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2016 年度 実績報告書

非共溶性混合媒体の核沸騰による飛躍的冷却性能向上への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 15K13887
研究機関九州大学

研究代表者

大田 治彦  九州大学, 工学研究院, 教授 (50150503)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード熱工学 / 沸騰 / 高性能冷却 / 非共溶性混合媒体
研究実績の概要

①プール核沸騰実験では,高いサブクール度が自立的に付随する高沸点媒体が伝熱面に接触する場合,気泡成長が抑制される.このため高沸点媒体単成分と比較して限界熱流束が増大する.さらに低沸点媒体気泡の発生によって伝熱面表面温度が低下し,実質的な伝熱促進効果が得られる.高沸点媒体の気泡の凝縮により潜熱を放出するので,熱流束の増加とともに液体温度が平衡温度よりも大きくなる傾向あり,冷却手段として適用する場合には最適な液温設定に注意を要する.
②円管内強制流動沸騰の実験ではFC72/Waterへの伝熱形態が最大の関心事であり,熱伝達係数の評価に必要な管軸方向の流体温度分布の推算方法を見出した.熱流束の上昇に伴って,低沸点媒体の沸騰とともに液体単相流状態の高沸点媒体の温度が上昇し,高熱流では高沸点媒体も沸騰を開始する一方で,低沸点媒体は蒸気のみとなる.全伝熱量中,FC72への伝熱量の割合を加熱テストセクションの出口温度から逆算して,流量比と熱流束値との関係を明らかにした.
③平行平板間加熱狭隘流路の間隙幅を前年度の2mmに加え,1mm,0.5mmに変化させてFC72/Waterを用いて実験を行った.間隙幅が2mmの場合には中熱流束域で,waterの強制対流熱伝達がFC72の沸騰により促進されるが,高熱流束ではwaterの沸騰開始によりボイドが過剰となり,waterの強制流動沸騰熱伝達よりも劣化する傾向が生じた.間隙幅を小さくすると,water単成分の強制流動沸騰での伝熱劣化が顕著となるが,非共溶性混合媒体ではFC72の沸騰気泡によりさらに劣化が助長される.狭隘流路内では低沸点媒体の沸騰が必ずしも高沸点媒体の強制対流あるいは強制流動沸騰熱伝達に対して促進とはならず,かえって劣化もしくは劣化を促進する場合があることを明らかにした.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Cooling Characteristics by Boiling of Immiscible Liquids Flowing in Thin Rectangular Heated Channels2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa SHINMOTO, Dajiro YAMAMOTO, Daisuke FUJII, Haruhiko OHTA
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mechanical Engineering, Thermal and Mass Transport, Frontiers

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improvement of Cooling Performance for Electronic Devices by Nucleate Boiling of Immiscible Mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi OKAYAMA, Keisuke IWATA, Yasuhisa SHINMOTO, Haruihiko OHTA
    • 雑誌名

      Journal of Phisics: 7th European Thermal-Sciences Conference

      巻: 745 ページ: 8 pages

    • DOI

      10.1088/1742-6596/745/3/032073

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Flow Boiling Heat Transfer to Immiscible Mixtures in a Narrow Rectangular Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Daijiro YAMAMOTO, Daisuke YAMAMOTO, Yasuhisa SHINMOTO, Haruhiko OHTA
    • 学会等名
      The 8th KAIST-Kyushu University Symposium on Aerospace Engineering
    • 発表場所
      KAIST, Daejeon, Koria
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow Boiling Heat Transfer Characteristics of Immiscible Mixtures in a Circular Tube2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke FUJII, Daijiro YAMAMOTO, Yusuke YAMAZAKI, Yasuhisa SHINMOTO, Haruhiko OHTA
    • 学会等名
      The 8th KAIST-Kyushu University Symposium on Aerospace Engineering
    • 発表場所
      KAIST, Daejeon, Koria
    • 年月日
      2016-10-13 – 2016-10-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Progress in the Acquisition of Experimental Data for Boiling Systems Using Immiscible Mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko OHTA, Satoshi OKAYAMA, Daisuke YAMAMOTO, Daisuke FUJII, Yasuhisa SHINMOTO
    • 学会等名
      11th International Conference on Two-Phase System for Space and Grand Application (ITTW2016)
    • 発表場所
      Aix-Marseille University, Marseilles, France
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 狭隘流路における非共溶性混合媒体を用いた強制流動沸騰熱伝達2016

    • 著者名/発表者名
      山本 大士郎, 山本 大輔, 新本 康久, 大田 治彦
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2016
    • 発表場所
      同志社大学(今出川キャンパス), 京都市
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [学会発表] 非共溶性混合媒体によるプール沸騰熱伝達特性の改善2016

    • 著者名/発表者名
      岡山 悟, 岩田 圭介, 新本 康久, 大田 治彦
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2016
    • 発表場所
      同志社大学(今出川キャンパス), 京都市
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10
  • [学会発表] Improvement of Cooling Performance for Electronic Devices by Nucleate Boiling of Immisible Mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi OKAYAMA, Keisuke IWATA, Yasuhisa SHINMOTO, Haruihiko OHTA
    • 学会等名
      7th European Thermal-Sciences Conference (Eurotherm 2016)
    • 発表場所
      Jagiellonian University, Krakow, Poland
    • 年月日
      2016-06-19 – 2016-06-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Immiscible Mixtures Applied to Flow Boiling in a Narrow Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Daijiro YAMAMOTO, Daisuke YAMAMOTO, Yasuhisa SHINMOTO, Haruihiko OHTA
    • 学会等名
      International Workshop on New Understanding in Nanoscale/Microscale Phase Change Phenomena
    • 発表場所
      Norweigian University of Science and Technology, Trondheim, Norway
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-16
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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