熱エネルギ-の超高効率利用のための基礎技術

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03203108
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 土方 邦夫 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016582)
• 研究分担者: 芹沢 昭示 京都大学, 工学部, 助教授 (10027146) ; 藤田 恭伸 九州大学, 工学部, 教授 (90037763) ; 架谷 昌信 名古屋大学, 工学部, 教授 (50021788) ; 越後 亮三 東京工業大学, 工学部, 教授 (70037737) ; 棚澤 一郎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30013105)
• キーワード: 磁性体コ-ト粒子 / 熱・光変換 / 大規模渦破壊板 / 複合伝熱面 / 微細規模空間 / 電場 / 疑似滴状化現象 / 超音波

研究概要

(1)機能的粒子等を用いた熱物質移動の促進では、突起付き周方向フィン管の熱・物質伝達特性を実験により明らかにし、フィン効果と攪拌効果で約4倍まで吸収促進されることを示した。更に、磁性体をコ-ディングしたプラスチック粒子を磁場によって制御することにより吸収率が促進されることを示した。(2)光を用いる熱変換・移動機構の超高効率化ではガスダイナミックレ-ザ-による熱・光変換の高効率化を目的とし、メタンー空気の非定常伝播燃焼装置を試作し、燃焼速度は層流の定常燃焼速度に比べ常圧で2ー12倍、加圧下では6倍程度となることを示した。(3)輸送機構の非相似性強化による高効率熱伝達に関する研究では、大規模渦破壊板と渦発生体を併用した場合の、壁面摩擦係数、熱伝達率を測定し、伝熱促進効果が流れ方向に長く持続し、影響幅も広く下流に向かって増加しており、促進効果が大きいことを明かにした。(4)複合伝熱面による沸騰制御と高密度エネルギ-伝達では、沸騰面上に空間を微細化するモジュ-ルを分割設置し、広い熱流束範囲において熱伝達の劣化を起こすことなく熱伝達を促進しうることを明かにした。(5)微細規模空間内熱物質移動の非定常現象を利用した化学反応等の促進制御では、多孔質体からなる微細規模空間を設置し、熱エネルギ-を輻射によって効果的に熱回収する理論研究を行い、流動方向の反転周期や流動条件を変化させることにより、燃焼による温度上昇が50度程度の低発熱燃料でも燃焼効率が90%を越すことを明かにした。(6)電場を用いた能動的沸騰・蒸発伝熱促進技術の研究では、高温面の液体衝突噴流冷却における電場の効果に関する実験と、滴状蒸発における電場の効果の研究を行い、その冷却特性を明かにした。(7)高周波振動を利用した高熱流束域での伝熱促進に関する研究では、超音波を付与した場合の核沸騰熱伝達と膜沸騰伝熱特性を実験的に明かにした。

研究成果

• [文献書誌] 高野 清,棚沢 一郎,西尾 茂文: "EHD効果を用いた液滴の蒸発促進(第2報)" 日本機械学会論文集B編. 57. 4216-4222 (1991)
• [文献書誌] 砂田 和美,矢部 彰,竹谷 隆夫,吉沢 能政: "EHD擬似滴状凝縮現象の基礎的研究" 日本機械学会論文集B編. 57. 1321-1326 (1991)
• [文献書誌] 谷川 明,花村 克悟,越後 亮三,富村 寿夫: "多孔質ふく射変換体を用いた効果的熱交換法に関する基礎的研究" 日本機械学会論文集B編. 57. 302-308 (1991)
• [文献書誌] 土方 邦夫,李 承甲: "フィン付き管による吸収器の吸収促進の研究" 日本機械学会論文集B編. (1992)
• [文献書誌] K.SUZUKI,H.SUZUKI,K.INAOKA&H.KIGAWA: "Heat Transfer in a Turbulent Boundary Layer with an Insertion of a LEBU Plate" Proc.8th Symp.Turbulent Shear Flows. Vol2. 24-5-1-24-5-6 (1991)
• [文献書誌] 藤田 恭伸,内田 悟,松田 浩: "沸騰空間の微細化による沸騰熱伝達の促進" 日本機械学会講演論文集. 918. 126-128 (1991)