Development of a plate-type condenser using constructal design for low-enthalpy heat utilization

• Project/Area Number: 25K08548
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 安永 健 大阪電気通信大学, 工学部, 准教授 (50758076)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大津 康徳 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50233169)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2028: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2027: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 凝縮 / プレート式熱交換器 / コンストラクタル法則 / 金属3Dプリンタ / 撥水膜

Outline of Research at the Start

工場など産業分野から、１５０℃以下の低温度熱エネルギーが大量に放出されている。その利用法として、伝熱性能が高く小型であるプレート式熱交換器が流用されている。本研究は、金属３Ｄプリンタや撥水膜を駆使した新しい液膜排除法を有するプレートを開発し、プレート式凝縮器の新たな設計概念の基礎を確立させ、凝縮器の性能を飛躍的に向上させることを目的とする。具体的には、コンストラクタル法則を用いた液排除のデザインにより、鉛直プレート面に沿って凝縮する液を効率よく排除する凹型の河川形状をモデル化し、そのデザインを活用することにより、凝縮液膜の熱抵抗を低減させ、凝縮熱伝達係数の向上および圧力損失の低減を図る。