プレート式熱交換器内の気液二相流に関する実験的研究

摘要

プレート式熱交換器は，単位容積あたりの伝熱面積を大きくすることができるため，熱交換性能を高めるとともに，熱交換器内に保有される冷媒の量を削減できる．そのためプレート式熱交換器を使用することによって，システムのエネルギー利用効率を高めることによるCO_2排出量の削減がなされるとともに，冷媒使用量の削減による温暖化ガスの排出量削減が期待できる．プレート式熱交換器では，波形状に加工された伝熱面を互い違いに重ね合わせて網状の流路が形成され，網状流路を流れる流体が分流·合流を繰り返しながら流れることにより伝熱性能が高くなる．しかしプレート式熱交換器を蒸発器や凝縮器として使用する場合，液分配がその性能に大きく影響する．浅野ら[1]は実用プレート式熱交換器内を流れる空気-水気液二相流を中性子ラジオグラフィ法で観察し，流動観察およびボイド率測定を行っている．また，有馬ら[2]はプレート式熱交換器を模擬した平行平板間のアンモニア沸騰のボイド率測定を画像解析により行っている．本研究では，アクリル板に実用プレート式熱交換器の波形状を加工して網状流路を形成し，空気-水気液二相流の流動観察およびボイド率測定を行った．