2021 Fiscal Year Research-status Report

飛躍的な熱伝達を達成する焼結型多孔質伝熱管の伝熱メカニズムの解明と応用研究

Research Project

Project/Area Number	21K03914
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	榎木光治電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40719407)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	熱交換器 / カーボンニュートラル / 多孔質体 / 金属 / 焼結 / 摩擦圧力損失 / シミュレーション / 排熱
Outline of Annual Research Achievements	金属繊維多孔質体について，内径18mmで金属多孔質体を空隙率80％で充填長さ25mmで充填し，オール純アルミで生成された試験体を元に，実験的研究とシミュレーション解析を実施した．実験的な結果では，流速が遅い領域では300℃の温度差が取得出来ることが判明し，流速を上げると徐々に出口温度が上昇し250℃の温度差になる事がわかった．これは従来径管では50℃ほどの温度差も取れなかったことを考えると，飛躍的な熱交換効率である．この多孔質体をCTスキャン化して数値シミュレーション解析を行った．この結果は，実験結果と定量的にも定性的にも一致し，伝熱量だけでなく摩擦圧力損失までプラスマイナス10％程度と非常に高精度で再現することができた．これは何を意味するかというと，従来は多孔質体内の温度や圧力分布，流速などが不明であったが，シミュレーションにより今後はデータが得られることで，飛躍的な熱交換を行う伝熱管の物理メカニズムの解明を行う事で，他の伝熱管の最適設計などへ応用することが可能となる．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 1年目でシミュレーション結果が実験値と定量的にも定性的にも高精度で一致したため．
Strategy for Future Research Activity	シミュレーション解析によって得られたデータをもとに，どのようなメカニズムで，赤ちゃんが持てるほど軽量で親指ほどしかない伝熱管で300℃もの温度差を得ることができるのか，メカニズム解明を行っていく予定である．
Remarks	AAASに掲載された