| 研究概要 |
本研究は,マイクロガスタービンや高温燃料電池などの分散電源において重要となる高温コンパクト熱交換器を念頭に,新しい拡大伝熱面形状としてスプリング(つる巻きバネ)の利用を提案し,その伝熱性能についての基礎データを蓄積し,有効性を示すとともに伝熱機構を解明することを目的としている.前年度までの検討により,スプリングの配置方法や,スプリング素線径および巻ピッチによってスプリングフィンの伝熱性能は大幅に変わること,同一ポンプ動力における熱交換量で評価した場合には,既存のオフセットフィンを超える場合があることが明らかとなった.本年度はさらに詳細な検討を行うために,前年度に製作した実験装置を用い定常法と非定常法の2種類の伝熱実験を行った.またテストセクション前後の圧力差を測定した.テストセクションに設置するスプリングの素線径,巻きピッチ,ピッチ比,スプリングの設置方向,スプリング素線の断面形状,空気流量を系統的に変化させ,スプリングフィンの基礎データを取得した.また同じ熱交換器性能評価用実験装置を用いて,スプリングフィンと壁面の接触熱抵抗の影響と明らかにするために,ロウ付けの有無による伝熱性能の違いを調べ,接触熱抵抗の効果について検討した.さらにスプリングフィンを代表する素要素に注目し,3次元定常熱流動解析を行うことで,スプリングフィンの伝熱機構の解明を試みた.特に,実験において有望とみなされたスプリング形状に注目して解析を行ったところ,上流側のスプリング素線間を通過することにより加速された流体が,下流側素線に衝突する際に高い熱伝達率が達成されることが明らかとなった.
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