Prediction of critical heat flux of subcooled flow boiling in micro-slit-channel

微缝通道过冷流动沸腾临界热通量预测

• 批准号: 22K03960
• 负责人: 鹿野 一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03960/
• 关键词: 小型冷却器; 蒸発潜熱; 沸騰熱伝達; 熱伝達促進; 限界熱流束予測; サブクール流動沸騰; 機能性流体; 限界熱流束; 静電圧力

最近、自動車の電動化とともに大きな問題となる電子デバイスの発熱・放熱問題を解決する新たな技術が注目されている。特に、高い冷却能力を有している沸騰熱伝達を冷却へ応用する場合は、沸騰面に蒸気の膜が形成して急激に冷却能力が低下する限界値が存在する。従って、その発生メカニズムや予測情報が非常に重要になる。申請者は、限界値を向上させるために、冷媒に電界を印加するマイクロスリットチャネル法を発明した。もしこの冷却法が実現できれば、限界値が３倍以上に上昇し、広範囲な冷却範囲における高性能でアクティブな小型冷却装置が期待できる可能性がある。しかし、この冷却促進技術を流動沸騰熱伝達に適用すると、流れ方向の沸騰様相が変化するため限界値発生のメカニズムが複雑になる。そこで本研究では，このマイクロスリットチャネルによる流れ方向の沸騰様式を明らかにし、CHF予測式の導出をめざした。2022年度は、流動沸騰熱伝達の流れ方向の流動様式を解明するために、表面温度分布の測定と高速度カメラによる可視化実験を並行して進めた。初めに、流れ方向の熱流束分布と表面温度分布の測定ができるように、加熱ブロック内の温度測定点を増やした。次に、可視化実験を行ったが、マイクロスリットチャネル法は、電界印加による沸騰熱伝達促進を狙っているため、沸騰面直上600μmの位置にスリット電極が設けられているので沸騰面付近の撮影が困難であった。これを解決するために、ITO透明電極でスリット電極を製作して高速度カメラで沸騰の流動様相を観察した。

Recently, auto の electric と と も に big き な problem と な る electronic デ バ イ ス の 発 heat, heat problem を す る new た な technology が attention さ れ て い る. に, high cooling capacity を い し て い る 伝 boiling heat transfer of cooling へ を 応 with す る occasions は steaming, boiling surface に 気 が の membrane formation し て nasty shock に cooling capacity low が す る limit numerical が exist す る. Youdaoplaceholder0, そ the development of メカニズムや predictive information が is very に important になる. The applicant を, the limit value を upward させるために, the refrigerant に, the electrical world を Inca する ロスリットチャネ ロスリットチャネ ロスリットチャネ ロスリットチャネ law を declaration た た. も し こ の cooling が be presently で き れ ば, limit numerical が rising above 3 times に し, hiroo van 囲 な cooling fan 囲 に お け る high-performance で ア ク テ ィ ブ な small cooling device が expect で き る possibility が あ る. し か し, こ の cooling technology を flow boiling heat 伝 da に applicable す る と, flow direction of れ の が boiling others in phase - change す る た め limit numerical 発 raw の メ カ ニ ズ ム が complex 雑 に な る. そ こ で this study で は, こ の マ イ ク ロ ス リ ッ ト チ ャ ネ ル に よ れ る flow direction の boiling others を Ming ら か に し, CHF can be derived type の を め ざ し た. 2022 annual は, flow boiling hot 伝 の stream flow direction れ の others type を interpret す る た め に, determination of the surface temperature distribution の と high speed カ メ ラ に よ る visualization be 験 を parallel し て in め た. Early め に, flow direction of れ の heat flux distribution と beam surface temperature distribution in the determination of の が で き る よ う に, heating ブ ロ ッ ク を の temperature measuring point in raised や し た. Line に, visualization be 験 を っ た が, マ イ ク ロ ス リ ッ ト チ ャ ネ は ル method, electric industry Inca に よ る 伝 boiling heat transfer of promoting を previously っ て い る た め, boiling surface straight on 600 mu m の position に ス リ ッ ト electrode が set け ら れ て い る の で boiling surface difficulty paying nearly の pinch of shadow が で あ っ た. こ れ を solve す る た め に, ITO transparent electrode で ス リ ッ ト を electrode production し て high speed カ メ ラ で phase flow boiling の others を 観 examine し た.