2015 Fiscal Year Annual Research Report
微細流路内のO/Wマイクロエマルションの熱流動特性の解明
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25420168
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
熊野 寛之 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (30262299)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | エマルション / 流動特性 / 熱伝達特性 / マイクロチャネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，水と油の混合物であるエマルションを，微細な流路内に流入させたときの，流動特性および熱伝達特性を把握することを目的として，実験的に検討を行った．まず，平成25年度の検討においては，エマルションの安定性およびレオロジー特性の評価を行った．エマルションの組成としては，オイルの割合を10%から30%の範囲で変化させた．その結果，機械的攪拌によって生成したエマルションの場合，攪拌速度が高く，攪拌時間が長くなるほど，安定性が高くなり，攪拌速度が小さく，攪拌時間が短い場合には比較的短時間でエマルションが分離してしまうことがわかった．また，レオメータを用いて，レオロジー特性の評価を行ったところ，本研究で扱った範囲では，非ニュートン性を示すことはなく，概ねニュートン流体として扱えることがわかった．この結果を踏まえ，平成26年度は，幅が10mm程度，高さが1mm以下，長さが100mm程度の矩形の流路を持ったマイクロチャネルを作成し，その流動特性について検討を行った．試料には，分散相としてシリコンオイル，連続相として水を用いた．その結果，微細流路内の流入させた際の見かけの粘度は小さくなることがわかった．これらの傾向は，分散相であるシリコンオイルの割合が増えるほど，また流路高さが小さくなるほど顕著となることがわかった．これは，流路に対して，分散相の大きさが相対的に大きくなることにより，流動特性が変化したものと考えられる．さらに，平成27年度は，幅が10mm程度，高さが1mm以下の流路を持った，熱伝達測定用の装置を作成し，伝熱実験を行った．その結果，微細流路内のエマルションは，単相流と比較して，1.5倍程度の熱伝達係数が向上する傾向が見られた．また，流動特性と同様，流路幅に対する油の粒子の相対的な大きさが熱伝達挙動に大きな影響を及ぼすことを明らかとした．
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