| 研究概要 |
マイクロチャンネル熱交換器は「小型」の他に「昇温の速さ」を特徴としてもつ.このためマイクロチャンネル熱交換器は厳密な温度管理が要求されるプロセスなどでの利用が予想され,その開発と熱交換特性の解明が行われている.しかし,流体がガスの場合の並流型,向流型マイクロチャンネル熱交換器の熱交換特性を調べた研究はなく,全くわかっていない.本研究の目的は,ガスーガスの並流型,向流型マイクロチャンネル熱交換器について数値解析および実験を行い,その熱交換特性を明らかにし,交換熱量の推定法を確立することで,1.流路間の仕切り板の厚さが薄い場合の熱交換,2.流路間の仕切り板の厚さが比較的厚い場合の熱交換について調べた.
1については,流路間の仕切り板の厚さが薄い場合の極限である仕切り板に厚さのないモデル熱交換器について並流および向流の場合を数値解析した.流路高さは10〜100μm.この様な系では,高温側ガスの静温あるいは全温が低温側のそれより低くなることがあることを明らかにし,この温度の逆転が起こる条件を明らかにした.さらに片面断熱,片面等温の平行平板流路の熱伝達率から熱通過率を算出すれば,従来用いられている熱交換器の交換熱量の推定法であるNtu-ε法を用いて交換熱量を推定できることも明らかにした.
2については厚さ0.5mmのステンレスプレートに幅300μm,高さ200μm,長さ20mmのマイクロチャンネルが34本形成されたプレートを10枚重ね合わせたマイクロチャンネル熱交換器を用いて実験を行い,その熱交換特性を明らかにした.さらに仕切り板が厚い場合の交換熱量を推定する等温壁モデルを提案し,提案したモデルを用いれば交換熱量を推定できる可能性があることを明らかにした.
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