ノンフロン自然冷媒に適用される超音速二相流エジェクタの開発

适用于无CFC天然制冷剂的超音速两相流喷射器的研制

基本信息

批准号：
10J07038
负责人：
原田敦史
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,ノンフロン冷媒を使用した高効率の二相流エジェクタサイクルを開発し,空調および冷凍サイクルの効率を向上させることである.本年度は,.特に,二相流エジェクタの内部流動を解明するため,エジェクタ混合部などにおける流動形態である低クオリティ域超音速ミスト流れ場中に発生する衝撃波や膨張波などの現象に焦点を当てた.主な研究内容として、二相流エジェクタを用いた冷凍サイクルの実験装置の製作および高速圧縮性二相流の数値解析を並行して行った.数値解析は,気液相間で行われる熱輸送および質量輸送を考慮した解析モデルを提案し,二相流エジェクタ内に発生する衝撃波や膨張波の特性を調べた.まず,熱緩和現象を伴う流れ場中に発生する空気-水系二成分二相流の斜め衝撃波の特件をCIP法によって解析を行った。熱緩和現象を伴う二相流斜め衝撃波は,輸送過程が凍結および平衡状態の衝撃波角の間に常に存在することなどが明らかにされ,これら結果は,日本冷凍空調学会論文集にて出版された.また,相変化を伴う解析は自然冷媒として実用化が始まっている炭酸ガスを実在気体として扱い,解析を行った.この研究によって,ミスト流中に発生する相変化を伴う二相流斜め衝撃波の基礎的性質が明らかになった.この相変化を伴う圧縮性ミスト流れの解析コードを用いて,二相流エジェクタ内に設置されたノズルより噴出される超音速ミスト流の基礎的性質を数値解析により調べた.この解析により,分散相となる液滴が引き起こす非平衡の効果が噴流に及ぼす影響を明らかにし,この研究結果は機械学会にて発表された.

本研究的目的是开发一种使用无氟制冷剂的高效两相流喷射器循环，并提高空调和制冷循环的效率。为了阐明这一点，我们重点关注冲击波和膨胀波等现象。低质量超音速雾流场中发生的雾流，是喷射器混合段的流动形式。主要研究内容是两相流。我们制作了使用喷射器的实验制冷循环装置，并对高速可压缩两相流进行了数值分析。数值分析是使用考虑气相和液相之间的热传递和质量传递的分析模型进行的。提出了一种两相流喷射器，并研究了两相流喷射器中产生的冲击波和膨胀波的特性。首先，我们研究了空气-水系统二组分两相流中斜向冲击波的特殊特性使用CIP的方法对在伴随热弛豫现象的流场中发生的情况进行了分析。已经阐明，在冻结状态和平衡状态的冲击波角之间总是存在伴随着热弛豫现象的两相对角冲击波，这些结果发表在日本制冷空调工程学会会刊上。另外，将作为天然制冷剂开始实用化的二氧化碳气体作为实际气体进行处理，进行涉及相变的分析。斜相激波的基本性质已经阐明。利用该具有相变的可压缩雾流分析代码，我们研究了从安装在两相流喷射器中的喷嘴喷射出的超音速雾流的基本性质。通过数值分析，我们阐明了液滴作为分散相引起的非平衡效应对射流的影响，并将研究结果提交给了日本机械工程学会。