡の影響は、裸面の場合に特に顕著で、下向き伝熱面下でCHFを向上するためには、合体気泡滞留中での伝熱面近傍の液体保持が重要であることがわかった。また、本研究で検討した全ての伝熱面姿勢において、二層構造HPPの実測値は、裸面の場合と比べて、CHFが1.6倍以上に向上した。さらに、伝熱面姿勢が同じ場合では、裸面に対する二層構造HPPのCHF促進率は、合体気泡の滞留による影響がより顕著に現れる水平真下向きの場合にその値は最大で、3倍以上に向上した。以上のように、下向き伝熱面下においても、二層構造HPPを用いた手法が合体気泡滞留中の影響の低減に有効な手段であることが示された点は、非常に興味深い。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Critical heat flux enhancement by a two-layer structured honeycomb porous plate in a saturated pool boiling of water2018

    • Author(s)
      Mori Shoji、Maruoka Naru、Okuyama Kunito
    • Journal Title

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      Volume: 118 Pages: 429-438

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.100

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The effect of liquid supply due to capillary action on a critical heat flux enhancement using a honeycomb porous plate in a saturated pool boiling2016

    • Author(s)
      丸岡 成,森 昌司,奥山 邦人
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 82 Issue: 840 Pages: 16-00106-16-00106

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00106

    • NAID

      130005407078

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] IMPROVEMENT OF STRUCTURE IN A HONEYCOMB POROUS PLATE FOR POOL BOILING CHF ENHANCEMENT2017

    • Author(s)
      N. Maruoka, S. Mori and K. Okuyama
    • Organizer
      The 25th International Conference on Nuclear Engineering
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二層構造ハニカム多孔質体による下向き伝熱面の飽和プール沸騰限界熱流束の向上2017

    • Author(s)
      丸岡 成,森 昌司,奥山 邦人
    • Organizer
      第22回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] RELATIONSHIP BETWEEN COALESCENT BUBBLES HOVERING ON A HONEYCOMB POROUS PLATE AND THE CHF IN A POOL BOILING2017

    • Author(s)
      Naru Maruoka, Shoji Mori, and Kunito Okuyama
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology, ISMNT-6
    • Place of Presentation
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LIQUID SUPPLY PROCESSES TO HEATED SURFACE FOR CHF ENHANCEMENT USING A HONEYCOMB POROUS PLATE IN A SATURATED POOL BOILING2016

    • Author(s)
      Naru Maruoka, Shoji Mori, Ryosuke Imai, and Kunito Okuyama
    • Organizer
      The 4th International Forum on Heat Transfer, IFHT2016
    • Place of Presentation
      Sendai International Center
    • Year and Date
      2016-11-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハニカム多孔質体のセルへの液流入がプール沸騰限界熱流束に与える影響2016

    • Author(s)
      丸岡 成、森 昌司、今井 亮輔、奥山 邦人
    • Organizer
      日本混相流学会混相流シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      同志社大学 今出川キャンパス
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] CRITICAL HEAT FLUX ENHANCEMENT OF POOL BOILING USING HONEYCOMB POROUS PLATE WITH TWO-LAYER STRUCTURE2015

    • Author(s)
      Shoji MORI, Naru MARUOKA, Kunito OKUYAMA
    • Organizer
      9th Minsk International Seminar “Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators, Power Sources"
    • Place of Presentation
      Minsk, Belarus
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハニカム多孔体装着時の沸騰限界熱流束向上に寄与する液体供給メカニズムに関する検討2015

    • Author(s)
      丸岡 成、森 昌司、今井 亮輔、奥山 邦人
    • Organizer
      第20回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学工学研究科 青葉記念館および中央棟(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-06-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ハニカム多孔体を用いた飽和プール沸騰限界熱流束向上に与える毛管力による液供給効果2015

    • Author(s)
      丸岡 成、森 昌司、奥山 邦人
    • Organizer
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2015-06-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 冷却器及びそれを用いた冷却装置、並びに、発熱体の冷却方法2015

    • Inventor(s)
      森 昌司、丸岡 成
    • Industrial Property Rights Holder
      森 昌司、丸岡 成
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-05-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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