マイクロチャンネルを利用した高性能コンパクトエバポレータの開発

使用微通道开发高性能紧凑型蒸发器

• 批准号: 06750204
• 负责人: 廣田 真史
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750204/
• 关键词: マイクロチャンネル; 気液二相流; エバポレータ; 表面張力; 粘性係数; ボイド率; 圧力損失; 流動様式

本研究では,従来のエバポレータに用いられている偏平冷媒流路をマイクロチャンネル化した場合の蒸発伝熱特性を実験的に調べ,流路の小型化有効性について検討することを目的とした.本年度は,伝熱性能の予測に重要となる流路内の断熱系気液二相流の流動特性を実験的に調査した.実際のコンパクトエバポレータへの応用が可能な範囲で,断面寸法を系統的に縮小させた偏平細管(マイクロチャンネル)を試作し,流路内の窒素-エタノール系気液二相流の流動状況を観察した.試作流路は,流路幅を10mmに固定し,流路間隙を0.2mm,0.5mm,0.7mm,1.2mm,2.0mmの5通りに変化させた.また,エバポレータでは,新型冷媒への転換にともない,液体の物性値が流路内のの流動特性に及ぼす影響も把握しておく必要がある.そこで,エタノール水溶液の濃度を調節して,表面張力および液粘性を変化させ,液物性が気液二相流動特性に及ぼす影響も検討した.実験の結果,流路内のボイド率分布は液体の表面張力及び粘性の変化に強く影響され,表面張および粘性の減少に伴い,ボイド率は増加することが明らかとなった.流路間隙を狭くするほどボイド率は増加することから,冷媒流路のマイクロチャンネル化に伴い伝熱壁面上の液膜が薄くなり,蒸発伝熱の促進が期待できる可能性があることを見いだした.また,流動抵抗も流路間隙および液物性値の影響を強く受けることが明らかとなった.一般に,液流速が高い場合には,流路内の流動抵抗は液体の粘性が高いほど大きくなるが,液流速の減少に伴い粘性の効果が薄れ,表面張力の影響が顕著になる.こうした傾向は,流路間隙が大きいほど強く現れるようである.さらに,流路間隙を減少させると,マルチネリパラメータで整理した二相流時の摩擦損失倍数が小さくなる傾向が観察された.

This study aims at adjusting the heat transfer characteristics of the refrigerant flow path in the case of heat transfer and miniaturization of the refrigerant flow path. This year, the prediction of heat transfer performance is important. The flow characteristics of two-phase flow of heat transfer system in flow path are investigated. In fact, the cross-section method is used to systematically reduce the size of the thin tube, and the flow condition of the two-phase flow of the gas-liquid system in the flow path is observed. Test flow path, flow path width is fixed at 10mm, flow path gap is 0.2 mm, 0.5 mm, 0.7 mm, 1.2 mm, 2.0 mm and 5 channels are changed. In this paper, we discuss the influence of the physical properties of the liquid on the flow characteristics in the flow path and the change of the new freon. In this paper, the influence of the concentration of the aqueous solution on the surface tension and viscosity of the liquid is discussed. As a result, the distribution of viscosity in the flow path is strongly influenced by the change of surface tension and viscosity of the liquid, and the decrease of surface tension and viscosity is accompanied by the increase of viscosity. Flow path gap is narrow, the rate of heat transfer increases, the liquid film on the hot wall is thin, and the possibility of heat transfer promotion is expected. The flow resistance is strongly influenced by the gap in the flow path and the physical properties of the liquid. In general, when the liquid velocity is high, the flow resistance in the flow path is high, the viscosity of the liquid is high, the viscosity is thin, and the effect of surface tension is small. The flow path gap is large and strong. In addition, the flow path gap decreases, and the friction loss multiple tends to decrease when the two-phase flow is arranged.

项目成果

Fujita,H.and Hirota,M.: "Gas-Liquid Flows in Flat Channels with Small Channel Clearance" Proc.Int.Conf.Multiphase Flows-95,Kyoto. (1995)

Fujita,H. 和 Hirota,M.：“具有小通道间隙的平坦通道中的气液流动”Proc.Int.Conf.Multiphase Flows-95，京都。