2020 Fiscal Year Annual Research Report
Proposal of method of critical heat flux enhancement in small space boiling
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17K06209
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
宇高 義郎 玉川大学, 工学部, 教授 (50114856)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 沸騰熱伝達 / 限界熱流束 / 異形態相関沸騰 / 狭隘間隙 / 伝熱促進 / プール沸騰 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，異形態相関沸騰と呼ぶ，水プール中の狭隘空間沸騰における限界熱流束の向上方法を提案している．伝熱板に熱伝導性の異なる材料を配置し，ドライアウトの部分的に出現する沸騰現象の高過熱度領域において，系統的な温度分布を付与する伝熱面構造を採用した．自己ぬれ部とドライアウト部，あるいは沸騰強度の大きく異なる部分を交互に隣接共存させ，異なる沸騰現象が互いに干渉すると考えられる，温度分布境界部を意図的に存在させ限界熱流束の促進を図る．そのような原理に基づく方式を実験的に検証し，限界熱流束あるいは熱伝達率の向上を実現させることを目的としている．
昨年度までは，異形態相関沸騰用の伝熱板および伝熱ブロックを用いる狭隘空間沸騰実験装置を製作し，異形態相関沸騰用における基本パラメータの影響を検討した.さらに，狭隘間隙への液体供給に関係する伝熱板寸法の影響を検討した．伝熱面寸法の増大にともなって熱伝達の低下する傾向は通常の狭隘間隙における沸騰現象と類似であったが，異形態相関沸騰における材料幅と狭隘間隙寸法の影響は伝熱面寸法により顕著に変化することなどを示した．
本年度は，狭隘空間沸騰の異形態相関沸騰系において，伝熱特性のさらなる改善を検討した．材料境界の密度を高めるために，これまでのストライプ状に加えてクロスタイプの形状を持つ低コンダクタンス材料の新しい配置を採用した．また，間隙周囲のバルク液への開放状況に沸騰状況は大きく依存するため，2面と4面の周囲の液体への開放形態での伝熱性能を調べた. 4面開放と2面開放システムの両者において，クロスタイプの配置の場合に限界熱流束の大幅な向上が達成された．さらに，より一般性の高いプール沸騰系に異形態相関沸騰を適用し，異形態相関沸騰が限界熱流束および熱伝達率の促進に有効であることを示した．
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