2022 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ翼型チューブを利用した低温環境ヒートポンプ用高性能熱交換器の開発
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20K04324
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
大西 元 金沢大学, 機械工学系, 助教 (80334762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田 幸生 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20179708)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱交換器 / 冷凍・空調 / 翼型チューブ / 着霜低減 / 吸着剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，エネルギー消費の増大が懸念される中，持続可能な社会に向けて省エネルギー技術が注目されている．特に，ヒートポンプ技術の発展は省エネ推進に大きな役割を果たしている．そして，ヒートポンプの性能向上と省エネルギー化に向けて，低温環境下の熱交換器における着霜低減技術は重要な課題である．そこで本研究では，低温ヒートポンプ用高性能熱交換器に関する着霜低減技術の設計指針を得ることを目的としている．これまでに耐着霜性を向上させるために吸着剤を塗布したマイクロ翼型チューブ熱交換器の空気側と冷媒側の伝熱性能向上を追究している．また，氷点下の吸着剤への水蒸気の吸着が着霜挙動に与える影響を詳細に検討し，伝熱面での詳細な熱と物質伝達メカニズムを明らかにしている．さらに，翼型チューブに対して空気側熱伝達向上が期待できる方策やチューブ内細径流路における相変化熱伝達も検討している．本年度は，引き続き着霜環境下の吸着剤塗布面における詳細な物質移動メカニズムの解明を目的として，吸着剤が塗布された平板における着霜特性を実験的に検討した．その結果，吸着剤を塗布することで着霜遅延効果が現れるものの，より高風速条件あるいは入口空気温度が高くなると無着霜時間は短くなることがわかった．さらに，フィンレス翼型チューブ熱交換器の空気側の伝熱促進を目的に，渦発生体を壁面に設けた翼型チューブ熱交換器に対し，渦発生体の高さと迎え角が伝熱性能に及ぼす影響を数値解析的に検討した．その結果，渦発生体の高さと迎え角は体積当たりの伝熱性能の向上に重要であることが示された．また，冷媒側流路内の蒸発，凝縮熱伝達を把握するため，冷媒が強制循環する細い閉流路で構成された相変化熱輸送デバイスに対し，蒸発と凝縮を伴う相変化伝熱特性を数値解析的に検討し，小温度差条件における循環圧力差の最適値の存在が示唆された．
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