| 研究分担者 |
木谷 一夫 住友精密工業(株), 熱交技術部, 参事
堀江 哲次 住友精密工業(株), 熱交技術部, 産業チーム長
桑原 憲 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (90243964)
小山 繁 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (00153693)
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| 研究概要 |
本研究では,非共沸二成分混合冷媒を作動媒体とした高性能な蒸気圧縮式ヒートポンプ・冷凍システムの開発に資することを目指して,二成分混合冷媒HFC 134a/HCFC123及びHCFC22/CFC114を試験作動媒体として選び,圧縮機・凝縮器・膨張弁・蒸発器の4つの基本要素から構成された蒸気ヒートポンプ実験装置を用いて混合冷媒サイクルの性能に関する実験的研究を行うと共に,二成分混合冷媒HFC134a/HCFC123を試験作動媒体として用いてプレートフィン熱交換器での混合冷媒の伝熱特性に関する実験的研究を行った.
(1)混合冷媒のサイクル性能
熱交換器内の温度変化が大きいほどCOPは低下すること,混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは純冷媒HFC134aに比して高いこと及び混合冷媒HFC134a/HCFC123のCOPは混合冷媒HCFC22/CFC114に比して高いことを見出した.また,熱交換器を高性能化すると,熱源水条件に対して最適な冷媒組み合せ及び組成比を選択することにより,サイクルをロレンツサイクルに近づけられることを検証した.
(2)流下液膜式プレートフィン蒸発器内の混合冷媒の伝熱特性
液を均等に分配するためのディストリビュータに関する設計指針を得た.次に,冷媒の流動様式の分類を行うと共に,冷媒質量速度及び熱流束が異なる場合について,純冷媒の熱伝達特性と流動様式との関係を明らかにした.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123のプレートフィン蒸発器内での蒸発熱伝達特性は,質量速度の影響はほとんど受けず,熱伝達係数の値は高沸点成分の組成比の増加に伴なって低下することを見出した.
(3)プレートフィン凝縮器内での混合冷媒の伝熱特性
純冷媒HFC134aの局所ヌセルト数Nu_1は,質量速度の影響をほとんど受けず,鉛直平滑管内の自由対流凝縮の熱伝達相関式と同様の傾向を示すこと,及びNu_1の実験値は,鉛直平滑管の熱伝達相関式を約10倍した式でまとめられることを示した.また,混合冷媒HFC134a/HCFC123の局所ヌセルト数Nu_1は,純冷媒に比してW_<R134a>≒ 0.9の場合約20%,W_<R134a>≒ 0.75の場合約50%,W_<R134a>≒ 0.6の場合約70%低下することを明らかにした.
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