油を含む冷媒の水平蒸発管内熱伝達係数の予測方法の確立

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550167
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉田 駿 九州大学, 工学部, 教授 (30037741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 崇 九州大学, 工学部, 助手 (60117249) ; 森 英夫 九州大学, 工学部, 助教授 (70150505)
• Keywords: 相変化 / 沸騰熱伝達 / 蒸発熱伝達 / 冷媒油混合液 / 水平管内流 / 蒸発器

Research Abstract

1.質量分率で0〜6%の冷凍機油スニソ3GSを含むR22の水平蒸発管内熱伝達の実験を行い、冷媒の熱伝達に及ぼす油の影響に関して次の結果を得た。
(1)気液が上下に分離した流れになる低流量の場合、冷媒に油が混入すると、クオリティの広い範囲にわたって伝熱が向上する。これは主としてフォーミングが生じることによって管内周上の液でぬらされる部分が増大するためである。このフォーミング現象は、本実験範囲内では、油質量分率および平均熱流束が高いほど激しく生じ、上述の伝熱向上もこれに対応した傾向を示す。
(2)比較的高流量になると、まだ完全な環状流ではない低クオリティ域では、上述の(1)と同様に、油によるフォーミングのため伝熱は向上するが、環状流が形成されているあるクォリティ以上では、純冷媒の場合より伝熱が低下する。伝熱低下の程度は本実験範囲内では、油質量分率、クオリティ、平均熱流束および質量速度が大きいほど大きくなる。このような伝熱低下が生じる場合には、一般に管周上で熱伝達係数の分布が認められ、管頂側ほど低い値になっている。この熱伝達係数の分布は熱流束が高いほど顕著になる。
2.上述の環状流域で油混入により伝熱が低下する場合について、冷媒、油混合液の物性値を用いて純冷媒の熱伝達予測式から熱伝達係数を算出すると、低熱流束の場合には予測値と実験値とは良い一致を示すが、高熱流束域では実験値の方がかなり低くなる。
3.環状流域で液膜厚さの周方向変化を考慮して、油を含む冷媒の水平蒸発管内熱伝達の理論解析を行った結果、液膜が薄い管頂側ほど油濃度が高くなり、したがって液の粘性係数が急激に大きくなるため、この部分で伝熱が急速に悪化することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 吉田駿: 第25回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 292-294 (1988)
• [Publications] Suguru YOSHIDA.: Proc of the First KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference. 1. 150-155 (1988)
• [Publications] 吉田駿: 日本機械学会論文集,B編. 55. (1989)