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流れの不安定現象を利用する高性能伝熱面の開発に関する基礎研究

利用不稳定流动现象开发高性能传热表面的基础研究

基本信息

批准号：
01603523
负责人：
鈴木健二郎
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

一般に熱交換器の設計や作動条件の設定において、伝熱量の増大にはレイノルズ数を高くするのが得策であるのに対し、流体の持つ熱の回収率を向上させるには、スタントン数を大きくするためにレイノルズ数の低下を計ることが有利である。とくに排熱回収用の熱交換器では、両者のバランスを考慮することが必要であり、中間レイノルズ数を選択し、かつ伝熱促進を計ることが望ましいと考えられる。本研究では中間レイノズル数域で使用する高性能伝熱面の開発を目指して、後流の蛇行や渦例の形成といった流れの不安定現象を積極的に利用することの可能性について、対象をオフセットフィン型熱交換器に絞って検討を行った。開水路に5段オフセットフィン列拡大2次元モデルを設置して可視化実験を行った結果、以下の知見を得た。フィン厚さ基準レイノルズ数を増加させると、フィン後流中の流脈は定常状態から蛇行をはじめ、やがて渦に巻き込まれる。渦の発生周波数はフィン厚さ基準レイノルズ数およびフィンピッチに依存する。フィンまわりの流れと類似の系である角柱を挿入した平行平板間非定常流れに対して行った数値解析結果は、非定常なカルマン渦が発生し、それが対向する壁側に移動すること、カルマン渦の発生にともない壁渦が発生し、その発生位置で熱伝達率が極大値をとることを示す。この伝熱促進の原因は統計的にみるとu、v、θの相関値uv、vθが零でないある値をとることにあると思われる。鉛直縦型風洞にタンデム型平板列を設置して速度変動および温度変動の同時測定を行った結果、一様流中のタンデム型平板列の下流段平板近傍においてuv、vθの値は上述の数値解析結果と同様の傾向を示した。したがって、オフセットフィンにおける不安定流動によりもたらされる伝熱促進も類似の機構によると推定される。

General heat exchanger design and operating conditions, increase in heat transfer rate, increase in heat transfer rate, increase in Heat exchanger for heat rejection and recovery is necessary to consider the number of intermediate heat exchangers selected and the heat promotion design. This study aims at the development of high performance heat transfer surfaces in the intermediate heat exchanger number domain, the formation of meandering vortices in the afterflow, and the active utilization of unstable phenomena in the afterflow heat exchanger. The following insights are obtained from the results of setting up and visualizing the 5-section Offisettin column with a large 2D monitor on the boiling water road. The number of reference lines increases, and the flow in the rear flow changes from steady state to serpentine state. The number of cycles generated by the vortex is dependent on the number of cycles generated by the vortex The numerical analysis results of unsteady flow between parallel plates in a similar system show that unsteady vortices are generated, and wall vortices are generated and moved in opposite directions. The reason for this heat promotion is that the correlation between u, v, θ and uv, vθ is zero. The results of simultaneous measurement of velocity and temperature variations in the vertical wind tunnel are shown in the same way as the results of numerical analysis in the downstream section of the vertical wind tunnel. The flow of heat is unstable, and it is assumed that the heat is promoted by similar mechanisms.