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

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650263
• 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, 助教授 (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)フィン付き鉛直矩形流路内での純冷媒HCFC123及びHFC134aの自由対流層流膜状凝縮に関して、フィン内熱伝導を一次元で近似し、基底面及びフィン面上に形成される三次元凝縮液膜に関する基礎式を数値的に解いた。そして、フィンピッチ、フィン高さ、フィン接続部曲率半径、フィン厚さ及びフィン長さが液膜厚さ、平均熱流束、伝熱促進率及びフィン効率に及ぼす影響を明らかにすると共に、それらの計算結果が、昨年度の近似解析によって得られたフィン付き鉛直面の凝縮伝熱特性の予測式で表されることを示した。
(2)2成分混合冷媒HFC134a/HCFC123の鉛直プレートフィン熱交換器内での凝縮実験を冷媒流量、凝縮器入口での冷媒の圧力、温度及び質量分率(組成比)、冷却水の温度及び流量を系統的に変化させておこなった。また、純冷媒の液膜の熱伝達予測式(昨年度の研究で提案)と蒸気コア物質伝達予測式(昨年度の研究で提案した蒸気単相熱伝達予測式から熱・物質伝達のアナロジーを用いて導出)とを組み合わせて凝縮特性を予測する方法を開発し、その妥当性を実験との比較により確認した。

Research Products

• [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). 93-99 (1997)
• [Publications] S.KOYAMA,T.YARA: "CONDENSATION HEAT TRANSFER OF REFRICERANT MIXTURES IN A PLATE-FIN HEAT EXCHANGER" Proceedings of the 10th International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Science and Process Engineering. 2. 493-498 (1997)
• [Publications] S.KOYAMA,J.YU,T.MATSUMOTO: "Approximate Analysis for Laminar Film Condensation of Pure Refrigerant On Vertical Finned Surface" Journal of Enhanced Heat Transfer. (掲載決定). 未定 (1998)