極細線よりなる高密度微細構造伝熱面の熱伝達特性

点击翻译按钮获取中文摘要

最近のコンパクト型熱交換器などに用いられているいわゆる高性能伝熱面(フィン)の性能は、これまでの技術開発により、もはや従来方式の延長線上においてはそれ以上の向上をほとんど望めない限界域にまで達している。この限界を突破して性能を飛躍的に向上させるためには従来にない新しい技術の開発が必要である。本研究は、次世代の高性能伝熱面となり得る高い可能性を有すると考えられている「極細線よりなる高密度微細構造伝熱面」の流れと熱伝達について、その有用性を検討することを目的として細線の径と配列形状・ピッチを系統的に幅広く変化させたテストコアを用意して低レイノルズ数領域における実験を行なったものである。具体的には、水路に種々の幾何学的形状寸法を有するテストコアモデルを設置し、水素気包法を用いて流れを可視化し、コア内流れの動的全体像を把握するとともに、シングルブロウ法による系統的な熱伝達実験を行ない、コアの幾何学的特性が伝熱特性に及ぼす影響を詳細に調べた。その結果、コア内の流れには上流より下流に至るにつれ順に定常層流、周期的変動層流および乱流が共存し、コア内に占める周期的変動層流および乱流域はレイノルズ数の増加にともない次第に上流側へ移動することが分かった。これらの知見を基にいくつかの特徴的な伝熱現象の機構が解明されるとともに、細線の幾何学的パラメタの影響をも考慮にいれた伝熱特性がかなり広い範囲にわたって整理された。