JPH023918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電場を利用して管路中の二相流の流
動特性を改善する方法に関する。

（従来技術） 従来、管路内を流れる水、フロン等の液体に対
し熱伝達して沸騰させる熱交換器においては、流
れの方向において気泡流、環状流、噴霧流、蒸気
流となり、このうち気泡流、環状流の部分で熱伝
達があまり良好でなく、かつ液体を圧送するため
の圧力損失が環状流の位置で大きく液体の流量を
気体の流量に合致させんとすることが困難である
という問題点があつた。

この問題点を明らかにするために、第２図にお
いて熱交換器内の管路１を流れる液体の流動特性
を示す。管路１を流れる液体２に管路１外の熱Ｑ
が伝達されるため液体２中に気体３が気泡として
あらわれ二相流となる。

この二相流は、流れの始めの方では均一な気泡
流である（Ａ域）。流れにしたがつて管路１の中
央付近は気体３が流れ、液体２は管路１の内壁面
４付近を環状に流れる環状流となる（Ｂ域）。次
に、液体２が液滴となる噴霧流となる（Ｃ域）。
そして最後に、蒸気となる（Ｄ域）。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の熱交換器の管路１における前記Ａ域では
気泡を管路１の内面壁４付近へ集合させることに
より境界層を乱して熱伝達効率を上げるようにす
ることが望ましく、前記Ｂ域の環状流に相当する
箇所においては液体２と管路１の内壁面４の摩擦
が大きく中央にある気体３が大量に流れるのに対
し液体２の流量が少ないものとなつていた。すな
わち、熱伝達が望ましくないことと液体２を圧送
するための圧力損失が大きいため、蒸気と液体と
の好ましい流れとすることができない問題があつ
た。

本発明は、上述のＡ域、Ｂ域の流動特性を改善
するものである。すなわち、本発明の目的は、液
体を管路の中央付近を流れるようにし、気泡を管
路の内壁付近に集めることによつて熱伝達率を向
上させ圧力損失を少なくし小さな動力によつて液
体の流量を多くする方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では次のよ
うに二相流の流動特性を改善している。

二相流が流れている管路の中の気泡流及び／或
は環状流の位置に管路の軸方法に沿つて線電極を
設け、線電極の外側を囲んでメツシユ電極を設
け、前記線電極とメツシユ電極との間に高電圧を
かけて、気体を管路の内壁面付近に集め、管路の
中央付近を液体の流れとする。

なお、本発明は熱交換器の流動特性の改善に限
らず、その他液体と気体の二相流一般の流動特性
の改善をも包含する。

（作用） 本発明は、次のように作用する。

線電極とメツシユ電極とに電圧をかけると、線
電極の方がメツシユ電極よりも電界が強いものと
なる。液体よりも誘電率が小さい気体の気泡にお
いて、電界の強い線電極と同じ電極の電荷が気液
界面に生じる。そのため、気泡は電界の弱いメツ
シユ電極の方向にはじき出される。

さらに、メツシユ電極と管内壁との間は電界が
０であるため気泡はメツシユ電極からもはじき出
され、管内壁とメツシユ電極間に存在する。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を第１図及び第２図
に基づいて説明する。本実施例は、熱交換器にお
ける液体の流動特性を改善して小さな動力で足り
るようにしたものに関する。

第１図は、熱交換器における上述の管路１のＡ
域、Ｂ域に相当する箇所に流動特性改善のための
装置１１を設置したものを示している。

管路１の中に管路１の軸方向に沿つて線電極を
１２設け、この線電極１２の外側を囲んでメツシ
ユ電極１３を設ける。線電極１２とメツシユ電極
１３は非接触状態である。線電極１２とメツシユ
電極１３との間に高電圧をかける。１４は電源で
ある。

線電極１２の電界は、メツシユ電極１３の電界
よりも強い。気液界面には、電界の強い線電極１
２と同じ電荷（本実施例では正の電荷）が生じ、
気体３は電界の弱いメツシユ電極１３の方向には
じき出される。こうして、管路１の内壁面４付近
に気体３が集まり、管路１の中央付近は液体２の
流れとなる。

液体２が管路１の中央付近を流れるので圧力損
失が少なく、液体２の流量を多くできる。

また、気体３がわずかしか生じていない段階に
おいて本実施例を用いて、管路１の内壁面４の境
界層１５を乱しより多くの気泡の発生を助けて液
体２に対する熱の伝達量を増大させることも可能
である。つまり、本発明に係る方法を熱交換器に
適用すると、管路１を流れる液体の流量を多くで
きると共に熱伝達量を向上させることも可能であ
る。

他の実施例として次のものもある。ガソリン等
の燃料中に空気の気泡を混合し熱機関に送り、有
害ガスの発生を防止する技術がある。この二相流
でも燃料が管路１の内壁面に沿つて流れ、管路１
の中央を空気が流れる環状流となるおそれがあ
る。環状流となると空気が大量に送られ燃料がわ
ずかしか送られないため燃焼上好ましくない。

そこで、燃料と気泡の二相流を第１図に示す装
置１１と同じものを用いて気泡を管路１の内壁面
４付近に集め、燃料が管路の中央を流れるように
するのである。これによつて、燃料と空気を好ま
しい割合で送ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、次の効果を奏する。

沸騰熱交換器における気泡流、環状流の位置で
熱伝達を向上させることができる。

管路中の二相流において液体を管路の中央付近
を流すので、圧力損失が少なく、多くの流量の液
体を小さな動力で流すことができる。

また、二相流を移送する場合において気体だけ
が大量に移送されるということをなくすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、
第２図は、第１図の−線横断面図、第３図
は、従来における熱交換器の管路を流れる液体の
流動特性を示す縦断面図、 １：管路、２：液体、３：気体、４：内壁面、
１２：線電極、１３：メツシユ電極。

【特許請求の範囲】

１ 冷却媒体によつて冷却される凝縮伝熱面に対
して間隔を置いて線電極を設置し、この線電極を
一方の電極とするとともに前記伝熱面を他方の電
極とし、前記伝熱面と前記線電極との間に高電圧
をかけ、伝熱面に凝縮付着した凝縮液を伝熱面か
ら線電極に引き寄せ除去する熱伝達促進装置にお
いて、 前記線電極を負の高電圧とし、該線電極にかか
る高電圧を抵抗を介して負の低電圧として前記伝
熱面にかけ、前記冷却媒体を接地することにより
前記伝熱面と前記冷却媒体との間に負の低電圧を
かけ、伝熱面の防食及びスラツジ付着防止を行う
ことを特徴とする電場を利用した熱伝達促進装置
における腐食防止装置。