JP2000297652A - エアーブリージングエンジン用プリクーラの着霜量低減方法 - Google Patents
エアーブリージングエンジン用プリクーラの着霜量低減方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エアーブリージングエンジン用のプリクーラ
において、伝熱面上への着霜量を低減する方法を提供す
る。 【解決手段】 プリクーラ1の内部には伝熱管2が配置
され、伝熱管2の内部には冷媒として液体水素12が供
給されている。空気11は、ダクト3を介してプリクー
ラ1に送られ、冷却された後、エアーブリージングエン
ジンの圧縮機に送られる。ダクト3の途中に設けられた
ノズル4を介して、ダクト3内に液体酸素13を噴霧す
る。液体酸素13が気化することによって、ダクト3内
の空気11が露点温度以下に冷却され、空気中の水蒸気
が凝結する。凝結により形成された氷片は、空気11の
流れに乗ってプリクーラ1に運ばれる。水蒸気が氷片の
状態で伝熱管2の周囲を通過することによって、水蒸気
の状態のままで通過する場合と比較して、伝熱管2の表
面への着霜量が減少する。
において、伝熱面上への着霜量を低減する方法を提供す
る。 【解決手段】 プリクーラ1の内部には伝熱管2が配置
され、伝熱管2の内部には冷媒として液体水素12が供
給されている。空気11は、ダクト3を介してプリクー
ラ1に送られ、冷却された後、エアーブリージングエン
ジンの圧縮機に送られる。ダクト3の途中に設けられた
ノズル4を介して、ダクト3内に液体酸素13を噴霧す
る。液体酸素13が気化することによって、ダクト3内
の空気11が露点温度以下に冷却され、空気中の水蒸気
が凝結する。凝結により形成された氷片は、空気11の
流れに乗ってプリクーラ1に運ばれる。水蒸気が氷片の
状態で伝熱管2の周囲を通過することによって、水蒸気
の状態のままで通過する場合と比較して、伝熱管2の表
面への着霜量が減少する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器の着霜量
低減方法に係り、特に、エアーブリージングエンジン用
のプリクーラに対して好適な着霜量低減方法に関する。
低減方法に係り、特に、エアーブリージングエンジン用
のプリクーラに対して好適な着霜量低減方法に関する。
【0002】
【従来の技術】空気液化サイクルエンジンや予冷ターボ
系エンジンの実用化に際して、高性能なプリクーラ(空
気予冷却器)の開発がキーテクノロジーとなっている。
この様なプリクーラの開発において、最も懸念されてい
るのが熱交換器の伝熱面における着霜の問題である。
系エンジンの実用化に際して、高性能なプリクーラ(空
気予冷却器)の開発がキーテクノロジーとなっている。
この様なプリクーラの開発において、最も懸念されてい
るのが熱交換器の伝熱面における着霜の問題である。
【0003】伝熱面に着霜が起きると、霜層の熱抵抗に
よって熱伝達性能が低下し、また、空気(主流れ)の流
路が狭まることによって、その圧力損失が増大する。特
に、極低温状態の伝熱面に形成される霜層は、密度が低
く、熱伝導率が小さいので、熱交換器の性能に大きな影
響を及ぼす。
よって熱伝達性能が低下し、また、空気(主流れ)の流
路が狭まることによって、その圧力損失が増大する。特
に、極低温状態の伝熱面に形成される霜層は、密度が低
く、熱伝導率が小さいので、熱交換器の性能に大きな影
響を及ぼす。
【0004】特に、スペースプレーンに使用されるエア
ーブリージングエンジン用のプリクーラにおいて着霜が
問題となるのは、加速フェーズにある低高度飛行時であ
り、この間(数十〜数百秒程度)に、エンジンの運転を
中断することはできない。即ち、この様な場合には、冷
凍・空調用の熱交換器などにおいて採用されている様な
間欠的な除霜運転を行うことはできない。
ーブリージングエンジン用のプリクーラにおいて着霜が
問題となるのは、加速フェーズにある低高度飛行時であ
り、この間(数十〜数百秒程度)に、エンジンの運転を
中断することはできない。即ち、この様な場合には、冷
凍・空調用の熱交換器などにおいて採用されている様な
間欠的な除霜運転を行うことはできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、エアー
ブリージングエンジン用のプリクーラなどの極低温状態
の伝熱面を有する熱交換器において、伝熱面上への着霜
量を低減するための方法を提供することにある。
問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、エアー
ブリージングエンジン用のプリクーラなどの極低温状態
の伝熱面を有する熱交換器において、伝熱面上への着霜
量を低減するための方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱交換器の伝
熱面上への着霜量を低減する方法であって、着霜物質を
含有する被冷却気体の流れの中に、前記伝熱面の上流側
で極低温流体を混入し、前記着霜物質を前記流れの中で
凝結させることを特徴とする。
熱面上への着霜量を低減する方法であって、着霜物質を
含有する被冷却気体の流れの中に、前記伝熱面の上流側
で極低温流体を混入し、前記着霜物質を前記流れの中で
凝結させることを特徴とする。
【0007】本発明の着霜量低減方法によれば、伝熱面
の上流側で被冷却気体の流れの中に極低温流体を混入す
ることによって、当該流れを露点以下の温度に冷却し、
当該流れの中で着霜物質を凝結させる。凝結した着霜物
質は、被冷却気体の流れに乗って伝熱面上を通過する。
その結果、伝熱面上に堆積する霜の量を減少させること
ができる。
の上流側で被冷却気体の流れの中に極低温流体を混入す
ることによって、当該流れを露点以下の温度に冷却し、
当該流れの中で着霜物質を凝結させる。凝結した着霜物
質は、被冷却気体の流れに乗って伝熱面上を通過する。
その結果、伝熱面上に堆積する霜の量を減少させること
ができる。
【0008】例えば、前記熱交換器がエアーブリージン
グエンジン用のプリクーラの場合、前記被冷却気体は空
気であり、前記着霜物質は水蒸気である。
グエンジン用のプリクーラの場合、前記被冷却気体は空
気であり、前記着霜物質は水蒸気である。
【0009】なお、代表的な極低温流体は、空気の深冷
分離によって得られる液体酸素または液体窒素である。
また、極低温流体として液化天然ガスを使用すれば、エ
ンジンの燃料の一部として機能させることもできる。
分離によって得られる液体酸素または液体窒素である。
また、極低温流体として液化天然ガスを使用すれば、エ
ンジンの燃料の一部として機能させることもできる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の着霜量低減方法
をエアーブリージングエンジン用のプリクーラに適用す
る場合の模式図を示す。図中、1はプリクーラ、2は伝
熱管(伝熱面)、3はダクト(吸入側のダクト)、4は
ノズル、11は空気(被冷却気体)、12は液体水素
(冷媒)、13は液体酸素(極低温流体)を表す。
をエアーブリージングエンジン用のプリクーラに適用す
る場合の模式図を示す。図中、1はプリクーラ、2は伝
熱管(伝熱面)、3はダクト(吸入側のダクト)、4は
ノズル、11は空気(被冷却気体)、12は液体水素
(冷媒)、13は液体酸素(極低温流体)を表す。
【0011】エアーブリージングエンジン(図示せず)
に予冷された空気を送るプリクーラ1の内部には、伝熱
管2が配置されている。伝熱管2の内部には、冷媒とし
て液体水素12が供給される。被冷却気体である空気1
1は、ダクト3を介してプリクーラ1に送られ、プリク
ーラ1内で冷却された空気は、エアーブリージングエン
ジンの圧縮機に送られる。
に予冷された空気を送るプリクーラ1の内部には、伝熱
管2が配置されている。伝熱管2の内部には、冷媒とし
て液体水素12が供給される。被冷却気体である空気1
1は、ダクト3を介してプリクーラ1に送られ、プリク
ーラ1内で冷却された空気は、エアーブリージングエン
ジンの圧縮機に送られる。
【0012】ダクト3の途中には、ノズル4が設けられ
ている。このノズル4を介して、ダクト3内に液体酸素
13が噴霧される。噴霧された液体酸素13が気化する
ことによって、ダクト3内の空気11が露点以下の温度
に冷却され、空気の中に含まれている水蒸気が核凝結す
る。核凝結によって形成された氷片は、空気11の流れ
に乗ってプリクーラ1の内部に運ばれ、伝熱管2の周囲
を通過する。
ている。このノズル4を介して、ダクト3内に液体酸素
13が噴霧される。噴霧された液体酸素13が気化する
ことによって、ダクト3内の空気11が露点以下の温度
に冷却され、空気の中に含まれている水蒸気が核凝結す
る。核凝結によって形成された氷片は、空気11の流れ
に乗ってプリクーラ1の内部に運ばれ、伝熱管2の周囲
を通過する。
【0013】この様に、水蒸気が氷片の状態で伝熱管2
の周囲を通過することによって、水蒸気の状態のままで
通過する場合と比較して、伝熱管2の表面への着霜量が
減少する。その結果、プリクーラ1の熱交換能力が良好
な状態で維持される。
の周囲を通過することによって、水蒸気の状態のままで
通過する場合と比較して、伝熱管2の表面への着霜量が
減少する。その結果、プリクーラ1の熱交換能力が良好
な状態で維持される。
【0014】図2に、主流(空気)の中に液体酸素を噴
霧した際の、液体酸素の噴霧量と主流の温度降下の関係
についての計算結果を示す。図3に、同様に、液体窒素
を噴霧した際の、液体窒素の噴霧量と主流の温度降下の
関係についての計算結果を示す。
霧した際の、液体酸素の噴霧量と主流の温度降下の関係
についての計算結果を示す。図3に、同様に、液体窒素
を噴霧した際の、液体窒素の噴霧量と主流の温度降下の
関係についての計算結果を示す。
【0015】なお、本発明の方法をエアーブリージング
エンジン用のプリクーラに適用する際、極低温流体に液
体酸素を用いれば酸化剤として機能し、液化天然ガスを
用いれば燃料の一部として機能するので、いずれの場合
にもエンジン性能を向上させることができる。
エンジン用のプリクーラに適用する際、極低温流体に液
体酸素を用いれば酸化剤として機能し、液化天然ガスを
用いれば燃料の一部として機能するので、いずれの場合
にもエンジン性能を向上させることができる。
【0016】図4に、本発明の方法を一列管群要素熱交
換器モデル(伝熱管外径8mm、ピッチ12mm)に適
用した場合の、主流(空気)の温度と着霜速度の関係を
示す。これらの実験では、約100Kの低温窒素ガスを
混入することによって主流を冷却した。なお、伝熱面温
度を90K、主流中の水蒸気の質量流束を10.4g/
(m2・s)とした。主流のレイノルズ数は1570で
ある。着霜速度は、伝熱管の前面における着霜開始から
100秒の間に成長した霜層を秤量して求めたものであ
る。
換器モデル(伝熱管外径8mm、ピッチ12mm)に適
用した場合の、主流(空気)の温度と着霜速度の関係を
示す。これらの実験では、約100Kの低温窒素ガスを
混入することによって主流を冷却した。なお、伝熱面温
度を90K、主流中の水蒸気の質量流束を10.4g/
(m2・s)とした。主流のレイノルズ数は1570で
ある。着霜速度は、伝熱管の前面における着霜開始から
100秒の間に成長した霜層を秤量して求めたものであ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明の熱交換器の着霜量低減方法によ
れば、伝熱面上への着霜速度が減少することによって、
プリクーラの性能を向上させることができる。本発明の
着霜量低減方法を、スペースプレーンに使用されるエア
ーブリージングエンジン用のプリクーラに適用すれば、
プリクーラの運転を中断することなく着霜を防止するこ
とができる。
れば、伝熱面上への着霜速度が減少することによって、
プリクーラの性能を向上させることができる。本発明の
着霜量低減方法を、スペースプレーンに使用されるエア
ーブリージングエンジン用のプリクーラに適用すれば、
プリクーラの運転を中断することなく着霜を防止するこ
とができる。
【図1】本発明の着霜量低減方法をエアーブリージング
エンジン用のプリクーラに適用する場合の模式図。
エンジン用のプリクーラに適用する場合の模式図。
【図2】空気の主流の中に液体酸素を噴霧した際の、液
体酸素の噴霧量と主流の温度降下の関係を示す図。
体酸素の噴霧量と主流の温度降下の関係を示す図。
【図3】空気の主流の中に液体窒素を噴霧した際の、液
体窒素の噴霧量と主流の温度降下の関係を示す図。
体窒素の噴霧量と主流の温度降下の関係を示す図。
【図4】一列管群要素熱交換器モデルにおいて、主流の
中に低温窒素ガスを混入した際の、主流の温度と着霜速
度の関係を示す図。
中に低温窒素ガスを混入した際の、主流の温度と着霜速
度の関係を示す図。
1・・・プリクーラ、 2・・・伝熱管(伝熱面)、 3・・・ダクト(吸入側のダクト)、 4・・・ノズル、 11・・・空気(被冷却気体)、 12・・・液体水素(冷媒) 13・・・液体酸素(極低温液体)。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年4月13日(2000.4.1
3)
3)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 エアーブリージングエンジン
用プリクーラの着霜量低減方法
用プリクーラの着霜量低減方法
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、エアーブリー
ジングエンジン用プリクーラの伝熱面上への着霜量を低
減する方法であって、着霜物質を含有する被冷却気体の
流れの中に、前記伝熱面の上流側で極低温流体を混入
し、前記着霜物質を前記流れの中で凝結させ、凝結させ
た前記着霜物質を前記流れとともに前記プリクーラ中を
通過させることを特徴とする。
ジングエンジン用プリクーラの伝熱面上への着霜量を低
減する方法であって、着霜物質を含有する被冷却気体の
流れの中に、前記伝熱面の上流側で極低温流体を混入
し、前記着霜物質を前記流れの中で凝結させ、凝結させ
た前記着霜物質を前記流れとともに前記プリクーラ中を
通過させることを特徴とする。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F28F 17/00 511 F28F 17/00 511
Claims (6)
- 【請求項1】 熱交換器の伝熱面上への着霜量を低減す
る方法であって、着霜物質を含有する被冷却気体の流れ
の中に、前記伝熱面の上流側で極低温流体を混入し、前
記着霜物質を前記流れの中で凝結させることを特徴とす
る熱交換器の着霜量低減方法。 - 【請求項2】 前記被冷却気体は空気であり、前記着霜
物質は水蒸気であることを特徴とする請求項1に記載の
熱交換器の着霜量低減方法。 - 【請求項3】 前記極低温流体は、液体酸素であること
を特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器の着霜
量低減方法。 - 【請求項4】 前記極低温流体は、液体窒素であること
を特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器の着霜
量低減方法。 - 【請求項5】 前記極低温流体は、液化天然ガスである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器の
着霜量低減方法。 - 【請求項6】 吸入側のダクト内に、極低温流体を噴霧
するためのノズルを備えたことを特徴とするエアーブリ
ージングエンジン用のプリクーラ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10916499A JP3234898B2 (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | エアーブリージングエンジン用プリクーラの着霜量低減方法 |
EP99112781A EP1045219A1 (en) | 1999-04-16 | 1999-07-02 | Method for reducing frost formation on a heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10916499A JP3234898B2 (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | エアーブリージングエンジン用プリクーラの着霜量低減方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000297652A true JP2000297652A (ja) | 2000-10-24 |
JP3234898B2 JP3234898B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=14503283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10916499A Expired - Lifetime JP3234898B2 (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | エアーブリージングエンジン用プリクーラの着霜量低減方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1045219A1 (ja) |
JP (1) | JP3234898B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100821588B1 (ko) * | 2006-11-20 | 2008-04-14 | 진명이십일 (주) | 차량의 연료냉각시스템 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8763409B2 (en) * | 2011-07-07 | 2014-07-01 | Linde Aktiengesellschaft | LNG (liquefied natural gas) and LIN (liquid nitrogen) in transit refrigeration heat exchange system |
CN104234838B (zh) * | 2013-06-18 | 2019-02-15 | 通用电气公司 | 检测系统和方法 |
US11702984B1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-07-18 | Raytheon Technologies Corporation | Off-set duct heat exchanger |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3557557A (en) * | 1969-11-24 | 1971-01-26 | Gen Motors Corp | Engine air precooler and ice eliminator |
GB2241742B (en) * | 1988-03-23 | 1992-06-03 | Rolls Royce Plc | Minimising the effects of icing in the intakes of aerospace propulsors. |
GB2241536A (en) * | 1988-03-23 | 1991-09-04 | Rolls Royce Plc | Intakes of aerospace propulsors |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP10916499A patent/JP3234898B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-02 EP EP99112781A patent/EP1045219A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100821588B1 (ko) * | 2006-11-20 | 2008-04-14 | 진명이십일 (주) | 차량의 연료냉각시스템 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3234898B2 (ja) | 2001-12-04 |
EP1045219A1 (en) | 2000-10-18 |
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