Proposal of method of critical heat flux enhancement in small space boiling

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06209
• Research Institution: Tamagawa University
• Principal Investigator: 宇高 義郎 玉川大学, 工学部, 教授 (50114856)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大久保 英敏 玉川大学, 工学部, 教授 (80152081) ; 諸隈 崇幸 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (00756059)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 限界熱流束促進 / 沸騰 / 狭隘空間

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，狭隘制限空間内の沸騰現象の高熱流束領域において，伝熱面構造による伝熱面温度分布（温度むら）付与による液体を引き込む自己ぬれ (低温)部と蒸気を排出するドライアウト（高温）部との組み合わせ，および毛管力による液体引き込み部，生成蒸気排出部を備えるマイクロ多孔体による伝熱面への液体供給を効果的に実現することによる新たな限界熱流束の向上法を提案している．平成29年度には伝熱面構造による伝熱面温度分布（温度むら）付与による液体を引き込む自己ぬれ (低温)部と蒸気を排出するドライアウト（高温）部との組み合わせについて，実験装置の設計・製作および測定の基本事項の検討のための予備試験を予定した．具体的には，伝熱面構造に共通に利用する，比較的大きな熱流束を実現するための熱流束集中型の銅製伝熱ブロック，および一辺10mm，20mm，40mmの正方形伝熱面を製作した．これらは数値解析を援用することにより，表面温度の良好な均一性および高精度の熱流束・表面温度測定が可能な伝熱ブロック構造が採用されている．すなわち，伝熱ブロックの伝熱面側端部付近の異なる深さに5 本のシース熱電対を埋め込み，外挿法により熱流束および表面温度を決定するが，熱流束集中型伝熱ブロックであることおよび表面が非一様温度分布となることから測温位置の特定にあらかじめ数値解析による検討が必要であった．さらに，伝熱ブロックおよび試験液体容器を含む狭隘間隙沸騰実験装置を設計製作し，予備実験を進めた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では，狭隘制限空間内の沸騰現象の高熱流束領域において，伝熱面構造による伝熱面温度分布（温度むら）付与による液体を引き込む自己ぬれ (低温)部と蒸気を排出するドライアウト（高温）部との組み合わせ，および毛管力による液体引き込み部，生成蒸気排出部を備えるマイクロ多孔体による伝熱面への液体供給を効果的に実現することによる新たな限界熱流束の向上法を提案している．平成29年度には，伝熱面構造による伝熱面温度分布（温度むら）付与による液体を引き込む自己ぬれ (低温)部と蒸気を排出するドライアウト（高温）部との組み合わせについて計画した数値解析援用の伝熱ブロック設計，共通ブロックの製作，沸騰容器の設計製作など，実験装置の設計・製作を進めることができた．さらに，測定の基本事項の検討のための予備試験を実施した．

Strategy for Future Research Activity

平成29年度の成果をもとに，伝熱面構造による伝熱面温度分布（温度むら）付与による液体を引き込む自己ぬれ (低温)部と蒸気を排出するドライアウト（高温）部との組み合わせについて，予備実験を進めることにより，実験装置の動作確認および測定精度の検討を進める．さらに，それらの確認の後に，実験測定を進める．

Causes of Carryover

必要な経費としてほぼ93％年度内に使用した．残額の割合は大きくなく，その分を平成29年度内の予算額と一致させることが難しかった．平成30年度に有効に利用する予定としている．