| 研究課題/領域番号 |
63460185
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
資源開発工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
中塚 勝人 東北大学, 工学部, 教授 (60005345)
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| 研究分担者 |
小田 幸人 東北大学, 工学部, 助手 (40005369)
南部 正光 東北大学, 工学部, 助手 (10005340)
阿部 司 東北大学, 工学部, 助手 (50005310)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| キーワード | 磁性流体 / 感温性磁性流体 / 熱ー磁気対流 / 対流熱伝達 / 熱サイフォン |
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| 研究概要 |
室温から200℃位の比較的低温領域で磁化が変化する磁性超微粒子を分散質として作製した磁性流体は、磁界中での過熱・冷却にともなって熱ー磁気対流を誘起する。この現象は熱移動を磁気的に制御できることから応用上も興味ある研究課題である。本研究では、Mn+Zn系のフェライトについて好適な磁化特性をもつ磁性流体用磁性超微粒子の水熱合成法を検討し、従来の特性を上回る安定な磁性流体を作製した。この流体を用いて、白金抵抗線を熱源とした固ー液界面での伝達熱流量に与える磁界の効果を実験的に調べ磁界傾度と加熱面の方向に依存して伝熱効率が変化し、磁界の印加によって約2倍の伝熱効率の向上が得られることを見いだした。さらに、中央に断熱材を夾んだアルミニウム中空パイプにこの感温正磁性流体を充填し、片側を磁界の下で加熱して磁性流体の熱ー磁気対流によって低温部への熱輸送を促進させる磁性流体熱サイフォンを用いて基本的な作動特性を検討した。分子量の異なる3種類のイソブタンを溶媒とした磁性流体を用いることによって粘土の影響を調べた。その結果、熱サイフォン全体の伝熱効率は磁界の作用していない放熱部での平均熱伝達により支配され、放熱部での強制冷却や放熱フィンの設計が重要となることを明らかにした。この部分での高温流体から低温金属壁への熱移動を促進するための基礎実験として、冷却水と磁性流体とを互いに反対方向に流す二重管を用いて熱交換に対する磁界の効果を検討した結果、管内の高温磁性流体の流動様式を磁界によって変化させ、磁化の減少した高温の流体の流れが冷却壁近傍に集中するように制御することによって交換熱量を増大させ得ることが明らかとなった。
狭い空間内の熱源を磁気対流によって自然冷却する方法は、従来の誘電性流体を電界で対流させる方法に比べ効率が高く、整流素子や小型モタ-の温度制御など広い応用の可能性を持つ新しい研究分野である。
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