2004 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
03F03223
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
西尾 茂文 東京大学, 生産技術研究所, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
汪 双凰 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
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Keywords | ヒートパイプ / 自励振動 / 二相流 / 数値計算 / 熱輸送量 |
Research Abstract |
電子機器の高速化、高性能化に伴い発熱密度の増大が問題視となっている。特にノートブックPCなどの小型化を伴う場合には、放熱の問題は非常に厳しい問題となってきている。その問題に対処するには熱輸送デバイス自体の小型化が必要である。このような中、既存の熱輸送デバイスの弱点(小型化は困難)を補うものとして液体の振動(Oscillation)を利用した振動流型Heat Pipeが注目されている。本研究は、相変化による液体の自励振動を基本機構とすると思われるSelf-Exciting Mode Oscillating-Flow Heat Pipe (SEMOS-HPと略記)と対象としている。 1、SEMOS-HPの動作限界について、実験を行った。 その結果,以下のことが分かった: (1)これまでの研究で採用していた恒温水加熱と、今回新たに採用したワイヤーで電気加熱とでは,実験値に大きな相違は無く,電気加熱でも信頼性の高い結果を得られることが分かった。 (2)内径1.5mm、1.2mm、0.9mm銅パイプで調べた結果,管径の減少に従い熱輸送密度が増大することから,SEMOS HPは細径化に適した熱輸送デバイスであると言える. (3)R141b,エタノール,水の順に沸点が上昇することから,その駆動開始の加熱部温度もこの順に上昇している.そのため,各作動流体で適用範囲が大きく異なる. (4)駆動開始後の熱輸送量/温度差の傾きは,R141b,エタノール,水の順に大きくなる.つまり,加熱部の温度上昇に伴い,R141b,エタノール,水の順に熱輸送量が増大することから,実用時には比熱および蒸発潜熱が大きい作動流体を選択することでより高い熱輸送能力を得ることが可能であると言える. 2、数値計算の試みにおける現状と今後の予定 従来の多くの研究では均質モデルにより、気液二相流の数値解析を行っている。均質モデルは単相流からの類推で理解しやすく、その基礎式が非常に簡素であるので、数値解析における経済的なメリットも大きく、ある程度成功を収めている。ただし、二相流は本来均質的なものではなく、気体と液体が重力、慣性力などの場の中でそれぞれがお互いに干渉し、複雑なメカニズムで異なる運動を行う。そこで、今回相間の相対運動にドリフト速度の概念を導入したドリフトフラックスモデルを用いた。パイプは非常に細長いため、一次元で表すことが可能と判断している。伝熱特性に影響する最も重要なパラメータである径方向の液膜の厚さは理論解析によっている。今後は、二次元、三次元に拡張し、それによって、SEMOS-HP管内流動の基本的メカニズム及び熱輸送特性を解明することと期待される。
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Research Products
(2 results)