2022 Fiscal Year Annual Research Report
発熱量が変動しても温度調整できる高熱流束対応冷却システムの開発
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19K04249
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
白川 英観 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (00295122)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福江 高志 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (80647058)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 沸騰伝熱 / 脈流 / 電子機器 / 冷却技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発熱量が変動しても電子デバイスなどの温度を一定にできる高熱流束対応の冷却システムを，ベンチュリー管形状の流路が狭くなる細管部に伝熱面を配置した構造で開発することが研究目的である．
ベンチュリー管形状の流路を持つ熱交換器において，脈流の平均流量が及ぼす細管の後流部における伝熱特性を検討することとし，最初に，OpenFORMを用いた数値解析を行った．その結果，脈流によって，細管の後流部に渦が発生し，その渦が停滞する領域があることが分かった．細管部での流速が速いほど，後流側に渦は移動し，渦度も高くなることが分かった．実験で確認するために，ベンチュリー管形状の流路である試験部を作製し，後流部に測定用の加熱・計測装置も製作した．その結果，渦のある領域では伝熱特性が高くなるが，渦が生じない領域では熱伝達率は悪くなることが分かった．
細管における沸騰現象の脈流による影響を調べる実験では，非沸騰下では，脈流により，伝熱特性が10%程度向上する結果を得られたが，核沸騰状態では，脈流による伝熱面からの気泡離脱を促進の効果が小さく，伝熱性能は若干向上する程度であった．本実験範囲では，熱流束も低く，円柱伝熱面での沸騰現象であったため影響が小さかったと思われる．伝熱面形状など気泡を剥離できる機構の検討が必要である．
本年度は，ベンチュリー管型の熱交換器を開発するのに必要な基礎的な実験・解析を行った．この基礎的な実験・数値解析により多くの知見を得ることができ，実験結果及び数値解析結果の一部は学会等で発表した．
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