| 研究概要 |
本研究では,平成3年度は,下方から加熱され上方から冷却される水平断熱層を対象とし,平成4年度は,側方から加熱され対向面を冷却される鉛直断熱層を対象とした実験および理論的解析を行った.
1.二次元対流(ロール対流)の場合を想定し,多孔質内の流れとHele‐Shaw流れとの類似性を利用し,平板型ヒートパイプを埋め込んだ薄いアクリル壁を用いて作られる隙間(幅98[mm]×層厚さ30[mm]×隙間3[mm])を,水平層では下方から加熱し,鉛直層においてはこの層を90度傾け側方から加熱し,エチレングリコールを試験流体として感温液晶を用いた対流パターンの可視化を行った.その結果ヒートパイプのない場合と比較して,水平層,鉛直層それぞれヒートパイプ封入部において内部の温度分布が水平および鉛直方向に等温化され,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられていることが確認された.
2.圧力容器内のガラスビーズ球を充填し断熱層と模擬した多孔質層(幅66[mm]×奥行き66[mm]×高さ20[mm])にヒートパイプ群を加熱壁と冷却壁の中間高さ位置に平行に設置し,レイリ数を変化させヒートパイプの平衡温度レベル,多孔質層内温度分布および熱伝達特性にどう影響するか水平,鉛直それぞれの断熱層について温度測定等を行った.これより得られた層内温度分布からもヒートパイプを封入していない層と比べ,層内温度分布は伝導温度分布に近づけられており,水平断熱層においては対流発生限界の増大がみられた.また熱伝達特性からヒートパイプを封入していない層と比べ水平断熱層,鉛直断熱層ともに熱伝達は抑制されていることが確認された.
3.数値解析および簡単化された対流パターンを用いた近似解析において,温度分布の等温化から浮力の減少による対流の抑制並びに対流発生限界の増大,さらには熱伝達の抑制効果が明らかになった.
4.以上の実験および理論的解析により,断熱層へのヒートパイプ封入による熱伝達の抑制すなわち断熱性能高性能化が可能であることを示した.
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