新型高性能マイクロチャンネル熱交換器の実証研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206101
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 原田 雅幸 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (60133120)
• 研究分担者: 原田 雅幸 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (60133120)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: マイクロチャンネル熱交換器 / 三次元熱流動解析 / 二相流 / 超臨界二酸化炭素

研究概要

液体二酸化炭素により冷却する蒸気タービンの復水器を対象として、二相流間の新型高性能マイクロチャンネル熱交換器の流路最適化と設計を行い、試験体を作成して、その性能を実験的に検証した。受熱側・与熱側それぞれの三次元熱流動解析と可視化実験から最適化された流路形状試験体を用い、超臨界二酸化炭素/水間伝熱流動試験装置の試験より、高い総括伝熱係数が得られ、凝縮・沸騰二相流間の熱交換器として、新型高性能マイクロチャンネル熱交換器の優位性が明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Advanced High Temperature Gas-cooled Reactor Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato
  • 雑誌名: J. Eng. Gas Turbines and Power (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced Microchannel Heat Exchanger with S-shaped Fins (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuzuki, Y. Kato, K. Nikitin and T. Ishizuka
  • 雑誌名: J. Nuclear Science and Technology (in press, published)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Generalized Mean Temperature Difference (GMTD) Method for Heat Exchangers (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Utamura, K. Nikitin and Y. Kato
  • 雑誌名: Int'l. J. Nuclear Energy Science and Technology 4 (to be published) ページ: 11-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steam Condensing - Liquid CO_2 Boiling Heat Transfer in a Steam Condenser for a New Heat Recovery System (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nikitin, Y. Kato and T. Ishizuka
  • 雑誌名: Int'l. J. Heat and Mass Transfer 51 ページ: 4544-4550
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱交換器の性能解析における対数平均温度作法の一般化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宇多村元昭, ニキチンコンスタンチン, 加藤恭義
  • 雑誌名: Thermal Science and Engineering 15(3) ページ: 163-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Transfer and Pressure Drop Correlations of Microchannel Heat Exchangers with S-Shaped and Zigzag Fins for Carbon Dioxide Cycles (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Lam, Y. Kato, K. Nikitin and N. Tsuzuki
  • 雑誌名: Int'l. J. Experimental Thermal and Fluid Science 32 ページ: 560-570
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Performance Printed Circuit Heat Exchanger (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuzuki, Y. Kato and T. Ishizuka
  • 雑誌名: Applied Thermal Engineering 27 ページ: 1702-1707
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Printed Circuit Heat Exchanger with S-Shaped Fins for Hot Water Supplier (2006)
  • 著者名/発表者名: T. L. Ngo, Y. Kato, K. Nikitin and N. Tsuzuki
  • 雑誌名: Int'l. J. Experimental Thermal and Fluid Science 30 ページ: 811-819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Printed Circuit Heat Exchanger Thermal-Hydraulic Performance in Supercritical CO_2 Experimental Loop (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Nikitin, Y. Kato and T. L. Ngo
  • 雑誌名: Int'l. J. Refrigeration 29 ページ: 807-814
  • 査読あり
• [学会発表] S字型フィンを有する新型マイクロチャンネル熱交換器の流路形状最適化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 都築宣嘉
  • 学会等名: 日本原子力学会2009年春の年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20090323-25
• [学会発表] Heat Transfer and Pressure Drop Correlations of Carbon Dioxide around Critical Point in Microchannel Heat Exchangers (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Lam, K. Nikitin, and M. Utamura
  • 学会等名: Proc. 1^<st> European Conf. on Microfluidics -Microfluidics 2008
  • 発表場所: Bologna, Italy(μFLU08-155)
  • 年月日: 20081210-12
• [学会発表] An Advanced Concept for High Temperature Gas-Cooled Reactors (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato
  • 学会等名: Proc. 4^<th>Int'l Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology, HTR2008
  • 発表場所: Washington D.C., U.S.A(HTR2008-58324)
  • 年月日: 20080928-1001
• [学会発表] Advanced Microchannel Heat Exchanger with S-Shaped Fins (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Tsuzuki and Y. Kato
  • 学会等名: Proc. Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale-III
  • 発表場所: Whistler, British Columbia, Canada
  • 年月日: 20080921-26
• [学会発表] Empirical Heat Transfer and Pressure Drop Correlations for a New Microchannel Heat Exchanger between Carbon Dioxide and Waters (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Lam, K. Nikitin, and M. Utamura
  • 学会等名: Proc. 8^<th> Gustav Lorentzen Natural Working Fluids Conf.
  • URL: T. Ishizuka, K. Nikitin, N. Tsuzuki and Y. Kato
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 20080907-10
• [学会発表] Proc. 6^<th> Intl. Conf. on Enhanced, Compact and Ultra-Compact Heat Exchangers : Science (2007)
  • 著者名/発表者名: A Microchannel Heat Exchanger with CO_2 Boiling Heat Transfer for a Waste Heat Recovery System
  • 学会等名: Engineering and Technology
  • 発表場所: Potsdam, Germany
  • 年月日: 20070916-21
• [学会発表] Experimental Thermal-Hydraulics Comparison of Microchannel Heat Exchanger with Zigzag Channels and S-shaped Fins for Gas Turbine Reactors (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nikitin, N. Tsuzuki, Y. Kato T. Ishizuka and L. Ngo
  • 学会等名: Proc. 15^h Int'l. Conf. on Nuclear Engineering (ICONE-15)
  • 発表場所: Nagoya(ICONE15-10826)
  • 年月日: 20070422-26
• [学会発表] Empirical Correlations for Heat Transfer and Pressure Drop in a New Microchannel Hot Water Supplier (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Lam, Y. Kato, K. Nikitin, N. Tsuzuki and M. Utamura
  • 学会等名: Proc. Heat SET 2007, Int'l. Conf. on Heat Transfer in Components and Systems for Sustainable Energy Technologies
  • 発表場所: Chambery, France
  • 年月日: 20070418-20
• [学会発表] Advanced Microchannel Heat Exchanger with Low Pressure Drop and High Heat Transfer Performance (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Tsuzuki, Y. Kato and T. Ishizuka
  • 学会等名: Proc. Micro and Nanoscale Flows : Advancing the Engineering Science and Design Conf.
  • 発表場所: Glasgow, U. K.
  • 年月日: 20061207-08
• [学会発表] Empirical Correlations for Thermal-Hydraulic Characteristics of Compact Heat Exchangers with Microchannels (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Utamura, Y. Kato, K. Nikitin, T. L. Ngo and T. Ishizuka
  • 学会等名: Proc. 5^<th> Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS5)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20061126-29
• [学会発表] Steam Condensing-Liquid CO_2 Boiling Heat Transfer in a Steam Condenser for a New Heat Recovery System (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Nikitin, Y. Kato and T. Ishizuka
  • 学会等名: Proc. 6^<th> Int'l. Conf. on Boiling Heat Transfer
  • 発表場所: Spoleto, Italy
  • 年月日: 20060507-12