2003 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
14750140
|
|---|
| Research Institution | Ehime University |
|---|
Principal Investigator |
野村 信福 愛媛大学, 工学部, 助教授 (20263957)
|
|---|
| Keywords | キャビテーション / 噴流 / 超音波 / 音響キャビテーション / 音響流 / 放射圧 / 伝熱促進 / 気泡 |
|---|
| Research Abstract |
ホーン型振動子を液体中に照射するとホーン先端から音響キャビテーション噴流と呼ばれる噴流を発生し,伝熱面の熱伝達率を増加させる.発熱体の前方に障害物が存在したとしても,音波や超音波は媒質中を容易に伝播するので,障害物後方の発熱体の温度境界層に影響を与え,熱伝達率を増加させることが十分予想される.そこで,ホーン型超音波振動子と伝熱面との間に平板を設置した状態で超音波伝熱促進実験を実施した.
実験は超音波の波長より十分大きい恒温水槽内で行われた.超音波振動子には共振周波数61kHzのホーン型振動子(ホーン先端径は6mm)を使用した.障害壁として伝熱面前方に厚さ0.5mm〜5mmの平板が設置された.平板の材質はアクリル,アルミニウム,発泡スチロールの3種類の板である.媒質には溶存酸素量約50%の脱気水が用いられた.水槽下部に設置されたホーンから上方に5〜20Wの超音波が照射され,下向き伝熱面に対する熱伝達率が測定された.
超音波照射による熱伝達率は,音響インピーダンスが水に近いアクリル板が下向き伝熱面の前方に設置した場合に最も高く,金属のアルミニウム板の場合でも熱伝達率の増加が確認された.一方,発泡スチロール板でははとんど熱伝達率は増加しなかった.平板の板厚が大きくなるほど熱伝達率は小さくなり,板厚5mmのアクリル板ではほとんど伝熱促進の効果は無視できるほどになる.流れは平板によって遮蔽されるが,超音波は平板を通過して伝熱面とホーンとの間に定在波を形成する.その結果,音響気泡が発生し伝熱面上の温度境界層が撹拌される.この技術を使えば外壁のあるような場合でも,内部の発熱体を冷却することが可能となる.
|
