地熱バイナリ発電用蒸発器の高性能化に関する研究 −溶射被膜によるプール沸騰伝熱促進−
目的
 |
地熱バイナリ発電では，作動流体の蒸発器にケトル型リボイラが用いられている．発電効率の向上のためには，熱源温度と蒸発温度の温度差を低減し，蒸発圧力の上昇が必要であり，沸騰伝熱促進が求められる．
一方，沸騰遅れがあれば，過熱液層が厚くなり，沸騰気泡が大きく成長し，不均質な流動場となる恐れがある．その場合，自由界面からの大気泡の排出時に蒸気流への液滴飛散が発生し，蒸気タービンの不具合につながる恐れがある．
そこで，速やかな沸騰と均質な流れ場，そして沸騰伝熱促進が求められる．
本研究では，伝熱面への溶射加工による沸騰開始壁面過熱度の低減，沸騰核密度増大による沸騰熱伝達促進，そして小気泡群による均質な沸騰流動場の形成を目的とする．一方，高GWP冷媒からの転換を目指し，HFO系冷媒での沸騰伝熱性能を評価する．
研究内容
水平円管周りプール沸騰を対象とする．伝熱管は実機で使用される超硬ステンレス鋼管とし，実用に合わせて温水加熱とする．これは，沸騰開始時の加熱履歴効果を評価するためである．ステンレス鋼管の外表面には製作方法，溶射材が異なる数種の溶射被膜を形成した．
HFC-245faとHFO-1233zd(E)のプール沸騰実験を行い，沸騰熱伝達性能に及ぼす冷媒物性の影響，特に，溶射被膜による伝熱促進効果への影響を評価する．右図は，溶射被膜管の沸騰様相であるが，伝熱面から多数の小気泡が均一に形成されている様子がわかる．
戻る