多成分混合冷媒を用いた高性能蒸気圧縮式ヒートポンプシステムの開発

使用多元混合制冷剂开发高性能蒸汽压缩热泵系统

• 批准号: 08225214
• 负责人: 小山 繁
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyushu 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08225214/
• 关键词: 蒸気圧縮式ヒートポンプ; 二成分混合冷媒; プレートフィン凝縮器; プレートフィン蒸発器; HFC134a; HCFC123; 予測計算法; エクセルギー解析

本研究では、地球環境破壊に関与しない二種類以上の新作動媒体を混合して得られる多成分作動媒体を従来の単一成分作動媒体に替えて蒸気圧縮式ヒートポンプシステムに使用するための基盤技術の提供を目的として、これまでHFC134a/HCFC123系二成分混合冷媒を作動媒体とした、圧縮機、プレートフィン凝縮器、膨張弁及びプレートフィン蒸発器からなる蒸気圧縮式ヒートポンプ実験装置を用いて、サイクル実験とプレートフィン熱交換器の伝熱実験を行ってきた。そして、本年度は、サイクル性能の予測計算に不可欠な混合冷媒のプレートフィン熱交換器内の凝縮及び蒸発伝熱特性の予測計算法の開発、並びに熱交換器内のエクセルギー解析を行い、以下の成果を得た。(1)凝縮器については、蒸気バルクは飽和で、液バルクは過冷であり、気液界面でのみ相平衡の関係が成り立つとして、冷媒側の熱及び物質収支式と熱源水側の熱収支式を組み合せて解き、局所の蒸気バルク、バルク及び気液界面の状態、熱流束、平衡クオリティ及び凝縮質量流束の分布を示し、二成分混合冷媒の凝縮特性を明らかにした。(2)蒸発器については、冷媒側伝熱特性をクオリティが0.8以下の二相域、クオリティが0.8以上1未満の噴霧域及び蒸気単相域に分けて、かつ冷媒側の圧力損失を考慮した予測計算モデル考案し、純冷媒及び混合冷媒の伝熱特性の予測計算結果の妥当性を実験結果との比較で確認した。(3)熱交換器内のエクセルギー解析を試み、凝縮器においては熱源水温度変化によってエクセルギー損失を最小とする冷媒組成比が異なること(が小さい場合は純冷媒のが最小、が大きい場合はある組成比の混合冷媒のが最小)、蒸発器においては=5〜15Kの範囲では圧力損失の影響により純冷媒のエクセルギー損失が混合冷媒に比して小さいことを示した。

This study で は, the earth's environment 壊 に masato and し な い two kinds of dynamic media を の new hybrid し て have ら れ る multicomponent actuation media を 従 to の 単 actuation media に as an ingredient for え て steamed 気 圧 shrinkage type ヒ ー ト ポ ン プ シ ス テ ム に use す る た め の を purpose as base plate technology の と し て, こ れ ま で HFC134a/HCFC123 is twenty percent Mixed refrigerant を actuation media と し た, 圧 shrink machine, プ レ ー ト フ ィ ン condensation, bulk chemical and び プ レ ー ト フ ィ ン 発 steamer か ら な る steamed 気 圧 shrinkage type ヒ ー ト ポ ン プ be を 験 device with い て, サ イ ク ル be 験 と プ レ ー ト フ ィ ン heat exchanger の 伝 hot be 験 を line っ て き た. そ し て, this year's は, サ イ ク ル の performance can be calculated に not owe な mixed refrigerant の プ レ ー ト フ ィ ン の within the heat exchanger steam condensation and び 発 伝 thermal characteristics の to の 発, and calculation method of measuring び に heat exchanger in の エ ク セ ル ギ ー parsing を い, the following た を の achievements. (1) condensation に つ い て は, steamed 気 バ ル ク で は saturation, liquid バ ル ク は supercooling で あ り, 気 liquid interface で の み phase equilibrium の fasten masato が into り stand つ と し て, refrigerant side の hot and び substances 収 supported と heat source water side heat の 収 supported を group み close せ て き, bureau の steamed 気 バ ル ク, バ ル ク and び 気 の interface state, heat flow, balance beam ク オ リ テ ィ and The <s:1> distribution of the び condensation mass flow beam を indicates that the <s:1> condensation characteristics of the two-component mixed refrigerant are を and ら ら に た た た た. (2) 発 steamer に つ い て は, thermal characteristics of refrigerant side 伝 を ク オ リ テ ィ が 0.8 following の two-phase domain, ク オ リ テ ィ が 0.8 + 1 not against の steam spray field and び 気 単 phase domain に points け て, か つ の refrigerant side pressure loss を consider し た be calculated モ デ し ル test case, pure refrigerant and び mixed refrigerant の 伝 thermal characteristics の to measuring results の justice を be 験 The result is that と と compares で and confirms that た. (3) heat exchanger の エ ク セ ル ギ ー parsing を try み, condensation に お い て は heat water temperature variations change に よ っ て エ ク セ ル ギ を ー loss minimum と す る refrigerant composition than が different な る こ と (が small さ い occasions は pure refrigerant の が minimum, large が き い occasions は あ る composition than の mixed refrigerant の が minimum), steamed 発 に お い て は = 5 ~ 15 k の van 囲 で は の impact pressure loss に よ り pure refrigerant の エ ク セ ル ギ ー loss が mixed refrigerant に than し て small さ い こ と を shown し た.

项目成果

小山 繁、屋良朝康: "2成分混合冷媒用プレートフィン凝縮器の伝熱特性の予測計算法" 第30回空気調和・冷凍連合講演会講演論文集. 149-152 (1996)

Shigeru Koyama、Tomoyasu Yara：“二组分混合制冷剂板翅式冷凝器传热特性的预测计算方法”第30届空调制冷协会会议记录149-152（1996）。

屋良朝康、廣石晃久、小山繁: "混合冷媒HFC134a/HCFC123のプレートフィン蒸発器内の熱伝達特性" 第34回日本伝熱シンポジウム.(1997年5月). (発表予定).

Tomoyasu Yara、Akihisa Hiroishi、Shigeru Koyama：“板翅式蒸发器中混合制冷剂 HFC134a/HCFC123 的传热特性”第 34 届日本传热研讨会（1997 年 5 月）。

S.Koyama,T.Yara,K.Kuwahara: "An Experimental Study of a Vapor Compression Heat Pump System Using Non-Azertropic Refrigerant Mixtures" Proceedings of Third KSME/JSME Thermal Engineering Conference. 3. 433-438 (1996)

S.Koyama、T.Yara、K.Kuwahara：“使用非均沸制冷剂混合物的蒸汽压缩热泵系统的实验研究”第三届 KSME/JSME 热工会议论文集。