2010 Fiscal Year Annual Research Report
次世代火力発電用高湿分排ガス凝縮器の高性能化に向けた不凝縮ガス中蒸気凝縮伝熱促進
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21760158
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
井上 浩一 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70380574)
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| Keywords | 凝縮 / 物質伝達 / 熱伝達 / 不凝縮ガス / 火力発電 / 二酸化炭素削減 / 排ガス凝縮器 / 潜熱回収 |
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| Research Abstract |
CO_2回収対応などの特長を有する多くの次世代火力発電システムの実現に対し、不凝縮ガスを取り扱う凝縮器の小型・高性能化は不可避の課題となっている。本研究は、これらの凝縮器の基礎現象である不凝縮ガス中の水蒸気凝縮に関する熱・物質伝達特性を解明し、凝縮器の小型・高性能化に有効な熱・物質伝達促進方法を確立することを目的としたものである。本年度は、(1)中間水蒸気質量分率域における平均熱・物質伝達データの計測、(2)凝縮形態の違いによる熱・物質伝達への影響調査、(3)管周方向の局所熱・物質伝達係数の計測方法の検討、を主に実施した。実験装置は昨年度製作したものを用いたが、テスト管は周方向局所熱・物質伝達係数を評価するために微小温度センサをテスト管頂部から周方向に30゜間隔で取り付けたものを新たに製作し,実験に導入した。テスト管は銅製で外径25mm、凝縮部長さ250mmである。実験は大気圧下において混合気レイノルズ数300～800、水蒸気質量分率20～50wt%の範囲で実施した。なお凝縮実験はテスト管の外面処理に関する検討を事前に行い、テスト管全体で膜状凝縮または滴状凝縮が実現される条件においてそれぞれ実施した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)凝縮時の熱伝達係数と物質伝達係数のレイノルズ数依存性は、全水蒸気質量分率域において単相強制対流(非凝縮時)における熱伝達係数のレイノルズ数依存性にほぼ一致する。(2)物質伝達係数は凝縮に伴う高物質流束効果(吸い込み)によって増大する。(3)オレイン酸を促進剤とした滴状凝縮時の物質伝達係数は、膜状凝縮の場合に比べて低下する。これは伝熱管に付着した凝縮液滴のために境界層が相対的に厚くなったことによるものと考えられた。
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