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高性能・低充填量熱交換器の設計と製造

1. 概要： 2. 研究背景： 住宅および商業用建物のエネルギー消費量の相当部分を暖房換気空調冷蔵システム（HVAC&R）が占めており、冷媒充填量の削減による温室効果ガス排出量削減が重要な課題となっている。従来の円形チューブとフィンを用いた熱交換器は性能向上に限界があり、冷媒充填量削減のためにはより小型化された設計が必要である。そのため、冷媒充填量の削減と同時に性能向上を実現できる次世代熱交換器の開発が不可欠である。従来の研究は主に単一物理（熱・流体）解析と形状最適化に焦点を当てており、製造上の課題や運用上の問題点（流れの偏り、汚れ、振動・騒音など）など、実際の商業化への考慮が不足していた。 3. 研究目的と研究課題： 4. 研究方法： 5. 主要な研究成果： 6. 結論と考察： 本研究は、冷媒充填量削減と性能向上を同時に達成できる高性能な非円形チューブ熱交換器の設計・製造のための新しいマルチフィジックス最適化フレームワークを提案した。開発されたフレームワークは、様々な冷媒と用途に適用可能であり、従来の設計手法と比較して大幅な時間とコストの削減効果が期待できる。実験結果はシミュレーション結果と良好な一致を示し、フレームワークの高い予測精度を実証した。しかし、湿潤条件下での冷媒の流れの偏りと凝縮水のブリッジング現象による予測誤差の発生や、アルミニウム熱交換器の製造におけるブレイジング工程での問題発生による試作品製造の失敗は、研究の限界として残る。 7. 今後の継続研究： 8. 参考文献概要： 著作権： 本資料は米国エネルギー省の最終技術報告書（DE-EE0008221）に基づいて作成されました。 https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2007.08.008 本資料の商業目的での無断使用は禁じられています。opyright © 2023 CASTMAN. 無断転載禁止。