ヒートポンプ熱交換器の着霜回避にむけたスラッシュ相の流動・伝熱特性の解明

阐明泥浆相的流动和传热特性，以避免热泵热交换器中结霜

基本信息

批准号：
07750222
负责人：
中別府修
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750222/
关键词：
スラッシュ凝固過冷却伝熱デンドライトフラクタル

项目摘要

本研究では、スラッシュ相の生成過程における伝熱特性,さらに生成される氷の特徴を解明するため,次の実験的研究を行った.試験容器内に,水と水より重い非水溶性の冷媒を入れ,冷媒を循環させる.冷媒は外部で熱交換され-10℃に冷やされ,容器底面から噴流として容器内に流入する.容器内部の冷媒と水は,噴流により攪拌され除熱され,温度が低下する.水温は一度-2℃程度の過冷状態を示した後,氷晶が発生し0℃となる.この後は,水温は0℃を維持し,氷の量が増加する.この時の熱伝達率を,氷が発生するまでは水温の変化から,また,氷が発生した後は,容器内にヒ-タを入れ氷を融解するのに必要な熱量を測ることで氷の量を測定し求めた.この結果,噴流の熱伝達率は,通常の平板への衝突噴流熱伝達による値より大きく,噴流が水の内部へ進入して伝熱面積が増加する事を示していた.また,氷が発生すると熱伝達率が氷の発生前より約2倍に上昇し,氷の量が増加するに連れて熱伝達率が低下することが分かった.発生する氷については,高倍率のCCDカメラを通して観察した結果,噴流部で直接水が低温の冷媒に接触して発生するのは1mm以下の径の扁平な氷であり,生成時に持っていた突起や六角形構造は,0℃の水中ですぐに無くなり,曲率の小さい構造となること,水と冷媒が接触している界面には先端部が樹枝状の薄い氷が連続的に生成することが分かった.また,発生する氷の形状を定量的に評価するためフラクタル次元の概念を使用し,過冷度が増加すると,氷晶の複雑さが増加し,フラクタル次元が増すことが示された.

在这项研究中，进行了以下实验研究，以阐明在斜线相生产过程中的传热特性和生成的冰的特征。一种比水重的水溶剂制冷剂，并在测试容器中循环。制冷剂在外面进行热交换并冷却至-10°C，然后从容器底部作为射流流入容器中。容器内的制冷剂和水被射流搅拌并去除，导致温度下降。水温度曾经在约-2°C下过冷，然后产生冰晶并达到0°C。此后，将水温保持在0°C，冰的量增加。此时的传热速率是通过改变水温直至产生冰的，以及通过将加热器插入容器中所需的热量来确定的。结果，射流的传热速率由撞击射流热传递到正常平板上确定。发现射流进入水，传热区增加。此外，当产生冰时，传热速率的增加是产生冰之前的两倍，并且随着冰的增加，传热速率降低。至于产生的冰，通过高放大的CCD摄像头进行观察，直径小于1毫米的冰的产生的冰被发现是平坦的冰，直径小于1毫米，突起和六边形结构在0°C下迅速在水中迅速消失，并且在较小的层面上迅速消失。水和制冷剂正在接触。此外，分形维度的概念被用来定量评估产生的冰的形状，并表明当冰层增加时，冰晶体的复杂性会增加并且分形维度增加。