2019 Fiscal Year Annual Research Report
Heat transfer rate of gas flow through microchannels
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17K06201
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
洪 定杓 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (60516201)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロチューブ / 全温プローブ / ガス流 / 伝熱量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロチャンネルガス流の熱伝達特性は非圧縮性流体のそれとは異なり，ガスの膨張・加速によるガス静温の低下およびそれに伴う出口付近での壁面熱流束の増加が見られる．その特長をマイクロ熱交換器へ利用するためにマイクロチャンネルガス流の熱伝達特性の解明は重要である．
本研究では，マイクロチャンネルガス流の伝熱量測定用の全温プローブを開発し，開発された全温プローブを用いた伝熱量の測定法を確立することが本研究の目的である．
本年度は昨年に続いて検証実験を行い，共同研究先（米国Univ. of Rhode IslandのFaghri先生の研究室）にて検証数値シミュレーションを行った．
１）流れが層流から乱流へ遷移する流動遷移領域を十分見られる直径100ミクロンのマイクロチューブの場合について，伝熱量測定用の全温プローブの検証実験を行った．
２）開発された全温プローブを用いて，等温壁をもつ直径100ミクロンのFused Silicaマイクロチューブを流れるガスの伝熱量の算出のため，窒素ガスを用いて流動チョーキングを含む広い流動領域まで実験を行った．その結果，直径100ミクロン以上の場合と同様に全温度差から算出した伝熱量は既存の式（非圧縮流れ）から算出したそれより，また全エンタルピー差から算出した伝熱量は全温度差から算出したそれより壁温と入口よどみ点温度差が小さくなるほど，速度は速くなるほど大きくなった．
同様な条件で検証数値シミュレーションを行い，両者が良く一致することを明らかにした．流動遷移領域の特性については今後異なる直径のマイクロチューブを用いて検討が必要である．
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