2014 Fiscal Year Research-status Report
非円形微細流路水平流の沸騰熱伝達促進メカニズムの解明と熱伝達予測法の確立
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26420148
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森 英夫 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70150505)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 伝熱機器 / 非円形微細流路 / 沸騰熱伝達促進 / 水平流 / 熱伝達予測法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 水力直径 1 mm 程度の円形，矩形，三角形の微細銅管を既存の冷媒循環試験装置に組み込み，試験流体にR410Aを用いて，沸騰熱伝達の試験を行い，低流量条件を含めて，種々の流量および熱流束で，流れ方向局所（流路断面平均）の熱伝達率データを得た．三角形流路については，倒立配置の条件のデータを得た．
2. 水力直径 1 mm 程度の円形，矩形，三角形の微細流路ガラス管を既設試験装置に組み込み，R410Aを用いて，可視化管内流れの断熱時と加熱時の二相流動様相の観察を行った．試験条件は 1.の熱伝達試験とほぼ同じで，観察はディジタル高速度カメラの撮影により行った．流動様相に対応した核沸騰と液膜蒸発の伝熱形式の変化を検討するとともに，非円形流路について，角部に保持された液量と角部間辺上の液膜厚さの変化を注意して調べた．
3. 得られた熱伝達率と流動様相の変化を比較対応した結果，非円形微細流路における伝熱促進は，低熱流束条件における低流量低クオリティの主にスラグ流で達成されており，気泡プラグ周囲の辺上に生じる薄い液膜を通した良好な熱伝導による蒸発が大きく寄与していることがわかった．
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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
三角形管正立配置の熱伝達試験データの取得がまだであるが，計画時予定していたそれ以外の試験，すなわち円形，矩形，三角形管の熱伝達試験および円形，矩形，三角形流路の流動可視化観察試験を順調に実施して，有用なデータを得た．さらに，それらの結果を比較対応して，熱伝達メカニズムを検討し，非円形流路における伝熱促進メカニズムを明らかにすることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 新冷媒のR32とR1234yfを用いて沸騰熱伝達と流動観察試験を行い，得られた熱伝達率と観察結果をR410Aの場合と比較して，伝熱メカニズムに及ぼす冷媒の物性の影響，特に微細流路で重要な表面張力の影響を明らかにする．
2. 平成26年度の結果を含め，明らかにした伝熱メカニズムに基づいて，非円形流路の熱伝達率について，熱伝達予測式を作成する．
3. 微細流路の多穴管を用いて沸騰熱伝達試験を行い，流れ方向局所（断面平均）の熱伝達率のデータを得て，得られた試験データと上記に作成した熱伝達予測式を比較検討し，多穴管特有の現象について検討する．あわせて，多穴管非円形流路における熱伝達の一般的な予測方法を検討する．
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| Causes of Carryover |
必要な加熱部製作材料および配管材料が予定より少なくて済んだこと，ならびに既設試験装置に付属のポンプによって比較的安定な低流量条件の試験を行うことができたため，新たにポンプを購入しなくてよかったことによる．当初予定の試験はほぼ予定通り実施できている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度の試験で，当初予定のR32のほかに，温暖化係数の小さい新冷媒R1234yfを新たに加えて試験データを得ることとし，R1234yfの購入に使用する．これにより，物性の異なる冷媒の試験データを多数得ることができ，非円形微細流路の伝熱メカニズムをより明らかにすることができ，またより一般的な熱伝達予測式を作成することができる．
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