2011 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 公立大学法人北九州市立大学, 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 / 潜熱回収 |
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| Research Abstract |
不凝縮ガスと蒸気の混合気を取り扱う凝縮器の小型・高性能化は、CO_2回収対応を特徴とする次世代火力発電システムを実現する上で最も重要な課題の一つとなる。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して、その熱・物質伝達の基礎的な特性を明らかにするとともに凝縮器の小型・高性能化に有効な伝熱促進方法を確立するための基礎的な知見を提供することを目指したものである。本年度は、昨年度までの検討結果を踏まえて、(1)凝縮実験による各種伝熱促進効果、(2)上方からのドレン散水が与える凝縮熱伝達への影響、(3)伝熱管局所温度分布計測による熱・物質伝達状況の詳細解明、について主に調査した。実験装置は昨年度までに製作したものを引き続き使用したが、大型管群を模擬するためのドレン散水設備を追加するとともに、供試管としてフィン管、小径管、表面撥水処理管などの伝熱促進に向けた各種伝熱管を製作、導入した。実験は大気圧の空気と水蒸気の混合気を用い、水蒸気質量分率20～50wt%、混合気レイノルズ数300～900の範囲において実施した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)フィン管による伝熱促進効果は、特にフィン間の凝縮水付着状況が影響するため、フィンピッチとフィン表面濡れ性の影響を受ける。(2)表面撥水による伝熱促進効果は、伝熱管表面の付着液滴サイズが伝熱管サイズと濡れ性によって変化するため、それらの影響を受ける。(3)伝熱管上方からのドレン散水によって凝縮伝熱は促進する場合と劣化する場合が存在する。(4)伝熱管周方向局所温度分布の計測から、不凝縮ガス中の水蒸気凝縮時の熱・物質伝達状況を詳細に調べた。以上の結果より、次世代火力発電用不凝縮ガス-蒸気凝縮器の小型・高性能化するために必要な基礎的な知見を得ることが出来たと考える。
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