次世代冷媒の流下液膜蒸発の熱伝達と流動特性に関する基礎研究

新一代制冷剂降膜蒸发传热及流动特性基础研究

• 批准号: 21K04497
• 负责人: 地下 大輔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04497/
• 关键词: 流下液膜蒸発; 蒸発熱伝達; 流動様相; 次世代冷媒; 混合冷媒; 熱伝達

満液式蒸発器に比べて冷媒使用量の削減が期待でき，低熱負荷条件でも優れた蒸発熱伝達特性が期待できる流下液膜式蒸発器において、冷媒の熱伝達および流動特性は冷媒流量，熱流束，冷媒物性等によって大きく変化する．流下液膜式蒸発器の熱設計のためには冷媒の熱伝達に及ぼす冷媒流量，熱流束，冷媒物性の影響を明らかにするとともに，熱伝達特性を高精度に予測する手法が必要となる．本研究では流下液膜の流動様相の可視化および伝熱実験により，環境負荷の小さい次世代冷媒の流下液膜蒸発の熱伝達および流動特性の実験的解明を目指す．2022年度は，地球温暖化係数の小さいHFO1234ze(E)を主とする2成分混合冷媒を対象に，水平管外を流下する液膜の蒸発流動様相の観察を行うとともに，熱伝達特性に及ぼす冷媒流量，熱流束の影響について明らかにした．混合冷媒の熱伝達率は，熱流束の増加に伴い気泡の発泡点密度が増加し，純冷媒と同様に増大した．露点と沸点の異なる混合冷媒の熱伝達率は，熱流束が高い場合には純冷媒に比べて低い値を示したが，熱流束が低い場合には純冷媒と同等あるいはわずかに高い値を示した．さらに，気液界面の表面波，気泡の生成・崩壊，液膜の消失を伴う乾き部の発生の様子を観察可能な垂直平面を流下する液膜流動様相の可視化および伝熱評価装置を製作し，HFO1234ze(E)の液膜流動様相の可視化および熱伝達特性に及ぼす冷媒流量，熱流束の影響について明らかにした．高熱流束条件では気泡サイズが増大し熱伝達率が増大するものの，冷媒流量が小さい場合には乾き部が発生し熱伝達率は低下した．

与全液体蒸发器相比，可以预期的蒸发剂可以减少使用的制冷剂量，即使在低热载荷条件下，它也可以提供出色的蒸发热传递特性，冷热液的热传递和流动性特征，蒸发剂的蒸发剂，冰箱流量，热量，热量，降低了降低的速度，降低了液体，质量为降低，质量为降压，以及降低的速度，以及降低的速度，以及降低的热量，降低了热量，降低了液体的降低。为了阐明制冷剂流速，热通量和制冷剂物理特性对制冷剂传热的影响，并以高精度预测传热特性。这项研究旨在可视化下游液体膜的流动方面，并实验解释下游液膜蒸发下一代制冷剂的热传递和流动特性，这具有较低的环境影响。在2022财年，我们观察到流动在水平管道外的液膜的蒸发流量模式，主要是HFO1234ZE（E），该液体具有较小的全球变暖潜力，还阐明了制冷剂流量和热量输热对热传递特性的影响。混合制冷剂的传热速率随热通量的增加而增加，气泡的泡沫点密度增加，类似于纯制冷剂的泡沫密度。与纯制冷剂相比，当热通量高时，混合制冷剂的传热系数和沸点较低，但是当热通量低时，热通量相等或略高于纯制冷剂。此外，我们制造了一种设备，用于可视化和传热评估沿垂直平面流动的液体膜流量模式，其中表面在气体液体界面处波浪，空气气泡的产生和塌陷以及干燥区域的发生以及液体膜消失伴随着干燥区域的发生，并阐明了液体流量和热量液体的液体效果3的效果。传热特性。尽管气泡尺寸在高热通量条件下增加，并且热传递速率增加，但是当制冷剂流速很小时，产生干燥的零件并降低热传递速率。

项目成果

流下液膜蒸発の局所熱伝達特性に関する実験

降膜蒸发局部传热特性实验

• 发表时间: 2021
• 作者: 瀬田 晴明 ; 丸 祐介 ; 佐藤 哲也 ; 松本 和真;中村凜太朗，村田保弘，赤田郁朗，地下大輔，井上順広
• 通讯作者: 中村凜太朗，村田保弘，赤田郁朗，地下大輔，井上順広