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

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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。