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2010 年度 実績報告書

微細構造を有する沸騰伝熱促進面を利用した先進的熱交換技術に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 21560216
研究機関神戸大学

研究代表者

浅野 等  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10260647)

研究分担者 竹中 信幸  神戸大学, 工学研究科, 教授 (50171658)
杉本 勝美  神戸大学, 工学研究科, 助手 (40420468)
キーワード沸騰伝熱 / 熱伝達率 / 伝熱促進 / 溶射皮膜 / 強制対流沸騰 / 狭隘流路 / 限界熱流束 / 沸騰開始過熱度
研究概要

昨年度(平成21年度)の成果から,高いサブクール度であっても表面沸騰による伝熱が実現されること,溶射皮膜によって沸騰熱伝達率の向上,限界熱流束の向上が両立して得られた.特に,入口サブクール度40Kの条件において,限界熱流束が20%向上する結果を得た.向上効果の要因は蒸気泡の界面積濃度とバルク液中での凝縮にあると考えられるので,流路高さをより小さくした試験部に対し実験を行い,その効果を検証した.その結果,溶射伝熱面の場合,高流速条件(Re=約4600)では限界熱流束に対する流路高さの影響は小さかったが,低流速条件(Re=約2300)では流路高さを4.0mmから2.0mmに小さくすることで限界熱流束が低下する傾向が確認された.今後,その要因について探求する.
一方,機器冷却への応用を考えると,起動時での応答,すなわち加熱後の沸騰開始挙動が問題となる.沸騰遅れが大きくなると壁面の過熱が大きくなるため機器性能を損なう恐れがある.そこで,急加熱時の沸騰開始過熱度を評価した.その結果,溶射皮膜による沸騰開始過熱度の低減効果が確認された.特に高熱流束域において,その効果は大きく,最大で15K程度の低減が得られた.また,試験部出口のバルブ操作によって試験部の圧力を操作による沸騰開始の操作を試みた.この方法は,加熱前出口バルブを絞り,試験部の圧力を高い状態に保持する,次に加熱開始から一定時間経過後バルブを開放し,試験部圧力を低下させることで沸騰核生成を促進させるものである.バルブ開放が遅くなれば,沸騰開始を遅らせ高い壁面過熱度が得られる.溶射皮膜の場合,沸騰開始時期の操作で,操作しない場合に対し,沸騰開始過熱度を低減できること,沸騰開始を遅らせ壁面過熱度を大きくすれば,定常後の壁面過熱度を小さく,高い熱伝達率が得られることが明らかとなった.この効果は溶射皮膜においてのみ確認された.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Boiling Heat Transfer Enhancement by Thermal Spray Coating in a Narrow Channel2010

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Asano, Ryohei, Tomita, Masashi Inoue, Nobuyuki Takenaka
    • 雑誌名

      Proc.of the Fifth Asian Conference on Refrigerati on and Air Conditioning (ACRA)

      ページ: A4-076

    • 査読あり
  • [学会発表] Boiling Heat Transfer Enhancement by Thermal Spray Coating2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kawasaki, H.Asano
    • 学会等名
      The International Symposium on New Refrigerants and Environmental Technology 2010
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      20101202-20101203
  • [学会発表] Boiling Heat Transfer Characteristics on Heat Transfer Enhancement Surface under Microgravity2010

    • 著者名/発表者名
      R.Shigehara, H.Asano, H.Ohta, O.Kawanami, K.Fujii
    • 学会等名
      Fifth International Topical Team Workshop on Two-phase Systems for Ground and Space Applications
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] Boiling Heat Transfer Enhancement by Thermal Spray Coating under Normal and Reduced Gravity2010

    • 著者名/発表者名
      H.Asano
    • 学会等名
      Fifth International Topical Team Workshop on Two-phase Systems for Ground and Space Applications
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] 微小重力下における伝熱促進面での沸騰熱伝達特性2010

    • 著者名/発表者名
      繁原領太, 浅野等, 大田治彦, 河南治, 藤井清澄
    • 学会等名
      日本混相流学会年会講演会2010
    • 発表場所
      静岡大学(静岡県)
    • 年月日
      2010-07-19
  • [学会発表] Boiling Heat Transfer Enhancement by Thermal Spray Coating in a Narrow Channel2010

    • 著者名/発表者名
      H.Asano, R.Tomita, M.Inoue, N.Takenaka
    • 学会等名
      Fifth Asian Conference on Refrigeration and Air Conditioning
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-08

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公開日: 2012-07-19  

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