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少量の潤滑油を混入した超臨界流体の伝熱特性の実験測定と理論解明

掺有少量润滑油的超临界流体传热特性的实验测量与理论阐明

基本信息

批准号：
18860021
负责人：
党超鋲
金额：
$ 1.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、超臨界圧CO_2への潤滑油(CO_2と部分相溶性あるのPAGオイル)の二相分離状態、流れパターンおよび熱伝達率、圧力損失特性について可視化観察、実験測定を実施し、その超臨界圧条件における潤滑油の挙動を明らかにすることが目的である。また、自由界面数値解析手法を用いて、超臨界状態における流動様式の遷移を理論的に解明し、潤滑油が混入した状態での流動及び伝熱特性を系統的に把握することを試みしている。19年度には前年度の実験測定、可視化研究および理論解析、数値計算の成果を踏まえて、高性能の内面溝付け管に対する潤滑油の影響を実験的に調べた。伝熱管の内径は2mm、リード角は0°と6.3°、面積拡大率は2だった。広い実験条件におけるオイルとリード角の影響を検討し、主な結論以下のように纏めた。(1)純冷媒の場合、溝付け管の熱伝達率は全体的に平滑管の約2倍になる;また、質量流束の増加と圧力の低下につれ、リード角6.3°の伝熱管が0°の伝熱管より熱伝達率が少し大きくなる傾向がみられる;(2)オイル濃度1%の場合、高温側領域にリード角の影響が小さい;低温側にリード角6.3°のほうは熱伝達率が大きい;(3)オイル濃度3%以上の場合、低温側と比べ、高温側の伝熱低下が大きい、ただし、オイル濃度、リード角によらずほぼ一定な値になる;(4)温度上昇につれ、オイル膜の熱抵抗が大きくなる、オイル膜が厚くなることを意味している;(5)リード角6.3°と比べ、0°のほうがオイル膜の熱抵抗が大きくなる。ただし、オイル濃度3%以上の場合差が小さい;(6)質量流束が大きい場合、オイル膜の熱抵抗が小さくなる。オイル膜が薄くなっていることを意味している;(7)リード角による圧力損失の影響は小さい.今後は、溝付け管における可視化研究および数値シミュレーションを行う予定である。

This study aims at visualizing and measuring the two-phase separation state, flow rate, heat transfer rate, pressure loss characteristics of supercritical CO_2-containing lubricating oil (CO_2-PAG), and clarifying the behavior of lubricating oil under supercritical pressure conditions. The analysis method of free interface value is used, the theoretical explanation of flow mode in supercritical state, the flow and thermal characteristics of lubricating oil in mixed state are tried. In 2019, the results of practical measurement, visual research, theoretical analysis and numerical calculation were studied, and the influence of lubricating oil on high-performance inner groove pipe was adjusted. The inner diameter of the heat pipe is 2mm, the angle is 0° to 6.3°, and the area ratio is 2 °. The main conclusions are as follows: (1)In the case of pure Freon, the heat transfer rate of the channel tube is about 2 times that of the smooth tube as a whole; the increase of mass flow beam and the decrease of pressure, the angle of 6.3° and the heat transfer rate of 0° and the heat transfer rate of 0° tend to be small and large;(2) in the case of 1% concentration of Freon, the effect of the angle of 6.3° and the heat transfer rate of 6.3° on the low temperature side are small;(3) When the temperature concentration is more than 3%, the heat drop on the low temperature side is larger than that on the high temperature side;(4) When the temperature rises, the heat resistance of the film is larger than that on the high temperature side;(5) When the temperature rises, the heat resistance of the film is larger than that on the low temperature side;(5) When the temperature rises, the heat resistance of the film is larger than that on the high temperature side. (6) The thermal resistance of the film is small when the mass flux is large. (7) The influence of pressure loss is small. In the future, the visualization of the channel management system will be studied.