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機能性多孔質媒体を用いた自己断熱型ガス-ガス熱交換器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 09650248
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関九州大学

研究代表者

富村 寿夫  九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (70136563)

研究分担者 張 興  九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (40236823)
研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
1998年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1997年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード熱交換器 / 熱放射 / 多孔質媒体 / エネルギー変換 / 断熱 / 多孔性媒体 / エネルギー交換
研究概要

平成9年度は、種々のパラメータに対する熱交換特性の総合的な把握と対応する数値解析の簡便性を考え、まず1次元の平板型ガス-ガス熱交換器の設計・製作と基礎データの取得ならびに数値解析プログラムの開発を行った。実験と数値解析は、近寄流と離反流に関して、高温部の作動ガス入口温度がT_<gho>=400〜600℃、多孔性媒体の光学的厚さがτ_o=2.6、6.5、高温部の作動ガス平均流速がu_<mk>=0.33m/s、排熱回収部ならびに低温部の作動ガス平均流束がu_<mf>=u_<ml>=0.11、0.22、0.33m/sの条件で行った。その結果、排熱回収部を設けることにより、断熱性能が著しく向上するとともに有効熱回収率H_<eff>が2倍程度大きくなること、さらに本型式の熱交換器では20〜60W/m^2K程度の熱通過係数が得られることなどを明らかにした。
平成10年度は、円筒型熱交換器の設計・製作と基礎データの取得、H_<eff>に関する簡易計算法の提案と解析プログラムの開発、伝熱性能に関する平板系システムとの相違などを主要課題として研究を行った。近寄流と離反流に関して、T_<gho>=400〜600℃、τ_o=6.5、u_<mk>=0.10、0.07、0.05m/s、対応する(u_<mrs>u_<ml>)が(0.07,0.16)、(0.05,0.11)、(0.04,0.08)m/sの条件で実験と解析を行った。その結果、平板系システムの場合と同様、排熱回収部を設けることにより熱交換器の外壁温度を低く保つことが可能であるとともに良好な熱回収率が得られることを明らかにした。また、平板系システムの数値解析結果に基づく簡易計算法により、円筒形システムでのH_<eff>の測定結果が最大30%程度の差で予測できることを示した。さらに、u_<mk>が0.07あるいは0.05m/sと低い場合は、平板系システムの方が10%程度高いH_<eff>が得られることを実験的に明らかにした。非定常特性に関しても良好な実験および解析結果が得られ、本熱交換器は加熱開始から5〜10分程度の短時間内でほぼ定常状態に達することがわかった。

報告書

(3件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] 富村 寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の数値解析" 九州大学機能物質科学研究所報告. 第11巻第1号. 1-5 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Numerical Study on Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger Using Porous Media" Proceedings of the 3rd International Thermal Energy Congress, 1997, Kitakyushu, Japan. Val.1. 36-41 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Experimental and Theoretical Investigation of Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 11th International Heat Transfer Conference, Kyongju, Korea. Val.6. 323-328 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Analytical and Experimental Studies on Heat Transfer in Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 5th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference, San Diego, U.S.A.Book of Abstracts 306, CD-ROM 6499.pdf (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Improvement of a New Type of Gas-to-gas Heat Exchanger Efficiency and Effective Thermal Insulation by a Porous Medium" Proceedings of the 2nd Trabzon International Energy and Environment Symposium, Trabzon, Turkey. to be published. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TOMIMURA: "Numerical Study on Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" The Reports of Institute of Advanced Material Study, Kyushu University. Vol.11, No.1. 1-5 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TOMIMURA: "Numerical Study on Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger Using Porous Media" Proceedings of the 3rd International Thermal Energy Congress, Kitakyushu, Japan. Vol.1. 36-41 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TOMIMURA: "Experimental and Theoretical Investigation of Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 11th International Heat Transfer Conference, Kyongju, Korea. Vol.6. 323-328 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TOMIMURA: "Analytical and Experimental Studies on Heat Transfer in Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 5th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference, San Diego, U.S.A., 1998, Book of Abstracts 306. CD-ROM 6499.pdf.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TOMIMURA: "Improvement of a New Type of Gas-to-gas Heat Exchanger Efficiency and Effective Thermal Insulation by a Porous Medium" Proceedings of the 2nd Trabzon International Energy and Environment Symposium, Trabzon, Turky. (to be published).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 富村寿夫: "新型式ガス-ガス熱交換器の多孔性媒体による効果的断熱法" 日本機械学会北陸信越支部第35期総会・講演会. Vol.1. 53-54 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の伝熱特性に関する実験的研究" 日本機械学会九州支部第51期総会・講演会. Vol.1. 276-278 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の伝熱特性に及ぼす主要パラメータの影響" 第35回日本伝熱シンポジウム. Vol.2. 471-472 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Experimental and Theoretical Investigation of Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 11^<th> International Heat Transfer Conference, Kyongju, Korea. Vol.6. 323-328 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Analytical and Experimental Studies on Heat Transfer in Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" The 5^<th> ASMS/JSME Thermal Engineering Joint Conference, San Diego, California, U.S.A.発表予定. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Improvement of a New Type of Gas-to-gas Heat Exchanger Efficiency and Effctive Thermal Insulation by a Porous Medium" Proceedings of the 2^<th> Trabzon International Energy and Environment Symposium, Trabzon, Thrkey. 出版予定. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の研究" 第34回 日本伝熱シンポジウム. Vol.1. 125-126 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の数値解析" 九州大学機能物質科学研究所報告. 第11巻 第1号. 1-5 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Numerical Study on Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger Using Porous Media" Proceedings of the 3^<rd> International Thermal Energy Congress,1997,Kitakyushu,Japan. Vol.1. 36-41 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "自己断熱型ガス-ガス熱交換器の伝熱特性に関する実験的研究" 日本機械学会 九州支部 第51期総会・講演会. (発表予定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 富村寿夫: "新型式ガス-ガス熱交換器の多孔性媒体による効果的断熱法" 日本機械学会 北陸信越支部 第35期総会・講演会. (発表予定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Toshio Tomimura: "Experimental and Theoretical Investigation of Self-insulated Gas-to-gas Heat Exchanger" Proceedings of the 11^<th> International Heat Transfer Conference,Kyongju,Korea. (発表予定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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