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2015 年度 実績報告書

微細翼型チューブを利用したヒートポンプ用高性能気液熱交換器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25420154
研究機関金沢大学

研究代表者

大西 元  金沢大学, 機械工学系, 助教 (80334762)

研究分担者 多田 幸生  金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20179708)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード熱交換器 / 翼型チューブ / 熱伝達 / 気液二相流 / 冷凍空調 / ヒートポンプ
研究実績の概要

ヒートポンプ技術のさらなる高性能化・高効率化が,エネルギー有効利用の観点から求められている.その実現に向けた重要な要素技術の1つは気液熱交換器の小型・高性能化である.そこで本研究では,微細翼型チューブ熱交換器を提案し,気相側の伝熱性能を向上するために各パラメータの及ぼす影響を追究する.また,冷媒用流路はさらなる細径化が必要となるので,冷媒側細径流路内の相変化伝熱特性に対する検討を行う.そして,コンパクトな高効率ヒートポンプ技術を確立するための知見を得ることを目的とする.本年度は,引き続き提案する微細翼型チューブ熱交換器を対象に,気相側伝熱性能のさらなる向上を目的に,各種パラメータが伝熱特性に及ぼす影響を数値解析的に詳細に検討した.まずは前年度に提案した拡張前後縁部を設けた微細翼型チューブ熱交換器を非定常法を用いた実験により妥当性の評価をした結果,数値結果と定量的に概ね一致することが確認できた.次に,数値解析的にこの熱交換器の気相側伝熱性能を固体内熱伝導を考慮して総合的に追究した.そして,種々のパラメータが固体―流体熱連成を考慮した熱流動特性に与える影響を検討した結果,最適な条件が明らかとなった.また,前年度に引き続き微細翼型チューブ熱交換器を模擬した微細フラットチューブ熱交換器の低温空調環境下における気相側着霜伝熱特性を実験的に評価し,耐着霜性向上に向けた有用な知見を得た.さらに,翼型チューブの細径流路内冷媒の相変化を伴う熱流動特性を把握するために,まずは細径単管内の冷媒蒸発特性について実験的に検討した.その結果,乾き度の高い領域では急激に熱伝達率は低下することや,圧力損失特性は既存の相関式に近いことが示された.また,冷媒の相変化を伴う数値解析コードの開発に成功し,相変化伝熱機器内の熱輸送特性で有効性を評価するとともに,実験結果と定性的に一致することが確認された.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 空調用フィンレスフラットチューブ熱交換器のチューブ配列が着霜下の伝熱性能に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      大西 元,島本貴裕,多田幸生
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [学会発表] NUMERICAL STUDY ON HEAT TRANSPORT CHARACTERISTICS IN OSCILLATING HEAT PIPE UNDER SMALL TEMPERATURE DIFFERENCE2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Onishi, Katsuya Sawairi and Yukio Tada
    • 学会等名
      First Pacific Rim Thermal Engineering Conference
    • 発表場所
      Hawaii's Big Island, USA
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 自励振動型ヒートパイプ内蔵フィンの高性能化に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      坂林浩次,大西 元,多田幸生
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-10-24 – 2015-10-25
  • [学会発表] 空調用フィンレスフラットチューブ熱交換器の着霜下の伝熱性能に関する実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      島本貴裕,大西 元,多田幸生
    • 学会等名
      2015年度日本冷凍空調学会年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-21 – 2015-10-23

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公開日: 2017-01-06  

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