close
1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 代替冷媒用小型・高性能熱交換器の開発-細管内の相変化熱伝達及び流動様式の解明-
桑原 憲
研究期間: 1997-1998
本文を見る:
概要: 本研究では、HFC134aの細管内で流動様式が熱伝達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、蒸発過程における圧力損失および流動様相の可視化に関する実験を行っており、以下の成果を得た。 (1) 純冷媒HFC134aの細管内単相圧力損失の実験を行った。管摩擦係数f_lの測定値は従来の式よりも大きな値を示した。 (2) 純冷媒HFC134aの蒸発圧力損失実験を行った。単相実鎖で得られたf_lを深野らの二相圧力損失の式に代入して見積もられた圧力降下は本実験結果よりも低い値を示したが,系内圧力に対する誤差としては小さく,この値を用いて計算される物性値には大きな影響を及ぼさなかった. (3) 純冷媒HFC134aの細管内における沸騰・蒸発を伴う気液二相流の流様相の可視化実験を行い、実験結果を修正Baker線図上にプロットしたが、データは線図の流動様式区分ではbubble or frothと分類されている領域でannular flow,slugと分類されている領域の低クォリティ域でbubble flow,wavyと分類されている領域でwavy-annular flowが現れるなど,従来の区分とは一致しなかった。しかし、流動様式が従来から空調機に用いられている管内径6〜8mm前後の管(平滑管、溝付管)に比して低いクォリティで遷移することが確認された。 (4) 純冷媒HFC134aの細管内における沸騰・蒸発を伴う気液二相流の流様相の可視化実験を行い、実験結果をTaitel-Duklerが提案した空気-水系の流動様式線図上にプロットしたが、データは線図の区分と一致しなかった。 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 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
本文を見る:
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
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 二成分混合冷媒を用いるヒートポンプの高性能蒸発器の開発
吉田 駿
研究期間: 1988
本文を見る:
概要: 1.R22-R114混合冷媒および各単一成分冷媒の水平平滑蒸発管内熱伝達に関する実験を前年度とは異なる条件で行い、混合冷媒の熱伝達係数は、核沸騰が伝熱に大きく寄与する領域では物性値が等価な単一成分冷媒より低くなるが、強制対流が支配的な領域では単一成分冷媒とほぼ等しいという前年度得た結果を再確認した。 2.混合冷媒の管内流沸騰・蒸発熱伝達に関する従来の整理式では上述の特性を十分考慮していないため、実験データの示す傾向を表すことができず新たな整理式を作成する必要がある。 3.管周方向に一様な厚さの液膜が形成される気液環状二相流の詳細な伝熱モデルを作成し、気相および液相中の成分冷媒の半径方向拡散が伝熱に及ぼす影響を計算して検討した結果、この影響は小さく、熱伝達係数がたかだか20%低くなる程度である。すなわち、核沸騰が生じていない強制対流支配域では、混合冷媒の蒸発管内熱伝達に及ぼす半径方向の物質拡散の影響は小さいことが理論的にも確認された。 4.混合冷媒の水平管内環状二相流領域における熱伝達係数は、管周方向に幾分変化し、単一成分冷媒の場合とは逆に、管頂部で低く管底部で高くなる。この原因を調べるために、液膜厚さの管周方向の分布形を仮定し、管周方向の物質移動も考慮したモデルに基づいて計算した結果、管頂部ほど液膜が薄くなり、それに伴って低沸点成分の濃度が小さくなって気液面温度が高くなるためであることを明らかにした。 5.内面にら旋状の微細な溝を加工した管を用いて、R22-R114混合冷媒および各単一成分冷媒の低流量域における沸騰・蒸発熱伝達の実験を行った結果、溝付管による伝熱促進の程度は、クオリティの低い領域で単一成分冷媒の場合より劣るが、高クオリティ域では単一成分冷媒の場合と同程度あるいはむしろ大きいということが明らかになった。 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 二成分混合冷媒を用いるヒートポンプの高性能蒸発器の開発
吉田 駿
研究期間: 1987
本文を見る:
概要: 1.水平蒸発管内で気液二相が環状流の流動様式になっている場合について, 単一成分冷媒に十分な精度で適用できる熱伝達予測式をR22-R114混合冷媒に適用して, 物性値の変化のみを考慮した組成による熱伝達係数の変化を推定した結果, R22の質量分率が40%程度までは組成による熱伝達係数の変化は小さく, これ以上の質量分率では質量分率が増すほど熱伝達係数は大きくなり, R22単一成分の値に近づくことがわかった. 2.R22-R114混合冷媒および各単一成分冷媒で得た実験データを上述の熱伝達予測式による値と比較検討した結果, 二成分非共沸混合冷媒の水平蒸発管内熱伝達においては, 一般に成分冷媒の拡散抵抗のために伝熱が悪くなるが, これは特に核沸騰が伝熱に寄与していると考えられる領域で顕著であることがわかった. 3.水平蒸発管内の二成分混合冷媒では, 他の条件が同じであっても組成が異なると周平均の伝熱特性に大きい影響を及ぼす気液二相の流動様式が違ってくる場合があること, 更に, 分離流における伝熱に寄与する液でぬらされた部分の面積比が組成によって異なってくることを実験により明らかにし, 二成分混合冷媒の伝熱特性を予測するためには, 拡散抵抗のほかに, これらの差異も考慮する必要があることを指摘した. 4.一様に加熱された円管内を高流量で流れる二成分非共沸混合冷媒の蒸発熱伝達を理論的に解析するために, 気液環状二相流の液膜流と蒸気コア流に対して, 質量, 運動量, 熱量および低沸点成分の質量それぞれの保存を考慮した詳細なモデルを作成した. このモデルを用いてR22-R114混合冷媒および各単一成分冷媒について計算した結果, 蒸気流中には濃度分布が幾分認められるものの, 熱伝達に及ぼす成分冷媒の拡散の影響は小さいことがわかった. 続きを見る