2018 Fiscal Year Research-status Report
ミクロスコピック熱流体輸送計測による微小流路内沸騰熱伝達機構の解明
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18K13706
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢吹 智英 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70734143)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 沸騰 / ミニチャネル / ミクロ液膜 / MEMS熱センサ / 熱流束センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は計画通り，①局所熱輸送計測用のMEMS熱流束センサの開発，②PIVによる薄液膜内流動観察実験を実施した．①について，開発した熱流束センサは二つの薄膜温度センサを，絶縁層を挟んで熱流方向（基板厚方向）に積層した構造をとっている．非定常熱伝導解析を行った結果，絶縁層材料に3ミクロン程度の低熱伝導率材料SU-8を用いれば，沸騰時の10kHz程度の100kW/m2以上の熱流束変動を計測できることがわかり，実際にMEMS加工プロセスでセンサを製作した．センサが適切に働いているか調べるための予備実験として，高温液滴滴下実験とプール沸騰実験を実施し，液滴が壁面へ衝突する際の熱流束変動，プール沸騰気泡底部ミクロ液膜の蒸発に伴う熱流束変動を計測することができた．次年度以降，ミニ・マイクロチャネル内流動沸騰系へセンサを適用し，局所熱輸送を計測することで支配的な伝熱素過程を明らかにする．②について，プール沸騰系で高速顕微鏡と高輝度LED，粒径約100ナノメートルのメラミントレーサー粒子を用いてミクロ液膜の流動速度の計測を試みた．しかし，三相界線近傍に粒子が堆積している様子は見えたものの，液膜内に粒子が観察できなかった．粒子の分散状況やサイズ，光源強度を調整し，引き続き，次年度以降も実験を行う予定である．
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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
MEMS熱流束センサを無事製作することができ，今後，沸騰実験を進められる状況にある．PIV実験については撮影・実験条件の工夫が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したMEMS熱流束センサを用いて，ミニチャネル内流動沸騰において局所伝熱量を計測する実験を行う．熱流束条件を変えながら，いずれの伝熱素過程が全伝熱量に対して支配的な役割を持っているかを明らかとする．PIV実験については，トレーサー粒子の分散状況の改善，粒子サイズ，光源強度を調整するなど撮影・実験条件を変更して，液膜内速度の可視化を目指す．液膜内速度の測定が難しい場合には，トレーサー粒子を用いない高速顕微観察で薄液膜挙動を観察していく．
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