2016 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge to improve drastically cooling performance by nucleate boiling of immiscible mixtures
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15K13887
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大田 治彦 九州大学, 工学研究院, 教授 (50150503)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 沸騰 / 高性能冷却 / 非共溶性混合媒体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①プール核沸騰実験では，高いサブクール度が自立的に付随する高沸点媒体が伝熱面に接触する場合，気泡成長が抑制される．このため高沸点媒体単成分と比較して限界熱流束が増大する．さらに低沸点媒体気泡の発生によって伝熱面表面温度が低下し，実質的な伝熱促進効果が得られる．高沸点媒体の気泡の凝縮により潜熱を放出するので，熱流束の増加とともに液体温度が平衡温度よりも大きくなる傾向あり，冷却手段として適用する場合には最適な液温設定に注意を要する．
②円管内強制流動沸騰の実験ではFC72/Waterへの伝熱形態が最大の関心事であり，熱伝達係数の評価に必要な管軸方向の流体温度分布の推算方法を見出した．熱流束の上昇に伴って，低沸点媒体の沸騰とともに液体単相流状態の高沸点媒体の温度が上昇し，高熱流では高沸点媒体も沸騰を開始する一方で，低沸点媒体は蒸気のみとなる．全伝熱量中，FC72への伝熱量の割合を加熱テストセクションの出口温度から逆算して，流量比と熱流束値との関係を明らかにした．
③平行平板間加熱狭隘流路の間隙幅を前年度の2mmに加え，1mm，0.5mmに変化させてFC72/Waterを用いて実験を行った．間隙幅が2mmの場合には中熱流束域で，waterの強制対流熱伝達がFC72の沸騰により促進されるが，高熱流束ではwaterの沸騰開始によりボイドが過剰となり，waterの強制流動沸騰熱伝達よりも劣化する傾向が生じた．間隙幅を小さくすると，water単成分の強制流動沸騰での伝熱劣化が顕著となるが，非共溶性混合媒体ではFC72の沸騰気泡によりさらに劣化が助長される．狭隘流路内では低沸点媒体の沸騰が必ずしも高沸点媒体の強制対流あるいは強制流動沸騰熱伝達に対して促進とはならず，かえって劣化もしくは劣化を促進する場合があることを明らかにした．
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