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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 油を含む冷媒の水平蒸発管内熱伝達係数の予測方法の確立 — Prediction of Heat Transfer Coefficients for Flow Boiling of Refrigerant-Oil Mixtures in Horizontal Evaporator Tubes
吉田 駿 ; YOSHIDA Suguru
研究期間: 1988-1989
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概要: 1.質量分率で0〜6%の油を含む冷媒の水平平滑蒸発管内熱伝達に関する実験および理論解析を行い、次のような結果を得た。 (1)気液が上下に分離した流れになる低流量の場合、冷媒に油が混入すると、主としてフォ-ミングによって管内周上のぬれ部分が増大するため、クオリティの広い範囲にわたって伝熱が向上する。 (2)比較的高流量になると、完全な環状流になっていない低クオリティ域では、同様にフォ-ミングのため伝熱は向上するが、環状流が形成される高クオリティ域では純冷媒の場合より伝熱が低下する。これは、液膜が薄い管頂側ほど油濃度が高くなり液の粘性係数が大きくなるため局所的に伝熱が著しく悪くなり、その結果周平均熱伝達係数が低下することになる。 (3)油を含む冷媒の周平均熱伝達係数は、高流量低熱流束の場合には、冷媒・油混合液の物性値を用いて、純冷媒の熱伝達予測式から見積ることができる。高流量高熱流束および低流量の場合には、管周上を管頂側の油濃度の高い領域と管底側の油濃度の低い領域に二分し、各油濃度に対応した物性値を用いて純冷媒の予測式から見積られる各領域の熱伝達係数を境界条件として管壁内の二次元熱伝導計算を行うことにより、十分な精度で予測することができると考えられる。 2.内面ら施溝付蒸発管を用いて実験を行い、次の結果を得た。 (1)油質量分率およびクオリティが大きいほど、伝熱は一般に悪くなるが、高流量高熱流束で低クオリティ域では伝熱の向上が認められる。 (2)低流量の場合、熱伝達係数は平滑管の値の約2倍であるが、この伝熱促進の程度は純冷媒の場合に比べて約2/3に低下している。高流量の場合、熱流束と油質量分率が大きくなると、純冷媒の場合とは異なり、高クオリティ域で著しい伝熱促進が達成される。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 気液層状化を考慮した水平管内沸騰流熱伝達係数の予測方法の確立 — Prediction of Heat Transfer Coefficient for Flow Boiling in Horizontal Tubes
吉田 駿 ; YOSHIDA Suguru
研究期間: 1986-1987
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概要: 1.水と空気の水平管内二相流について流動様相を観察した結果, 管頂部が常に乾いている流れ, 管頂部にリビュレットが形成される流れ, 管頂部が間欠的に乾く流れおよび管全周が常にぬれている流れがそれぞれ認められた. R22の水平管内沸騰二相流でも同様な流動様相が観察された. 2.気液が上下に分離した流れの場合には, 液でぬれた部分と乾いた部分の境界は時間的に変動しており, これに対応して局所熱伝達係数も変動する. 時間平均局所熱伝達係数は管周方向で著しく異なった値になり, ぬれ境界の近傍で極大値をとる. このような分析をもつ時間平均局所熱伝達係数を管外周上の限られた点数の温度測定値から見積る妥当な方法を考案した. 3.ぬれている部分と乾いている部分の境界の管底点からの角度, すなわちぬれ境界角度は質量速度とクオリティによって大きく影響されるが, これはクオリティの増加による液位の低下と流速の増大による液膜の上昇によって説明できる. 後者の効果が優勢な場合には, 熱流束が低い程ぬれ境界角度は大きくなる. また, 管径が小さい程あるいは圧力が低い程, 一般にぬれ境界角度は大きくなる. 4.周平均熱伝達係数はぬれ境界角度と類似な傾向を示し, したがってその特性は主としてぬれ境界角度の特性によって説明できる. 5.分離流でぬれている部分の平均熱伝達係数および管全周がぬれている環状流での周平均熱伝達係数は, いずれも著者らが以前に提案した環状流の熱伝達整理式から予測することができる. 乾いている部分の平均熱伝達係数は, 蒸気単相流として従来の熱伝達整理式から算出される値とほぼ一致する. 6.上述の式から算出したぬれ部分と乾き部分それぞれの平均熱伝達係数の値およびぬれ境界角度の実測値を用いて, 水平管内沸騰流における管周平均の伝熱特性を見積ることができる. 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 混合冷媒 HFC32+HFC134aの水平蒸発官内熱伝達に関する研究 — Flow Boiling Heat Transfer to a Non-Azeotropic Refrigerant Mixture of HFC32+HFC134a in Horizontal Tubes
吉田 駿 ; YOSHIDA Suguru
研究期間: 1994-1995
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概要: 将来全廃されることが決定されている冷媒HCFC22の最も有力な代替候補冷媒の一つである2成分非共沸混合冷媒HFC32+HFC134aの水平蒸発菅内局所熱伝達の特性に関して実験を行い,以下の結果を得た. 1.混合冷媒HFC32+HFC134aの水平平滑蒸発管内における局所熱伝達係数は,高流量で強制対流が支配的と考えられる条件では,単一成分冷媒に対する熱伝達予測式で十分精度良く予測することができる.また,そのような場合,混合冷媒の熱伝達係数の値は,単一成分冷媒HCFC22の値とほぼ等しい.しかしながら,低流量で核沸騰の寄与が大きいと考えられる場合には,成分冷媒の物質拡散抵抗のため伝達は悪くなり,熱伝達係数はHCFC22の2/3程度までの低い値となる. 2.混合冷媒HFC32+HFC134aの水平蒸発管内熱伝達は,ら旋溝付菅を用いることによって,単一成分冷媒の場合と同様に,促進され,それは特に低流量の場合に顕著である.混合冷媒の溝付菅における熱伝達には全般的に流量による大きい影響が認められ,高流量では単一成分冷媒HCFC22とほぼ等しい熱伝達係数であるが,低流量ではHCFC22よりもかなり小さい値になり,大きい伝熱促進が達成される流量100Kg/(m^2・s)以下ではHCFC22の1/2程度かそれ以下である. このため,溝付菅による伝熱促進の程度は,冷媒HCFC22の場合よりも全般に小さく,質量速度500Kg/(m^2・s)の場合を除いて,60〜80%程度である. 3.混合冷媒HFC32+HFC134aの摩擦圧力損失勾配は,単一成分冷媒HCFC22の場合と比べて,溝付菅,平滑菅のいずれの菅でも数%〜20%程度大きい.また,混合冷媒の溝付菅における圧力損失は,平滑菅と比べて,同一菅長の場合20%〜60%程度あるいはそれ以上大きいが,伝熱量を同一にした条件で比較すると,溝付菅では平滑菅より伝熱が促進されるため菅長が短くなり,圧力損失は最大でも約30%大きくなる程度である. 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 水平蒸発管内におけるドライアウトとポストドライアウト熱伝達 — Dryout and Post-Dryout Heat Transfer in Horizontal Evaporator Tubes
吉田 駿 ; YOSHIDA Suguru
研究期間: 1997-1999
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概要: 本研究は,空調機・ヒートポンプ・冷凍機の蒸発器を対象として、冷媒の水平蒸発管内におけるドライアウト点とポストドライアウト熱伝達の特性を明らかにし,それらの精度良い予測式を確立することを目的とする.水平に配置した平滑管とら旋溝付管で得たHFC-134aおよびHCFC-22の実験データを検討して,以下の成果を得た. 1.水平蒸発管では,垂直管の場合と異なり,ドライアウトの開始点と完了点は一致せず,ドライアウトが始まってから完了するまでに0.1〜0.2のクオリティの幅がある.平滑管および溝付管について,それぞれドライアウト開始点とドライアウト完了点のクオリティの特性を検討し,流量と熱流束の影響の違いによって平滑管では三つの特性域に,また溝付管では二つの特性域に分類されることを明らかにし,各特性域ごとにこれらのドライアウトクオリティの無次元整理式を作成した.得られた整理式は,平滑管ではクオリティの絶対値で±0.03以内の精度で,またら旋溝付管では±0.02以内の精度で,実験データを予測する. 2.平滑管の場合,ドライアウト完了点以後のポストドライアウト域では,流れは噴霧流で,気液二相は熱力学的非平衡の状態にあるとみなされる.管壁から蒸気,蒸気から液滴への伝熱の経路を考えて,非平衡状態での実クオリティを見積もる式を作成した.この実クオリティから蒸気流量が求まり,蒸気単相としてGnielinskiの式から管壁温度の値を算出することにより,熱伝達係数を求めることができる.熱伝達係数の予測値は,実験値と±10%以内で良く一致する.一方,溝付管のポストドライアウト域では,ドライアウト完了クオリティが1近傍であるため,過熱蒸気単相流の熱伝達とみなしてよく,作成した溝付管の管摩擦係数の整理式を用いて,Gnielinskiの式から熱伝達係数を精度良く予測することができる. 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of HCFC-22代替混合冷媒の伝熱促進管の開発 — Enhancement of Flow Boiling and Condensation Heat Transfer to Alternative Refrigerant Mixtures for HCFC-22 in Tubes
吉田 駿 ; YOSHIDA Suguru
研究期間: 1996-1998
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概要: 空調機やヒートポンプの冷媒として用いられるHCFC-22の代替混合冷媒R-410AとR-407Cの伝熱促進管として内面微細溝付管を取り上げ,水平に配置したら施溝付管内とヘリンボン溝付管内の沸騰・蒸発および疑縮の実験を行い,伝熱特性と伝熱促進効果を明らかにするとともに,熱伝達の予測方法を検討して,以下の成果を得た. 1.沸騰・蒸発熱伝達に関して: (1).擬似共沸混合冷媒R-410Aの熱伝達は,一般に純冷媒の熱伝達とみなして良く,平滑管の熱伝達係数は著者らが提案した整理式によって精度良く予測することができる.一方,非共沸混合冷媒R-407Cでは,いずれの管においても低流量低クオリテイの場合に,成分冷媒の物質拡散抵抗の影響により伝熱が低下する. (2).両混合冷媒の熱伝達係数は,いずれの溝付管においても,流量の増加とともに増大するが,平滑管と比べた伝熱促進の程度は,低流量ではら旋溝付管で,高流量ではヘリンボン溝付管で大きくなる. (3).溝付管内の非加熱空気・水二相流の流動様相の観察を,特に構内の液体の挙動に注目して行い,溝付管の伝熱促進を説明するデータを得た. 2.凝縮熱伝達に関して: (1).沸騰・蒸発の場合と同様,R-407Cでは,低流量低クオリテイの場合に,成分冷媒の物質拡散抵抗による伝熱低下が生じる. (2).混合冷媒の熱伝達係数は,いずれの管においても,流量の増加とともに増大するが,熱流束の影響はほとんどみられない.溝付管における伝熱促進は,高流量でクオリテイが高いほど,ヘリンボン溝付管のほうが大きい. (3).平滑管の熱伝達に関して,液膜熱伝達と摩擦圧力損失の相関式を組み合わせて予測する方法を確立した.また,ら旋溝付管内の熱伝達に関して,流動様相の観察結果をもとに,環状流域における数値解析モデルを提案した. 3.圧力損失は,蒸気密度の違いに応じてR-407CのほうがR-410Aより20%〜30%程度大きく,またヘリンボン溝付管では,ら旋溝付管と比べて,最大1.5倍の大きい値を示す. 続きを見る