2017 Fiscal Year Research-status Report
狭隘閉鎖空間内の非共溶性混合媒体プール沸騰における沸騰冷媒遷移機構の解明
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17K06204
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
河南 治 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (20382260)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非共溶性混合媒体 / 沸騰 / 熱伝達 / 冷媒遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な冷却対象・冷却条件に対応できる媒体として、新たに非共溶性混合媒体を用いた沸騰冷却が提案され始めている。限界熱流束の飛躍的増大のみならず、沸騰開始時の伝熱面温度のヒステリシスの回避、大気圧作動下での冷却面温度の低減などを液体混合のみで実現できる画期的な方法で、従来の冷却システムの熱媒体に対する概念を大きく変えるものである。しかし、単成分媒体とは異なる沸騰伝熱特性を示し、特に、低沸点媒体から高沸点媒体への沸騰冷媒遷移機構は、両媒体の混合比率などで変化し、基本的性質はまだほんの一部分しか明らかでない。本研究は、沸騰領域を狭隘閉鎖空間に制限することで現象観測を容易にし、非共溶性混合媒体沸騰冷媒遷移機構の解明を目指している。
今年度は初年度として、狭隘閉鎖空間沸騰伝熱実験装置の開発を行った。PEEK材での狭隘閉鎖空間の作成、底面に設置した白金箔による加熱機構、シャドーグラフ法での流体挙動可視化、の３点を実施した。沸騰試験部は底部加熱面に対し、幅1 mm の平行平板狭隘空間を有するプール沸騰容器であり、平行平板正面からシャドウグラフ法による観察を行うことで、伝熱面近傍の冷媒や高密度低沸点媒体の分散状態を把握し、沸騰冷媒遷移機構を詳細に観察できるものである。
さらに、実験条件を明確にするため、通常サイズの非共溶性混合媒体プール沸騰実験を実施し、沸騰冷媒遷移が生じる条件について調査し、初期冷媒比率・上部空間の容量・高密度低沸点冷媒の限界熱流束を盛り込んだ独自の閾値整理式を考察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度での実施項目であった、狭隘閉鎖空間沸騰伝熱実験装置の開発は達成できたが、装置開発に時間を要し、実験実施までは至らなかった。しかしながら、マクロサイズでの非共溶性混合媒体プール沸騰実験を実施し、沸騰冷媒遷移の閾値設定における検討を実施し、独自の予測式の構築を行った。
以上より、当初計画よりも進捗状況はやや遅れているが、次年度以降の実験実施に問題はなく、今後も計画通りに研究を実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降では、構築した狭隘閉鎖空間沸騰伝熱実験装置による非共溶性混合媒体プール沸騰実験を実施し、沸騰冷媒遷移の詳細な機構の調査を実施する。
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| Causes of Carryover |
試験に使用する試薬などを、他の実験と共用化できたこと、支出予定であった国際会議への旅費を他の共同研究費にて支出できたこと、などによって、使用額との差が生じた。
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