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METHOD FOR IMPROVING PERFORMANCE OF LOW-TEMPERATURE HEAT EXCHANGER

Patent code P010000304
File No. KI000057
Posted date Sep 30, 2002
Application number P1999-107801
Publication number P2000-297651A
Patent number P3020168
Date of filing Apr 15, 1999
Date of publication of application Oct 24, 2000
Date of registration Jan 14, 2000
Inventor
  • (In Japanese)棚次 亘弘
  • (In Japanese)原田 賢哉
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
Title METHOD FOR IMPROVING PERFORMANCE OF LOW-TEMPERATURE HEAT EXCHANGER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for preventing heat exchanging performance from declining in a pre-cooler for an air-breathing engine.
SOLUTION: A heat exchanger tube 2 is arranged inside a pre-cooler 1, and liquid hydrogen 12 is provided in this heat exchanger tube 2 as a cooling medium. Air 11 is fed into the pre-cooler 1 via a duct 3, and after cooling, and is sent to a compressor of the air-breathing engine. Ethanol 13 is mixed in with the air inside the duct 3 via a nozzle 4 provided midway therein. The ethanol 13 is carried into the pre-cooler 1 and condenses on the surface of the heat exchanger tube 2 along with water vapor. Here, the formed layer of frost has fewer air gaps, smaller heat resistance, and is thinner compared with the layer of frost formed in the case when water vapor alone condenses. This enables heat exchange ability of the heat exchanger tube 2 to be prevented from declining, when frost adheres thereto.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。
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。
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。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、低温熱交換器の性能を向上させるための方法に係り、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熱交換性能の向上方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
低温熱交換器の性能を向上させるための方法であって、着霜物質を含有する被冷却気体の流れの中に、伝熱面の上流側で前記着霜物質と比べて融点が低い凝縮性気体を混入し、この凝縮性気体を前記着霜物質とともに伝熱面上で凝縮または凝結させることを特徴とする低温熱交換器の性能向上方法。

【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り、前記凝縮性気体は、分子量90以上120以下の炭化水素類、炭素数3以下の低級アルコール、または酢酸エチルのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の低温熱交換器の性能向上方法。

【請求項3】
 
前記凝縮性気体は、エチルアルコールであることを特徴とする請求項2に記載の低温熱交換器の性能向上方法。

【請求項4】
 
吸入側のダクト内に、分子量90以上120以下の炭化水素類、炭素数3以下の低級アルコール、または酢酸エチルのいずれかを混入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。

【請求項5】
 
吸入側のダクト内にエチルアルコールを混入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。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP1999107801thum.jpg
State of application right Registered
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