代替フロン混合冷媒用プレートフィン凝縮器のフィン形状・配列の最適化

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650263
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小山 繁 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (00153693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 憲 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (90243964) ; 兪 堅 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (30274533)
• Keywords: プレートフィン凝縮器 / 混合冷媒HFC134a / HCFC123 / フィン形状 / 層流自由対流膜状凝縮 / 理論解析 / 実験

Research Abstract

本研究では、代替フロン混合冷媒を用いた高性能な蒸気圧縮式ヒートポンプ・冷凍システムの開発に資することを目指して、代替フロン混合冷媒用の高性能凝縮器として有望なプレートフィン凝縮器を取り上げ、そのフィン形状・配列の最適化に関する理論的及び実験的研究を行なっており、今年度は以下の成果を得た。
(1)フィン形状と凝縮液膜形状を簡略化して、鉛直に設置したプレートフィン凝縮器の冷媒側流路をフィン付き鉛直面で近似し、その面上での純冷媒HCFC123及びHFC134aの層流自由対流膜状凝縮の近似解析を行った。その際、フィンと基底部との接続部での表面張力による吸い込み効果を集中定数的に取り扱った。そして、フィンピッチ(p=1〜3mm)、フィン高さ(h=1〜6.5mm)、フィン接続部曲率半径(r0=0.2〜0.4mm)、フィン厚さ(t=0.1〜0.4mm)及びフィン長さ(L≦5mm)が、液膜厚さ、平均熱流束、伝熱促進率及びフィン効率に及ぼす影響を検討した。さらに、それらの計算結果を用いてフィン付き鉛直面の凝縮液膜の熱伝達特性を予測するための一般性のある無次元整理式を作成した。
(2)鉛直プレートフィン凝縮器内での純冷媒HFC134a及び混合冷媒HFC134a/HCFC123の凝縮熱伝達に関する実験を行い、液膜の熱伝達特性は自由対流支配であること及び混合冷媒の熱伝達は蒸気側の物質伝達抵抗により純冷媒に比して低下することを示した。さらに、純冷媒の熱伝達特性は近似解析によって得られた無次元整理式で定性的にまとめられることを確認した。

Research Products

• [Publications] 小山繁,兪堅,松元達也: "純冷媒のフィン付鉛直面上での膜状凝縮に関する近似解析" 九州大学機能物質科学研究所報告(1997.3). 10(発行予定). (1997)
• [Publications] S.KOYAMA,J.YU,T.MATSUMOTO: "AN APPROXIMATE SOLUTION FOR LAMINAR FILM CONDENSATION OF PURE REFRIGERANT ON VERTICAL FINNED SURFACE" Proceedings of International Symposium on Heat Transfer Enhancement and Energy Conservation(ISHTEEC′97). (発表予定). (1997)