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Thermal design and optimization of a low temperature exhaust heat recovery heat exchanger for marine engines by next generation low GWP working fluids

采用下一代低 GWP 工作流体对船用发动机低温废热回收热交换器进行热设计和优化

基本信息

批准号：
20H02364
负责人：
井上順広
金额：
$ 11.23万
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 (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、船舶搭載機器のみならず民生用エネルギー消費の6割を占める冷凍空調・暖房給湯需要の高効率・省エネ化にも応用できる新規に開発された高温用作動媒体であるR1233zd、R1234ze、R1336mzz、R1224ydおよびそれら混合作動媒体のミニチャンネル熱交換器内の凝縮・蒸発伝熱特性および圧力損失、流動様式などの基礎特性を把握し、流路構成・形状の最適化の指針を得ることを目的としている。研究3年目である2022年度は、次世代低GWP作動媒体R1233zd、R1234ze、R1336mzz、R1224ydおよびその混合作動媒体の蒸発・圧力損失データの取得を行った。昨年度までの研究で取得したR245faやR245faを主成分とするR245fa/R134およびR245fa/R1234ze(E)混合作動媒体の平滑管・各種溝付管の凝縮・蒸発伝熱特性および圧力損失を基準値として、それらの代替である次世代低GWP作動媒体のミニチャンネル熱交換器内の凝縮・蒸発伝熱特性および圧力損失などの基礎特性を検討した。また、従来熱交換器の細径伝熱管内のデータ取得を同様の代替冷媒で行い比較し、積層型マイクロチャンネル熱交換器の優位性を実証し、流路構成・形状の最適化の指針の方向性を示した。同時に伝熱特性とミニチャンネルの流路構成・形状との相互関係および物理現象を検証するための可視化セクションの製作・測定を進め、種々の実験条件で流動様相の観察、解析を行った。（分担者１）作動媒体R245faおよびその代替となる次世代低GWP作動媒体R1233zd，R1336mzz，R1224ydを用い, 高温ヒートポンプシステムに積層型マイクロチャンネル熱交換器を使用した性能解析を行った。（分担者２）比較基準の従来径管の流動可視化実験を行い、計測・解析を行った。また、代替冷媒の凝縮・蒸発実験を行った。

This study aims to develop new regulations for the development of high temperature dynamic media such as R1233zd, R1234ze, R1336mzz, R1224yd, etc. Condensation, evaporation and thermal characteristics in heat exchangers for marine applications. The basic characteristics of the flow pattern, the structure of the flow path, the optimization of the shape, and the purpose are grasped. The research aims at the development of hybrid motion media with low GWP R1233zd, R1234ze, R1336mzz and R1224yd in 2022. Last year's research obtained R245fa and R245fa as principal components, R245fa/R134fa and R245fa/R1234ze (E) as benchmark values for the condensation, heat transfer and pressure loss of smooth tubes and various channel tubes for hybrid actuators. The basic characteristics of condensation, evaporation and pressure loss in heat exchangers are discussed. Comparison of the performance of the heat exchanger of the multilayer type, optimization of the flow path configuration and orientation of the pointer, and comparison of the performance of the heat exchanger of the multilayer type, optimization of the flow path configuration and the orientation of the pointer At the same time, thermal characteristics, flow path composition, shape, correlation, physical phenomenon detection, visualization, production, measurement, species, implementation conditions, flow phase observation, analysis, etc. (Contributor 1) Operating medium R245fa (Contributor 2) Flow visualization of the incoming pipe of the comparison standard, measurement and analysis The condensation and evaporation of Freon can be carried out.