超音波照射による吸収/蒸発を伴う流下液膜内熱・物質移動の促進

通过超声波辐射吸收/蒸发促进下降液膜内的传热和传质

• 批准号: 04650850
• 负责人: 松田 仁樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650850/
• 关键词: 伝熱促進; 超音波; 傾斜流下液膜; 吸収式ヒートポンプ

吸収式ヒートポンプの高性能化において本質町に重要となる吸収・蒸発を伴う熱・物質移動促進に対して有効と考えられる超音波照射効果の検討を行った。一般に、液体中に強力な超音波を照射すると、音波の伝搬方向に定常的な流れ、あるいは、音場中に置かれた物体の表面近傍に微小な流れや渦が起こる。また、超音波がある放射エネルギーを起えるとキャビテーション気泡が発生する。以上のような超音波の現象に基づいて、本研究では、超音波を用いることにより熱・物質移動促進を達成することを目的としており、超音波エネルギーを伝熱面近傍に効果的に広範囲で作用させるために、傾斜矩形流路下面の伝熱面裏側に直接接着した超音波素子から照射して実験を行った。実験は、流体としてとりあえずエチレングリコールを用い幅75mm、長さ900mm、傾斜5ﾟのステンレス製矩形流路で、入口液温約25℃の流下液膜流れを形成し、定常になった後、0.1mmK熱電対を用いて伝熱壁面温度、液膜温度と受波器からデジタルオシロスコープに取り込んだ超音波放射エネルギー強度を流体の流れに平行方向に測定した。29.8kHzの超音波照射により放射エネルギー強度は、素子接着位置でかなり強く、さらに伝熱板内を伝達する超音波1波長(約6cm)ごとに強弱が見られた。熱流束3kW/m^2程度、膜レイノルズ数13.3、流量7.1×10^<-2>kg/m^2・sの場合、熱伝達系数は素子取り付け位置で非照射時より約5倍以上の値が得られており、また、その他の放射エネルギーの強い部分で1.5〜2倍程度促進されていた。以上、本研究成果としては、伝熱面振動型で音圧の分布により熱伝達系数に分布が現れ、局所的には比較的大きい伝熱促進が行えることが見いだされた。

High performance of absorption and evaporation is important for heat absorption and mass transfer promotion. In general, strong ultrasonic radiation in liquids, steady flow in the propagation direction of sound waves, small flow near the surface of objects in the sound field, and vortex generation The ultrasonic wave is emitted from the cavity. In this study, the effects of ultrasonic wave on the heat transfer near the heat transfer surface are studied. The ultrasonic wave is used to directly irradiate the heat transfer surface under the inclined rectangular flow path. A rectangular flow path with a width of 75mm, a length of 900mm and an inclination of 5 ° C was used to form a liquid film flow with an inlet liquid temperature of about 25 ° C. After a steady state, a 0.1 mmK thermoelectric flow was used to measure the temperature of the hot wall surface, the liquid film temperature and the intensity of the ultrasonic radiation flow in parallel directions. 29.8 kHz ultrasonic irradiation, radiation intensity, position of the element, intensity, wavelength of ultrasonic radiation in the hot plate (about 6 cm), intensity. When the heat flux is 3kW/m^2, the film thickness is 13.3, and the flow rate is 7.1×10^<-2>kg/m^2·s, the heat transfer coefficient is about 5 times higher than that of the non-irradiation time, and the intensity of the radiation is 1.5 ~ 2 times higher than that of the radiation. The results of this study are as follows: the distribution of sound pressure in the vibration mode of heat transfer surface, the distribution of heat transfer coefficient, and the comparison of heat transfer promotion.