熱エネルギーの超高効率利用のための基礎技術

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04203108
• 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: 磁性体コート粒子 / 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・物質伝達特性を明かにし、レイノルズ数や過冷却度への依存性を定量的に説明出来ることを示すとともに、新しい濃度測定法を提案し機能的粒子を用いる吸収実験を行った。(2)光を用いる熱変換・移動機構の超高効率化では燃焼ガスをエネルギー源とする炭酸ガスダイナミックレーザーによる熱・光変換を行ない、エネルギー増幅がなされてることを確認し、燃焼ガスによるレーザ発光の可能を示した。(3)軟磁性体粒子群を含む気体を用いた局所熱伝達率の増進と制御では、キューリ温度の低い磁性体粒子を混入することにより、透磁率の温度依存性の非線形性を利用し、 伝熱促進を図る方法を提案し、そのメカニズムを解明し、粒子の壁面衝突時の粒子加熱により、伝熱促進効果が得られることを明かにした。(4)複合伝熱面による沸騰制御と高密度エネルギー伝達では、微細な異種物質を埋め込んだ複合材の沸騰面を用い、過熱度に依らず熱流束のみが増加する伝熱性能が得られた。(5)固気液三相流動層を用いる高性能伝熱機構に関する研究では、氷、空気、エチレングリコールの三相からなる流動層を蓄熱器として用いる方法を提案し、空気吹き込みによる流動化により、数十倍の伝熱促進が得られることを示した。(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、電場による能動的伝熱促進技術を制御冷却技術へ応用するため、様々な伝熱流動場に対する実験を行い、その機構を明らかにした。(7)不溶性混合冷媒による凝縮熱交換器の高性能化では、不溶性混合冷媒が、従来にない特性をもつ媒体となる可能性に着目し、その凝縮伝熱性能を総合的に解明した。(8)最適伝熱管配置による固気二相流動の安定化と粒子の局所循環増進による伝熱促進では、周期変動流を用いることにより、熱伝達の促進と安定流動限界の拡張が同時に達成できることを明かにした。

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] 福迫 尚一郎,山田 雅彦,守実 寿,金 明換: "固・気・液三相流動層内におかれた水平加熱円管周りの融解熱伝達" 日本機械学会論文集B編. 57. 3293-3299 (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. 58. 885-890 (1992)
• [文献書誌] Y.Fujita,S.Uchida,and J.Hirawatari: "Flow Boiling Heat Transfer in Narrow Annular Space" Proc.of 2nd JSME-KSME Thermal Engineering Conference. 3. 305-310 (1992)
• [文献書誌] 林 勇二郎,滝本 昭,寺西 恒宣,松田 理: "2成分不溶性混合冷媒の凝縮熱伝達に関する研究ー非共沸組成ー" 日本機械学会論文集B編. 205-210 (1992)