2015 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25420154
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
大西 元 金沢大学, 機械工学系, 助教 (80334762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田 幸生 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20179708)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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．
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