2018 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。
今年度は第二年度として、狭隘閉鎖空間沸騰伝熱実験装置の開発を初年度に続き行った。可視化方法として装置可視部全域が観測可能なシュリーレン装置も導入し、より詳細な木駅挙動観測が可能となった。また、白金温度の導出や加熱壁面温度の見積もりなど、研究は着実に進んでいる。
一方で、実験流体に用いている水とFC-72との表面張力差によると考えられる、特異な非共溶性混合媒体の流体挙動が観察された。表面張力が顕在化する狭隘空間ならではのものと考えられるため、実験結果の解析を進めている。
また、沸騰冷媒遷移機構をより明確にするため、通常サイズの非共溶性混合媒体プール沸騰実験も合わせて実施している。そこでは、沸騰冷媒遷移が生じる条件について詳細に調査し、ケルビン-ヘルムホルツ不安定性解析に基づく沸騰冷媒遷移条件を提案し、実験によるデータからもその正当性を示した。さらに、熱伝達データや観測結果から、沸騰冷媒遷移のモードには見かけ上、２種類あることを示し、それが高密度低沸点媒体の液高さに依存することを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の狭隘閉鎖空間での沸騰伝熱実験装置も開発でき、順調にデータ取得を行なっている。表面張力に起因する特異な流体挙動など、興味ある事象も見られ、現在データ解析を進めている。
さらに、マクロスケールでの実験も並行して実施し、沸騰冷媒遷移機構を液液界面での流体不安定性から説明し、新しい沸騰冷媒遷移条件を提案している。
以上のように、研究は概ね順調に推移している。
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| Strategy for Future Research Activity |
狭隘閉鎖空間での沸騰伝熱実験装置にて見らた、表面張力に起因する特異な流体挙動について、現在データ解析を進めているが、実験を重ねて現象を説明できるようにしたい。
また、実際のアプリケーションに近い形である、マクロスケールの沸騰実験も継続して実施し、２つの実験結果を用いて沸騰冷媒遷移機構を説明する。
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| Causes of Carryover |
国際会議参加旅費や国内学会参加旅費、実験装置購入など、他の共同研究予算との使用最適化により使用額に差が生じた。
今年度は研究最終年度として、データ装置・解析装置などをさらに充実させること、論文発表や国際会議発表など積極的に行うべく、適切に研究計画を実行するために、研究費を使用する。
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