フロンおよびその代替熱媒体の沸騰熱伝達特性の比較

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650160
• Research Institution: Kyusyu Univ.
• Principal Investigator: 内田 悟 九州大学, 工学部, 助手 (80038041)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 庵原 久夫 有明工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40176467)
• Keywords: 代替フロン / 新冷媒 / 二成分混成合液 / プ-ル沸騰 / 核沸騰 / 強制流動沸騰 / 伝熱劣化

Research Abstract

3つの主要テ-マについて結果を概説する。1.混合媒体のプ-ル核沸騰熱伝達ーR11〜R113,水〜エタノ-ルについて実験および考察を行い、(i)混合媒体特有の熱伝達低下は系圧力の上昇に伴って増加するが、従来提案されている予測式では圧力の影響が適切に再現できない。(ii)熱伝達係数が極小値をとる組成は、予測式で計算される値よりも高沸点成分側にずれを生じる。(iii)熱伝達低下割合の評価基準値としては、混合媒体と同一物性を持つ仮想の単成分媒体についての熱伝達係数をとるべきであるが、単成分液に対して従来提案されている無次元整理式をそのまま用いることはできない、ことが明らかになった。2、混合媒体の強制流動沸騰熱伝達ーR11〜R113について垂直管内上昇流を対象として実験を行った。(i)低クオリティ域ではプ-ル核沸騰で生じる熱伝達低下がそのまま見られる。(ii)混合媒体に対しても高流量低熱流束ではクオリティの増大と共に二相強制対流域へと移行し、それに伴って熱伝達も増大するが、混合媒体ではより低いクオリティから移行が始まる。(iii)高クオリティ域では混合媒体に対しても熱伝達低下は生じない。(iv)クオリティ域での熱伝達整理法としてボイリング数を用いた従来の方法では圧力の影響が適切に反映されない事を指摘した上で、低クオリティ域での熱伝達低下を考慮した整理式を提案した。3、代替フロンのプ-ル核沸騰熱伝達ーR11の代替であるR123について、圧力P=0.1〜3.2MPa,熱流束g=3×10^3〜5×10^5w/m^2において、水平上向き平板からの飽和沸騰実験を行った。(i)熱伝達係数の値、熱伝達におよぼす熱流束および系圧力の影響ともR11に類外している。(ii)熱伝達係数α〔w/m^2K〕はα=1.58F(π)g^<0.8>(ここにgに熱流束〔w/m^2〕、π=換算圧力〔-〕、F(π)=π^<0.23>/(1-0.99π^<0.9>))で表わされる。(iii)限界熱流束はZuberの式がそのまま適用可能である。

Research Products

• [Publications] Y.Fujita,H.Ohsta,and M.Tsutui: "Forced Comuectiue Boiling of Binary Mixtures in a Vertical Tube:" Proc.3rd ASME/JSME Thermal Eng.Joint Conf.,Reno,USA. 2. 17-24 (1991)