JPS61225592A - 電場を利用した二相流の流動特性の改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ζ噴霧流、蒸気流となりＪ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った。

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が気泡としてあられれ二相流となる。

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）、流れにしたがって管路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）６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っていた
。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った。

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
ことによって熱伝達率を向上させ圧力損失を少なくし小
さな動力によっ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って線電極を設け、線電極の
外側を囲んでメツシュ電極を設け、前記線電極とメツシ
ュ電極との開に高電圧をかけて、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、犬のように作用する。

線電極とメツシュ電極とに電圧をかけると、線電極の方
がメツシュ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ュ電極の方向にはじき出される。

さらに、メツシュ電極と管内壁との間は電界がＯである
ため気泡はハシュ電極か焉じ一出され、管内壁とメツシ
ュ電極間に存在する。

（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の軸方向に沿って線電極を１２設け
、この線電極１２の外側を囲んでメツシュ電極１３を設
ける。線電極１２とメツシュ電極１３は非接触状態であ
る。線電極１２とメツシュ電極１３との開に高電圧をか
ける。１４は電源である。

線電極１２の電界は、メツシュ電極１３の電界よりも強
い。気液界面には、電界の強い線電極１２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
ツシュ電極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〃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
壁面に沿って流れ、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
よって、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Ｉ−１線横断面図、第３図は、従来における
熱交換器の管路な流れる液体の流動特性を示す縦新面図
、 １：管路 ２：液体 ３：気体 ４：内壁面 １２：ｌｉ電極 １３：メッシュ電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二相流が流れている管路（１）の中の気泡流（Ａ）及び
   ／或は環状流（Ｂ）位置に管路（１）の軸方法に沿って
   線電極（１２）を設け、線電極（１２）の外側を囲んで
   メッシュ電極（１３）を設け、前記線電極（１２）とメ
   ッシュ電極（１３）との間に高電圧をかけて、気体（３
   ）を管路（１）の内壁面（４）付近に集め、管路（１）
   の中央付近を液体（２）の流れとすることを特徴とする
   電場を利用した二相流の流動特性の改善方法。