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今年度は従来型の円管方式の熱交換器の試験と評価およびMCHE型熱交換器試験体の製作と実験を行った。
(1)円管流路形状熱交換器の評価
伝熱形態が簡明な円管形状の熱交換器による伝熱実験とその評価を行なった。試験部は円筒形容器内に螺旋状の円管を設置したもので、容器は内径260mm、高さ430mm、円管は内径7.13mm、肉厚1.2mm、長さ8.5mである。流体条件は管外の水蒸気は圧力3.5kPa〜4.OkPaの飽和状態で、管内CO_2の熱交換器入口条件は圧力5.8MPa〜6.1MPaのほぼ飽和状態で、出口は約5℃の過熱状態である。試験は定常状態で行った。試験データはCO_2及び水蒸気側の圧力と温度がパラメータとなる。試験データはCO_2の熱交換器入ロクオリティと交換熱量及び総括伝熱係数で評価した。交換熱量と総括伝熱係数は共にCO_2の入ロクオリティが小さい程大きくなる。計算に用いた伝熱モデルは水蒸気凝縮に修正Nusseltの膜状凝縮熱伝達、CO_2の沸騰に修正Kattanの式を、蒸気単相流にDittus-Boelterの式を用いた。その結果、総括伝熱係数に関して、実験値と計算値はほぼ±5%で評価でき、計算結果の最大値は約26kW/m^2Kと従来の水冷却の復水器の場合より1桁大きい値となった。又、熱流速の最大値は約59kW/m^2で必要となる伝熱面積は従来の復水器の半分程度で可能ということが分った。
(2)マイクロイチャンネル熱交換器試験体(MCHE)の製作と試験
前年度の成果を基にMCHEを製作し試験を行った。試験体の材質は銅で、形状は幅120mm、長さ320mm、厚さ14mmの直方体である。水蒸気凝縮面は傾斜角60゜、幅1mm、高さ1.5mmのフィン形状。CO_2流路は幅0.88mm、長さ4.8mm、深さ0.94mmのS字型フィンが配列されている。試験は復水器内の水蒸気雰囲気中に熱交換器を設置し、内部にCO_2を流して熱交換させた。データは復水器への気体リークによる水蒸気凝縮部で不凝縮性ガスの影響を受けており、この影響を最小限にすることが課題点である。
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