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METHOD FOR REDUCING AMOUNT OF FROST ADHERED TO PRE- COOLER FOR AIR-BREATHING ENGINE

Patent code P010000305
File No. KI000058
Posted date Sep 30, 2002
Application number P1999-109164
Publication number P2000-297652A
Patent number P3234898
Date of filing Apr 16, 1999
Date of publication of application Oct 24, 2000
Date of registration Sep 28, 2001
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 REDUCING AMOUNT OF FROST ADHERED TO PRE- COOLER FOR AIR-BREATHING ENGINE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for reducing amount of frost adhered to the top of a heat exchanger tube 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, is sent to a compressor of an air-breathing engine. Liquid oxygen 13 is sprayed into the duct 3 via a nozzle 4 provided midway therein. The liquid oxygen 13 evaporates, such that the air 11 within the duct 3 is cooled to or below the dew point temperature and the water vapor in the air is condensed. Ice fragments formed by the condensation are then carried to the pre-cooler 1 by the air 11. The amount of frost adhered to the surface of the heat exchanger tube 2 decreases as a result of the water vapor passing through the area of the heat exchanger tube 2 in the ice fragment state more, as composed to the case in which the water vapor passes through in the water vapor state.
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、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。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
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。

【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。

【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。

【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。

【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。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP1999109164thum.jpg
State of application right Registered
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