Quantitative Evaluation and Phenomena of Heat Transport and Internal Flow in Environmentally Green Micro Heat Transport Devices

环保绿色微型传热装置传热及内部流动的定量评价及现象

基本信息

批准号：
21K03926
负责人：
齋藤博史
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の並列細管熱輸送デバイスは，作動流体の相変化を利用した外部動力を必要としないパッシブ型の沸騰駆動熱輸送デバイスであり，既存の蛇行細管型ループヒートパイプと異なり，細管部の他にヘッダ構造を持つことで内部流動の自由度を高め，蛇行細管型と比べ高い実効熱伝導率と高い熱輸送量を有している点にある．これまでにデバイスサイズや作動流体の種類などを変化させ，熱輸送量と内部流動の同時計測を行い，熱輸送量と流動様式の関係など，熱輸送特性を調査してきた．本課題では近年のAIブームでさらに要求が高まる小空間での冷却ニーズに対応できる高熱輸送量熱移送システムを実現する為，環境負荷を配慮した環境対応型冷媒を用いた薄型マイクロ並列細管熱輸送デバイスの開発，及び相変化を伴う気液二相流の流動伝熱特性の定量的評価と現象解明を目的とする．今年度は基本形状となる加熱・冷却ヘッダとヘッダ間を繋ぐ矩形溝型複数細管流路をもつテストコアに，作動流体であるアルコール水溶液を脱気封入した内部流動の可視化が可能なプレート型並列細管熱輸送デバイスを用い，半導体発熱を模擬したセラミックヒーターにより局所加熱し，熱輸送量の計測と同時に内部流動の可視化による流動様式の判定を行い，内部流動様式の時空間分布と熱輸送性能の相関関係について調べた．その中では内部流動様式の判定制度の向上を図りつつ，加熱冷却条件をこれまでより広く設定し内部流動様式の出現割合等の変化を評価した．その結果，周期的変動を伴う特徴的な変化が現れることを確認した．また細管部を金属製パイプで構成したパイプ型コアでは形状的特徴を生かし，並列細管熱輸送デバイスのその仕組みを有するピンフィン型ヒートシンクを製作して実験を行い，高いフィン効率を示すことを確認した．

这项研究中的平行管加热设备是一种被动式沸腾驱动器热传输装置，不需要外部功率并使用工作流体的相变。与现有的Serpentine Loop热管不同，除了蛇形管截面以外，它具有一个标头结构，该截面增加了内部流动的自由度，并且比蛇形管类型具有更高的有效热导率和更高的热传输量。到目前为止，我们已经改变了设备的大小和工作流体类型，同时测量了热传输和内部流量的量，并研究了热传输特性，例如热传输量与流动模式之间的关系。这个问题旨在实现高热运输传热系统，该系统可以在最近的AI繁荣中满足小空间的需求，并使用环保制冷剂使用环境友好的制冷剂来开发薄薄的微型平行薄管热传输设备，并考虑到环境负担，并定量地评估与相位循环的气体二层流量和澄清的流动热传递特性。今年，我们使用了平行管平行管的热管装置，可以通过在测试芯中脱气（酒精溶液）与矩形凹槽型多管式流动路径在测试核心中可视化内部流动，并可以将平行管的热量驱动器静止化，从而可以将plood the heating和冷却头置于旋转状态。半导体热量产生，同时测量了通过可视化内部流量来确定热传输的量，并研究了内流模式的时空分布与热传输性能之间的相关性。其中，在改善了判断内部流动模式的系统的同时，将加热和冷却条件设置得比以前更大，并评估了内部流动模式的发生率的变化。结果，我们确认出现了特征变化，并出现了周期性变化。此外，我们进行了实验，以使用平行管热传输设备的机理创建销钉式散热器，该机制使用金属管来利用管子芯的形状特性。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

国立大学法人東京農工大学／村田研究室研究紹介

国立大学法人东京农工大学/村田研究室研究介绍

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

アルコール水溶液を用いた並列細管熱輸送デバイスの等熱流束加熱条件下における熱輸送特性

等温流加热条件下使用酒精水溶液的平行管传热装置的传热特性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamaguchi Takafumi;Usami Naoto;Misumi Kei;Toyokura Atsushi;Higo Akio;Ono Shimpei;Hwang Gilgueng;Larrieu Guilhem;Ikeuchi Yoshiho;Tixier-Mita Agnes;Saito Ken;Levi Timothee;Mita Yoshio;舩戸徹郎;三木勇太，齋藤博史，村田章
通讯作者：
三木勇太，齋藤博史，村田章

低環境負荷冷媒を用いた沸騰駆動型並列細管熱輸送デバイスの熱輸送特性

低环境负荷制冷剂沸腾驱动并联毛细管传热装置的传热特性

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
東京都立産業技術高等専門学校研究紀要
影响因子：
0
作者：
齋藤博史;村田章
通讯作者：
村田章

深層学習を用いた自励振動ヒートパイプの内部流動と熱輸送性能の予測

使用深度学习预测自振荡热管的内部流动和传热性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
西尾峻吾;村田章;猪熊建登;岩本薫,齋藤博史
通讯作者：
岩本薫,齋藤博史

アルコール水溶液を用いた薄型並列細管熱輸送デバイスの内部流動様式の評価

醇水溶液细平行毛细管传热装置内部流动模式评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Funato Tetsuro;Hattori Noriaki;Yozu Arito;An Qi;Oya Tomomichi;Shirafuji Shouhei;Jino Akihiro;Miura Kyoichi;Martino Giovanni;Berger Denise;Miyai Ichiro;Ota Jun;Ivanenko Yury;d’Avella Andrea;Seki Kazuhiko;芹澤佳典，齋藤博史，村田章
通讯作者：
芹澤佳典，齋藤博史，村田章