報告書番号

M09011

タイトル（和文）

CO2ヒートポンプ用熱交換器の高性能化に関する検討－第三報：内面フィン付管CO2伝熱及び流動特性の計測とその評価－

タイトル（英文）

Study for high performance CO2 heat exchanger. 3rd report : Experimental Study and Evaluation in CO2 flow boiling heat transfer and Pressure drop in inner fin tubes

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

CO2 ヒートポンプ給湯機の蒸発器を高性能、かつ、コンパクトにするためには、蒸発現象を理解し、熱伝達率を向上させることが重要である。これまでに、電力中央研究所と住友軽金属工業は、水平平滑伝熱管内の蒸発熱伝達率が高質量速度で急激に低下すること等を明らかにしてきた。ヒートポンプの熱交換器において、伝熱促進を図るためには内面フィン付管を用いることが多く実施されてきたが、CO2に関しては使用できる有効な基礎データが少なかった。そこで、複数のフィン形状を持つ伝熱管の流動特性と伝熱特性を明らかにするとともに、相反する圧力損失と熱伝達率を一つの指標で評価できる方法を考案した。実験、及び、評価の結果、フロンでは伝熱促進効果の低い三角フィン、フロンでは伝熱効果が高いスリムハイフィンともにCO2では効果が高いことが明らかとなった。

概要 （英文）

CO2 heat pump water heater ``ECO CUTE'' which was commercialized in 2001 has high potential for energy conservation and greenhouse abatement. In Japan, 2 million shipments were attained in Sept. 2009. In order to develop higher performance and smaller size ECO CUTE, it is important to develop compact and high efficient evaporator. CRIEPI and Sumitomo Light Metal jointly work on this study. In our previous study, we clarified experimentally heat transfer coefficient of CO2 flow boiling in smooth cupper tube has a peak at about 400 kg/(m2s). In this study, various kind of inner fine fin tubes was selected as a heat transfer enhancement method and heat transfer coefficient and pressure drop were measured by experiment. As results, it has been understood that heat transfer coefficient of inner-fin tube is higher than that of smooth tube, especially heat transfer coefficient decrement at high mass velocity region is disappeared. Moreover, we propose new evaluation method which based on heat transfer simulation. The method can evaluate merits of inner fin tubes by only one temperature index. We select the heat exchanger outlet saturation temperature as the temperature index. Using the method, it was clarified that not only slim high fin but also triangle fin is effective for CO2 flow boiling heat transfer.

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