PIVを用いたマイクロチャンネル熱交換器内の流動特性に関する実験的研究

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平成14年度は,平成13年度に引き続きマイクロチャンネル熱交換器を模擬したテスト流路を製作し,非加熱の状態で気液二相流を対象とした実験実験を行った.気相には窒素を用い,液相には水を用いた.このセミマイクロチャンネル内の窒素-水系等温二相流における基本的な流動特性を実験的に明らかにした.流路系は主管・分岐管ともに偏平断面を持つ狭間隙流路であり,主管の流路幅は10mm,分期間の流路幅は6mm,流路間隙Cは流体の粘性や表面張力の影響が顕著となる200μmまで狭くし,主管における見かけの液相速度j_<lm>を0.2〜1.0m/s,見かけの気相速度j_<gm>を0.7〜18m/sに設定し,各管における流動様相の観察,各分岐管への気相・液相分配割合の計測,ボイド率計測,圧力分布計測を行い,マイクロチャンネル内の気液二相流における主管から分岐管への分配メカニズムの検討と等分配に向けての流路形状の改善提案を行った.主な結果を以下に示す.1.分岐管への液相分配特性はj_<gm>に依存して変化する.j_<gm>が低い場合,C=200μmでは液相は全分岐管への均等分配に近づくが,Cが大きくなると液相は最上流(第1)と最下流(第5)分岐管へ選択的に分配され,他の分岐管へはほぼ均等分配になる.j_<gm>が高い場合には,液相分配率は流路間隙に依存しなくなり,いずれのCでも第1及び第5分岐管への分配率が高くなる.2.分岐直前の主管と分岐直後の支管における局所ボイド率は流路間隙を狭くするほど高くなるが,両者の間には流路間隙が広い場合の流路と同程度の良好な相関があることを確認した.3.主管,分岐部,通過部での圧力損失を明らかにし,圧力特性は気液分配特性,ボイド率分布と密接な関係があることを明らかにし,気液等分配のメカニズムについて考察を行った.