多孔質体を用いた海洋温度差発電用プレート式熱交換器の開発

利用多孔材料开发海洋热力发电用板式换热器

• 批准号: 15K21226
• 负责人: 小山 幸平
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K21226/
• 关键词: 海洋温度差発電; 熱交換器; 沸騰; 伝熱促進

海洋温度差発電は、再生可能エネルギーのひとつであり、利用しても地球環境に影響を及ぼすことがなく、低リスクで安全性が高いため、今後の活躍が期待されている。本研究課題は、海洋温度差発電のコア技術である高効率プレート式熱交換器の開発を目的とする。多孔質体の使用による伝熱面積増加、流れ場の攪拌、発泡点の増加の効果による沸騰熱伝達率増加に着目し、伝熱面上に多孔質体を付与したプレート式熱交換器を開発する。従来の熱交換器と比較し熱通過率を向上させることを主要な研究目標とする。本研究課題で得られる知見により、海洋温度差発電をはじめとする低温度差発電の導入促進、発電システム全体の小型化、発電コストの削減につながり、ひいては、エネルギー問題、地球環境問題の解決に寄与することが期待できる。研究では、多孔質型プレート式熱交換器開発の基礎となるデータの取得が必要となる。そこで、平滑な表面を有する金属板を伝熱面とするプレート式熱交換器を設計、製作し、伝熱特性の調査を行った。作動流体にはフロリナートFC-72を用いた。また、プレート式熱交換器内部を可視化するため、熱交換器外側のカバーに透明なアクリルを用いた。温水により作動流体を熱交換器内で加熱することで作動流体を沸騰させ、測定データから熱通過率を算出した。測定と同時に、透明な熱交換器カバーを通して観察できる沸騰様相の静止画および動画をデジタルカメラで撮影することで可視化し、流動様式線図を作成した。本研究によって、プレート式熱交換器の基本的な熱流動特性を明らかにした。

海洋温度差的发电是可再生能源之一，使用时它不会影响全球环境，并且风险较低且安全性高，因此预计将来会有用。该研究主题旨在开发高效板热交换器，这是海洋温度差异发电的核心技术。专注于由于使用多孔体而引起的传热区域的增加，由于增加了多孔体的传热面积，搅动流场并增加泡沫点，沸腾的传热速率的增加，板型热交换器与施加在热传递表面上的多孔体相处。我们的主要研究目标是与常规热交换器相比提高热传递速率。预计该研究主题中获得的知识将促进低温差异发电的引入，包括海洋温度差异发电，整个发电系统的小型化，降低发电成本以及最终有助于解决能源和全球环境问题。研究将需要获取将作为开发多孔热交换器的基础的数据。因此，在设计和制造传热表面时，具有光滑表面的板型热交换器，研究了传热特性。佛罗里达FC-72用作工作流体。此外，为了可视化板热交换器的内部，将透明的丙烯酸用作热交换器外部的盖子。用热水在热交换器中加热工作流体，并煮沸工作流体，并根据测量数据计算热传递速率。通过使用数码相机拍摄以创建流程式图，可以看到可以通过透明热交换器盖观察的测量，可以通过透明热交换器盖观察的沸腾图案的静止图像和电影。这项研究揭示了板热交换器的基本热流特性。

项目成果

並流型および向流型プレート式熱交換器の流動沸騰特性の比較

顺流与逆流板式换热器流动沸腾特性比较

• 发表时间: 2015
• 期刊: 佐賀大学海洋エネルギー研究センター報告OTEC
• 作者: 小山幸平;中村友哉;有馬博史
• 通讯作者: 有馬博史