副流路出口断面積

副流路からの主流路へ液体が供給される部分の断面積の影響を調べるため以下の実 験条件を設定した。尚、副流路と主流路間の開口幅の変更は、Fig. 4.13で示される副流 路流量調整用の部品の交換で行った。副流路が一定の高さを保つこれまでの構造では、

主流路の上流部において、副流路からの給液量が不十分になる可能性があり、その結果 上流部が先にバーンアウトに至るのを防止するため、Fig. 4.13に示される形状の部品を 装着し、主流路上流部への給液割合を相対的に増加させる構造を考えた。

間隙幅 s 2 mm

伝熱面寸法 30 mm×30 mm

溝付伝熱面表面形状 V字溝（頂角90 deg, ピッチ1 mm）

主流路入口開口幅 w 1 mm

副流路出口断面積 A

60 mm²2, 48 mm²2, 38 mm²2, 28 mm²2, 0 mm²2

※副流路は主流路の両サイドにあるので、

×2としている テストセクションの姿勢 水平配置 テストセクション入口圧力 Pin 0.15 MPa

試験液体 FC72 (Tsat=67.9 C) 入口液体体積流量

（除熱部入口液体断面平均流速）

0.6 l/min, 0.8 l/min, 1.0 l/min

（0.167 m/s, 0.222 m/s, 0.278 m/s）

入口液体サブクール度 Tsub 33 K

付与熱量 300 W (付与熱流束: q0 = 33.3  10⁴ W/m²)

0.4 0.6 0.8 1 1.2 2

3 [10⁵]4

qCHF W/m2

V l/min

w = 0mm (closed) w = 1mm w = 3mm w = 5mm w = 27mm (Fully open)

300W

200W FC72

Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm A = 60mm²2

Tsub = 33K P  0.15MPa

Inlet width of main channel

(a) 限界熱流束 (b) 伝熱面表面温度

(c) 熱伝達係数 (d) 圧力損失

Fig. 4.12 主流路入口開口幅の影響

0 1 2 3 4 5

[10⁵] 0

0.02 0.04 0.06 0.08

PMPa

q_w W/m²

FC72 Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm A = 60mm²2

Tsub = 33K P  0.15MPa

Inlet width of main channel w = 0mm (closed)

V = 0.8l/min V = 1.0l/min V = 0.6l/min

w = 1mm V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 3mm

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 5mm

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 27mm (Fully open)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

0 1 2 3 4

[10⁵] 0

2000 4000 6000 8000 10000

W/m2 K

q_w W/m²

w = 1mm V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 5mm

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min FC72

Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm A = 60mm²2

Tsub = 33K P  0.15MPa

w = 3mm V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 0mm (closed)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

w = 27mm (Fully open) V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

Inlet width of main channel

0 1 2 3 4 5

[10⁵] 40

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

TwC

q_w W/m²

FC72 Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm A = 60mm²2

Tsub = 33K P  0.15MPa

w = 5mm V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 1mm

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

w = 3mm V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min w = 0mm (closed)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

w = 27mm (Fully open) V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min Inlet width of main channel

第4章 給液方法を改善した冷却ジャケットのデータサーバを用いた性能試験

Fig. 4.14に実験結果を示す。Fig. 4.14 (a)に体積流量と限界熱流束の関係を示す。副流

路の液体供給断面積60 mm²2, 0 mm²2の条件に対して、副流路の下流部の両側面（焼 結板による主流路への給液口）を塞ぐ48 mm²2, 38 mm²2, 28 mm²2の条件では、限界 熱流束の増大が見られ、特に38mm²2 で最大となっている。このことから、副流路流 量調整用部品を装着し、副流路の下流部の補助給液量を抑制することで主流路および副 流路に流入する液体の流量および副流路から主流路への給液の分配が適切に配分され、

伝熱面全体に対して偏りなく給液がなされ、主流路の上流部のドライパッチ拡大を抑え ることが可能と考えられる。Fig. 4.14 (b)に伝熱面表面熱流束と伝熱面表面温度の関係、

Fig. 4.14 (c)に伝熱面表面熱流束と熱伝達係数の関係を示す。これらに関しても、液体供 給断面積60 mm²2, 0 mm²2の条件と比較して、48 mm²2, 38 mm²2, 28 mm²2の条件 で熱伝達係数の向上とそれに伴う伝熱面表面温度の低下が確認できる。さらに、液体供 給断面積が小さくなるほど熱伝達係数が向上する傾向が確認できる。この理由としては、

伝熱面表面温度は伝熱面の中央に挿入した熱電対の指示温度をもとに求めた値で代表 しているため、下流部に対して過剰な給液が行われるほど高い値となることが考えられ る。Fig. 4.14 (d)に伝熱面表面熱流束と圧力損失の関係を示す。圧力損失は断面積 0 mm²2で非常に大きくなったが、それ以外の条件ではほとんど変化していない。

副流路用流量調整部品

Fig. 4.13 副流路出口断面積の変更方法

0.4 0.6 0.8 1 1.2 2

3 [10⁵]4

qCHF W/m2

V l/min

300W

200W FC72

Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm w = 1mm

T_sub = 33K P  0.15MPa

lateral opening space of main channel

60mm²2(Fully open) 28mm²2 38mm²2 48mm²2 0mm²2(Closed)

(a) 限界熱流束 (b) 伝熱面表面温度

(c) 熱伝達係数 (d) 圧力損失

Fig. 4.14 副流路からの液体供給断面積の影響

0 1 2 3 4 5

[10⁵] 40

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

TwC

q_w W/m²

FC72 Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm w = 1mm

T_sub = 33K P  0.15MPa

38mm²2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

60mm²2(Fully open) V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 28mm²2

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

48mm² 2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 0mm²2(Closed)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

lateral opening space of main channel

0 1 2 3 4

[10⁵] 0

5000 10000

W/m2 K

q_w W/m²

60mm²2(Fully open) V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 38mm²2

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min FC72

Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm w = 1mm

T_sub = 33K P  0.15MPa

28mm²2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

48mm² 2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 0mm²2(Closed)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min lateral opening space of main channel

0 1 2 3 4 5 6

[10⁵] 0

0.05 0.1

PMPa

q_w W/m²

FC72 Horizontal 30mmW30mmL s = 2mm w = 1mm

Tsub = 33K P  0.15MPa

38mm²2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

60mm²2(Fully open) V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 28mm²2

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min

48mm²2 V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min 0mm²2(Closed)

V = 0.6l/min V = 0.8l/min V = 1.0l/min lateral opening space of main channel

第4章 給液方法を改善した冷却ジャケットのデータサーバを用いた性能試験

ドキュメント内 出版情報：Kyushu University, 2017, 博士（工学）, 課程博士 バージョン： (ページ 86-90)