航空機を利用した角型二成分ヒートパイプの微小重力実験 Microgravity Experiments on Square Two-Component Heat Pipes Utilizing the Parabolic Flight of an Airplane

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著者

    • 倉前 正志 KURAMAE Masashi
    • 北海道大学大学院工学研究科 都市環境工学専攻 Department of Urban and Environmental Engineering, University of Hokkaido

抄録

微小重力下においてマランゴニ効果をともなう二成分ヒートパイプ内の液流れについて定量的な考察を行なうために, 角型ガラス製二成分ヒートパイプについて, 航空機のパラボリックフライトを利用した実験を行なった. ヒートパイプ各点温度の経時変化の測定結果から, 重力レベルの変化にともなう各点の温度変化は, 主にヒートパイプにおける作動液の分配状態に支配されることが示された. また, 実験によって得られた凝縮液の映像から, ヒートパイプの冷却部に存在している作動液量を算出した結果, 一般に冷却部の作動液量はほぼ微小重力状態突入に同期して起こる間欠的な沸騰によって一時的に増加するが, 沸騰が起こってから5秒程度経過して液面の乱れが収まってからは, 仕込み液濃度が50 mol%と比較的高い場合を除いて, 冷却部液量はほぼ一定速度で減少することが示された. また, 画像データからヒートパイプの液帰還量を算定し, 既往の理論に基づく推定値と比較した結果, 予想されるような機構によってマランゴニ効果による液帰還が起こっていることが確認された. さらに, ヒートパイプを角型にすることによって, 微小重力下におけるウイックレスヒートパイプ内の作動液を壁面に保持しうる機構を付与するとともに, 液面の変動によって生じる液プラグの形成を回避することが可能となり, 一般に利用されているマイクロヒートパイプなどにおいても液帰還のためのマランゴニ対流を有効に引き出すことができることを明らかにした.

Microgravity experiments on square two-component heat pipes made of Pyrex glass were carried out by utilizing the parabolic flight of an airplane for investigating Marangoni flow. Temperature variation in the heat pipes accompanying change in gravity level was principally dependent upon the distribution of working liquid. Although the liquid fill charge in the cooling section was increased abruptly by intermittent boiling, it later decreased at an almost constant rate except in the case of a relatively high concentration of initial mixture, such as 50 mol%. Comparison of liquid flow rates calculated from image data for the cooling section and liquid flow rates estimated from previous theory confirmed that the flow-back of working liquid induced by the Marangoni effect occurs by the predicted mechanism. It was also shown that the mechanism by which the working liquid is attached to the container wall was able to operate, and reformation of a liquid plug could be prevented, by use of square heat pipes; and that the application of the Marangoni effect is effective for generally used micro heat pipes.

収録刊行物

  • 化学工学論文集

    化学工学論文集 30(4), 494-500, 2004-07-20

    公益社団法人 化学工学会

参考文献:  9件中 1-9件 を表示

被引用文献:  2件中 1-2件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10013442458
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    7047443
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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