マイクロメッシュと分岐管内振動流を用いたマイクロ熱交換器

使用微网和支管振荡流的微型换热器

基本信息

批准号：
12875040
负责人：
望月貞成
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,(1)非常に低いレイノルズ数までを含む領域でのマイクロメッシュの伝熱性能評価を行う,(2)分岐管内振動流における熱・物質拡散促進機構を流れの可視化,濃度計測,数値解析によって取り扱う.そして以上二つによってマイクロ熱交換器を構成する場合の基礎データを収集する.マイクロメッシュ(担当望月)の実験では細線直径25μmと30μmの2種類のステンレス鋼製メッシュを用いての熱伝達実験を行った.真空ポンプによって圧力と空気流量を調整されたテストチャンバー内で一枚のマイクロメッシュを通電加熱し,その温度による電気抵抗値変化をブリッジ回路によって高精度に測定した.前年度(Re数は10^<-1>〜10^1,Kn数が0.02以下)からさらに広いRe数,Kn数領域での実験を試みたが,Kn数を大きく増加させることが出来ず,希薄化の明確な効果を確認することが出来なかった.分岐管(担当村田)の実験では,ガラス製Y字分岐管を使用した.分岐角は70度であり,全体で3分岐を有する流路となる.実験条件は,Re=3.4〜170,000,ウォーマースリー数α=1.3〜78の範囲である.インク注入点から出口位置までのインク移動時間を計測して物質拡散状況を調べ,1回のストロークによってインクが分岐部まで到達するかが物質伝達量に大きく影響すること,分岐部での剥離泡に捕獲されたインクがその後に解放され物質輸送に寄与する様子が明らかにされた.分岐管の数値解析では,非構造格子有限体積法を用いて3次元非定常問題として分岐角を50, 70, 90度と3通りに変化させた計算を行い,分岐角度の増加とともに剥離泡が大きくなること,剥離泡の大きさと物質輸送量が単調な関係にはないことが明らかになった.

本研究的目的是（1）评估微网格在雷诺数非常低的区域中的传热性能，（2）可视化支管中振荡流中的热和质量扩散促进机制，测量浓度，并且这将通过数值分析进行处理。使用上述两种方法配置微型换热器时将收集基础数据。Micromesh（负责） Mochizuki 等人使用两种细丝直径为 25 μm 和 30 μm 的不锈钢网进行了传热实验，将一块微网放置在通过真空泵调节压力和空气流量的测试室中。电加热和桥接因温度引起的电阻变化使用电路进行高精度测量。与去年相比，我们尝试了更大范围的Re数和Kn数的实验（Re数为10^<-1>至10^1，Kn数为0.02或更小），但Kn数不可能通过稀释而显着增加，无法确认稀释的明显效果。村田的实验中，使用的是玻璃Y型支管。支管角度为70度，形成总共有3个支路的流路。实验条件为：Re=3.4至170,000，暖三数α=范围是从1.3到78。测量从墨水注入点到出口位置的墨水传播时间并调查物质扩散情况。数值分析表明，传质量受墨水是否一次性到达分叉部的影响很大，并且在分叉处被剥离气泡捕获的墨水随后被释放并有助于传质。支管，支管角度设置为50，采用70度和90度三种不同角度进行计算，发现随着分支角度的增大，分离气泡的尺寸增大，并且分离气泡的尺寸与分离气泡的量之间不存在单调关系。大众运输。