2015 Fiscal Year Annual Research Report
電気絶縁性液体に電界を印加した場合の沸騰熱伝達促進に関する研究
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25420146
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
鹿野 一郎 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (10282245)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱伝達促進 / 沸騰熱伝達 / 表面微細構造 / 電気流体力学 / 静電圧力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低温度域（65℃～100℃）で，スーパーコンピュータのCPUの発熱よりも高く，光通信や機械加工に使われるレーザーダイオードの発熱にも対応できる沸騰冷却法を研究した．冷媒には電気絶縁性の不活性液体を採用した．これが実現できれば，小型でメンテナンス性の高い冷却が可能となり，高性能で省スペースな従来には無かった冷却装置を提案できる．また，水の沸点以下の温度（65℃から100℃）の工場排水で稼働できる蒸気タービン型発電装置などへの応用も期待できる．
本研究では，電気流体力による沸騰熱伝達促進機構を明らかにし，さらに冷却能力の高いマイクロ熱交換器を開発することを目的としている．そのために，電界によって蒸気泡の挙動が制御できるマイクロオーダの最適電極形状を提案し，この電極を組み込んだ飽和プール沸騰実験を行った．平成２５年度で沸騰メカニズムの構築を試み，沸騰促進効果について知見を得ていた．平成２６年度は，このメカニズムを参考にし，Zuberによる限界熱流束（CHF）予測式を応用して，蒸気泡と液体の界面に働く静電圧力を考慮した予測式を導き出した．その結果，予測値は実験結果とよく一致し，CHFはマイクロ電極の設置高さ，電界の強さに依存することを明らかにした．CHFは，プール沸騰に対して4.3倍まで増加した．さらに，ダイヤモンド電着による沸騰伝熱面の微細構造化により，CHFの促進を維持したまま過熱度を低くできることを明らかにした．本年度（平成２７年度）は，平成２６年度に構築した予測式の信頼性を確認するために，追実験を行い，水を冷媒とした場合の過去の文献値との比較を行った．予測式は，±15%の精度でCHFが予測可能となった．以上の結果は，査読付き論文1件，査読付き国際会議1件，及び査読無し国内会議1件で報告された．
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