管内への蓄熱体充填と振動流の流量波形制御による熱流動制御型新ドリームパイプの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では,より高い熱輸送特性を持つ振動制御型熱輸送管の可能性について検討することを目的とし,断面内の速度境界層領域と半径方向の非定常熱伝達効果を増加させる手段として,管内に蓄熱体を充填する方法を試みた.実験装置は加熱容器,冷却容器,それらをつなぐ試験管部,加振部,温度測定装置,差圧測定装置より構成され,熱は加熱容器から冷却容器へ試験管内部の加振された水を通して輸送される.試験管部には内径16mmのアクリル円管を使用し,試験管の断面中心に直径2mmの銅線とテフロン線をそれぞれ挿入した.加熱容器内ヒータの発熱量,及び装置の熱損失から振動流による移動熱量を求め,試験管部における温度勾配の一周期平均値を用いて実効熱拡散係数を算出した.充填物が実効熱拡散係数に及ぼす影響を調べた結果,銅線を挿入した場合とテフロン線を挿入した場合の実効熱拡散係数は,いずれも挿入しない場合の値に比べて約1.5〜2.0倍に増加することがわかった.また,銅線を挿入した場合とテフロン線を挿入した場合の実効熱拡散係数にはほとんど変化がみられなかった.このことから,充填物の挿入により形成される新たな速度境界層領域の増加が管軸方向の熱輸送に有効に作用すること,また流体と充填物との間の非定常熱伝達は実効熱拡散係数の向上にほとんど寄与しないことがわかった.また,管内の差圧を測定して加振仕事を算出したところ,充填物を挿入しても加振仕事はほとんど増加しないことが確認された.従って,充填物を挿入した場合には実効熱拡散係数と加振仕事の比で表される熱輸送効率が増加することより,本手法の有効性が示された.