熱ポンプ内冷媒二相流に対する最適形状分岐・合流管の開発研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61850038
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 深野 徹 九大, 工学部, 教授 (60037968)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 吉典 三菱重工(株), 名古屋研究所, 主任 ; 青木 美昭 三菱重工(株), 名古屋研究所, 主査 ; 林 秀千人 九州大学, 工学部, 助手 (10173022)
• Keywords: 熱ポンプ / 冷媒二相流 / 二相流 / 分岐管 / 合流管

Research Abstract

空気一水系二相流動系における2本分岐管路を製作した。この装置では、実用化を意図して設計された分岐管内気液二相流動現象を可視化するために、2次元的なダクトでアクリルを用いて作製されている。これをまず垂直に設置し、下から上方へ1本から2本の流路へ分岐する場合について調査した。気ほう流,スラグ流,フロス流および環状流を含む広範囲の気・液の流量条件に対して、分岐管内の気液二相流動の高速度写真撮影から分岐管上流側のボイド分布が分岐後の流れにも残り、したがって分岐管直後に設定したスプリッタ板の先端位置が分岐特性の重要な因子となり得ることがわかった。また、分岐後の管路に圧力降下の差が全くない条件下では気・液の分配に系統的偏りはみられないが、各測定値にバラツキがみられ、スラグ・フロス流領域では最大8%程度に及ぶこと、しかし気・液共に大なる気ほう流ではほぼ均等に分配されるが、環状流においては予期に反してスラグ流と同程度のバラツキとなることが明らかとなった。また、分岐管下流における流動抵抗の差による影響として、二本の分岐管の片方を絞った実験から、抵抗を大とした分岐管には気・液混合体の流量の割合が減少するのは当然として、気体の流量も抵抗の大なる方では減少する興味ある結果を得た。この偏流は気ほう流やフロス流の流動様式にかかわらず起こるが、気ほう流における抵抗が大なる側で著しい。管の傾斜の影響は大きく、気体が重力によって上側へ片寄るため、上側の分岐管へ気体が流れ易くなる。垂直線から管がわずかに1度程度傾いただけで12%程度の気体流量の偏流が生じる。しかし、3゜〜4゜の傾きで早くもその影響は飽和してくる。フレオンを用いた実機規模の実験装置が完成に近いので、次年度においてはこれを用いて実機における問題点を抽出し、空気・水系との実験と対応付けて、流動配分を支配する法測を明確にする予定である。