非共沸混合冷媒R114/R113の水平二重管環状部における凝縮 : 圧力降下と物質伝達の整理

概要

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蒸気圧縮式ヒートポンプ、冷凍機の成績係数向上させることのできる作動媒体として、非共沸2成分混合冷媒が有望視されており、最近その凝縮熱伝達に関する研究が開発に行われている。非共沸2成分混合冷媒が凝縮する際には、低沸点蒸気が不凝縮ガスと類似な挙動を示すため、熱伝達係数が単成分蒸気に比べて低下する。したがって、この冷媒を用いる凝縮器については液膜の伝熱促進とともに混合気の物質伝達促進をはかる必要がある。著者らは伝熱促進管の一種であるワイヤフィン付きコルゲート管を内管とする水平二重管の環状部における冷媒R11およびR113ならびに非共沸混合冷媒R114/R113の凝縮な関する一連の実験を行い、圧力降下と熱伝達の特性を明らかにした。R114/R113に関する第1報では液膜の伝熱特性がR113の場合と同一であると仮定して、混合気相の物質伝達係数を求め、円管上の強制対流凝縮理論から導かれた無次元パラメータを用いてデータ整理を行った。また、圧力降下の摩擦成分は純冷媒に対する実験式によって良好に整理できることを示した。第2報では、第1報の内管とフィン配列が多少異なる内管を使用し、外管内径を2種類に変化させて混合気相の物質伝達特性をより詳細に調べた。その結果、第1報で得られた物質伝達の式は凝縮質量流束の影響をよく表現するが、質量速度の影響および予測精度に関しては十分でないことが明らかになった。本報では、管内の乱流熱・物質伝達に関する従来の実験および理論解析の結果をもとにして、より一般性のある物質伝達の整理式を導く。また、圧力降下の摩擦成分の整理法についても検討する。なお、記号表中には本報で用いる主な記号のみ列挙する。その他の記号は第2報と同一である。Frictional pressure gradient and vapor phase mass transfer correlations were developed for condensation of nonazeotropic refrigerant mixture R114/R113 in the annuli of horizontal double tubes with an enhanced inner tube. The frictional pressure gradient data were correlated fairly well by a previously developed empirical equation for condensation of pure refrigerants. The vapor phase mass transfer correlation was based on the previous results for turbulent flow in smooth and rough tubes with and without surface suction. For given conditions of vapor and tube wall, the heat transfer coefficient can be calculated by using the correlations for the vapor phase mass transfer coefficient and the heat transfer coefficient for the condensate film. The calculated values agree with the measured data to a mean absolute deviation of 14.3%.
一般社団法人日本機械学会の論文
1991-03-25

非共沸混合冷媒R114/R113の水平二重管環状部における凝縮 : 圧力降下と物質伝達の整理

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