P-34

ウルトラマイクロ蒸気インジェクター内の流動構造
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター内の流動構造
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター内の流動構造

資源・エネルギ資源・エネルギ資源・エネルギ-

ドレイン
ドレイン
ドレイン

逆止弁
逆止弁
逆止弁

100mm
100mm
(b) (b)
上面図
上面図
100mm
(b) 上面図
スロート径
スロート径
Φ 0.6
Φ 0.6mmmm
スロート径
Φ 0.6 mm

Φ 0.45 mm
Φ 0.45
Φ 0.45mmmm

混合部
混合部
混合部

水ノズル
水ノズル
圧力計
水ノズル 圧力計
蒸気
蒸気
圧力計
蒸気

20 mm
20 mm
20 mm

50 mm
50 mm
50 mm

水水
蒸気
蒸気
水
蒸気
合流部
合流部
合流部

ディフューザディフューザディフューザ(c) (c)スロート詳細図
スロート詳細図(a) (a)正面図
正面図(c) スロート詳細図
図1
図ウルトラマイクロ蒸気インジェクターの概要図
1 ウルトラマイクロ蒸気インジェクターの概要図(a)正面図
図 1 ウルトラマイクロ蒸気インジェクターの概要図
12.812.8mmmm

12.8 mm

気泡
気泡
気泡

0.008
0.008s s
0.008 s33.5 mm
33.533.5mmmm

はじめに
■■
はじめに
■省エネルギー化に有効な手段として、ヒートポンプが挙はじめに省エネルギー化に有効な手段として、ヒートポンプが挙省エネルギー化に有効な手段として、ヒートポンプが挙げられる。しかし、ヒートポンプは高効率を実現するためにげられる。しかし、ヒートポンプは高効率を実現するためにげられる。しかし、ヒートポンプは高効率を実現するためにシステム全体を大型化する必要がある。そこで、ヒートポンシステム全体を大型化する必要がある。そこで、ヒートポンシステム全体を大型化する必要がある。そこで、ヒートポンプの小型化のため、本研究では、水と蒸気の直接接触凝プの小型化のため、本研究では、水と蒸気の直接接触凝プの小型化のため、本研究では、水と蒸気の直接接触凝縮による高い伝熱性能とポンプ能力を有する蒸気インジェ縮による高い伝熱性能とポンプ能力を有する蒸気インジェ
縮による高い伝熱性能とポンプ能力を有する蒸気インジェクター（以下SI）に着目した。SIの作動時の特徴は混合部クター（以下SI）に着目した。SIの作動時の特徴は混合部[1] [1]
クター（以下SI）に着目した。SIの作動時の特徴は混合部。。
内における水噴流の形成と混合部内の負圧状態である内における水噴流の形成と混合部内の負圧状態である[1]内における水噴流の形成と混合部内の負圧状態である
小型SIの既存の研究として、スロート径が3.4小型SIの既存の研究として、スロート径が3.4mmのSIの作mmのSIの作。
[2][2]
小型SIの既存の研究として、スロート径が3.4mmのSIの作動が確認されている動が確認されている。 。
[2]。
動が確認されている
本研究では更なる小型SIの作動の実現を目指す。スロ
本研究では更なる小型SIの作動の実現を目指す。スロ
本研究では更なる小型SIの作動の実現を目指す。スロート径が600ート径が600μmのウルトラマイクロ蒸気インエジェクター
μmのウルトラマイクロ蒸気インエジェクター
ート径が600μmのウルトラマイクロ蒸気インエジェクター（以下UMSI）の作動時の流動特性を把握することを目的（以下UMSI）の作動時の流動特性を把握することを目的（以下UMSI）の作動時の流動特性を把握することを目的とし、UMSI内の可視化観測と圧力計測を行った。とし、UMSI内の可視化観測と圧力計測を行った。とし、UMSI内の可視化観測と圧力計測を行った。
■■
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター実験装置
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター実験装置■図
図1ウルトラマイクロ蒸気インジェクター実験装置に
1にUMSIUMSIの概要を示す。UMSIの概要を示す。UMSI
はポリカーボネート
はポリカーボネート
図 1 に UMSI の概要を示す。UMSI はポリカーボネートで製作した。上流側から合流部、混合部、スロート、ディフで製作した。上流側から合流部、混合部、スロート、ディフで製作した。上流側から合流部、混合部、スロート、ディフューザで構成される。
ューザで構成される。
左右の流路より蒸気が供給され、中左右の流路より蒸気が供給され、中ューザで構成される。 左右の流路より蒸気が供給され、中央のノズルより水が供給される。スロートの上流側には混央のノズルより水が供給される。スロートの上流側には混央のノズルより水が供給される。スロートの上流側には混合部内の余分な流体を排出するためにドレインを設け、そ合部内の余分な流体を排出するためにドレインを設け、そ合部内の余分な流体を排出するためにドレインを設け、その出口に外部流体の流入を防ぐための逆止弁を設置した。の出口に外部流体の流入を防ぐための逆止弁を設置した。の出口に外部流体の流入を防ぐための逆止弁を設置した。
また、混合部内の圧力
また、混合部内の圧力Pd Pを計測するためにドレインに圧d を計測するためにドレインに圧また、混合部内の圧力 Pd を計測するためにドレインに圧力計を設けた。
力計を設けた。
力計を設けた。
■■
実験結果
実験結果
■図2(a)、(b)に水と蒸気の供給維持の流路全体およびド実験結果
図2(a)、(b)に水と蒸気の供給維持の流路全体およびド
図2(a)、(b)に水と蒸気の供給維持の流路全体およびドレインの時系列画像を示す。実験条件は入口蒸気圧レインの時系列画像を示す。実験条件は入口蒸気圧レインの時系列画像を示す。実験条件は入口蒸気圧
MPa、入口水流量Q
MPa、入口水流量Qml/s、入口水温度ml/s、入口水温度
Ps=0.105
Ps=0.105
w=0.32
w=0.32
MPa、入口水流量Qw=0.32 ml/s、入口水温度
P=25.6ºCである。図2(a)より混合部中央にSIの作動特性ºCである。図2(a)より混合部中央にSIの作動特性
Tw=25.6
Tws=0.105
Tw=25.6 ºCである。図2(a)より混合部中央にSIの作動特性である水噴流が安定して定在する様子を確認した。0.08秒
である水噴流が安定して定在する様子を確認した。0.08秒
である水噴流が安定して定在する様子を確認した。0.08秒
後、水噴流は崩壊し、その後、形成と崩壊を繰り返した。こ後、水噴流は崩壊し、その後、形成と崩壊を繰り返した。こ後、水噴流は崩壊し、その後、形成と崩壊を繰り返した。これは蒸気の凝縮が間に合わず、混合部内に負荷がかかれは蒸気の凝縮が間に合わず、混合部内に負荷がかかれは蒸気の凝縮が間に合わず、混合部内に負荷がかかったためと考えられる。図2(b)に示すようにドレイン内の気ったためと考えられる。図2(b)に示すようにドレイン内の気ったためと考えられる。図2(b)に示すようにドレイン内の気泡が混合部に流入する様子が確認された。この時のドレイ泡が混合部に流入する様子が確認された。この時のドレイ泡が混合部に流入する様子が確認された。この時のドレイン部圧力の時系列変化を図2(c)に示す。Pン部圧力の時系列変化を図2(c)に示す。Pdの減少によりdの減少によりン部圧力の時系列変化を図2(c)に示す。P気泡が混合部内に吸引されたことが分かる。この減圧は気泡が混合部内に吸引されたことが分かる。この減圧はdの減少により気泡が混合部内に吸引されたことが分かる。この減圧は蒸気の直接接触凝縮により生じたと考えられる。また、P蒸気の直接接触凝縮により生じたと考えられる。また、Pd d
蒸気の直接接触凝縮により生じたと考えられる。また、P減少後、0.024~0.034
減少後、0.024~0.034sの間において混合部内が負圧となsの間において混合部内が負圧となd減少後、0.024~0.034sの間において混合部内が負圧となったことを確認した。以上より、ったことを確認した。以上より、
UMSI内の水噴流の流動UMSI内の水噴流の流動ったことを確認した。以上より、 UMSI内の水噴流の流動と周囲圧力の相関が示された。と周囲圧力の相関が示された。と周囲圧力の相関が示された。
代表発表者
代表発表者 阿部阿部豊（あべ豊（あべゆたか）ゆたか）
阿部 豊（あべゆたか）
所 代表発表者
所 属 属 筑波大学
筑波大学
システム情報工学研究科
システム情報工学研究科
所属 構造エネルギー工学専攻
筑波大学
システム情報工学研究科
構造エネルギー工学専攻
構造エネルギー工学専攻〒305-8573
つくば市天王台
つくば市天王台
1-1-1
1-1-1
問合せ先
問合せ先 〒305-8573〒305-8573
つくば市天王台
1-1-1
問合せ先 筑波大
筑波大
第三エリア
第三エリア
F棟
F棟
3F323
3F323
室室

崩壊
崩壊
水噴流
水噴流 崩壊水噴流
0.00.0s s 0.080.08
s s(a)0.0(a)流路全体
s 流路全体0.08 s(a) 流路全体

減圧
減圧
減圧

負圧
負圧
負圧
0.010.01
s s0.01 s

0.011
0.011s s
0.011 s
0.014
0.014
s s
0.014 s(b)(b)ドレイン内
ドレイン内(b) ドレイン内

Ps Ps
Ps

Pd Pd
Pd
(c) (c)入口蒸気圧力とドレイン部圧力の時系列変化
入口蒸気圧力とドレイン部圧力の時系列変化(c) 入口蒸気圧力とドレイン部圧力の時系列変化
図2
図可視化観測および圧力計測結果
2 可視化観測および圧力計測結果
図 2 可視化観測および圧力計測結果
参考文献
参考文献
参考文献
[1] Abe[1] Abeet al.,et ICONE19-43284,al., ICONE19-43284,(2011)(2011)
Abeet al., ICONE19-43284, (2011)[2] [1][2]
刑部真弘ら,日本機械学会論文集(B編)73巻733号pp1915-1920
刑部真弘ら,日本機械学会論文集(B編)73巻733号pp1915-1920(2007)(2007)[2] 刑部真弘ら,日本機械学会論文集(B編)73巻733号pp1915-1920 (2007)■キーワード：■キーワード：（1）（1）
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター（2）
マイクロチャネル
マイクロチャネル
■キーワード：（2）（1）
ウルトラマイクロ蒸気インジェクター（3）（3）
気液二相流
気液二相流
（2）
マイクロチャネル
（3） 気液二相流

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abe@kz.tsukuba.ac.jp
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