冷凍機冷却の小型水素液化装置の最適設計要件を満たすため、本研究では低温冷凍機冷源システムを構築した。内径1.75 mmの螺旋管内における水素の流動凝縮熱伝達特性について実験的に研究した。実験開始前に冷凍機性能を試験し、データフィッティングにより冷凍能力と冷却端温度間の関数関係を得た。実験は3種類の異なる飽和圧力（495、665、850 kPa）および質量流量15～40 kg/(m·s)の条件下で行い、感度分析を通じて質量流量、飽和圧力、温度差が熱伝達係数に与える影響を明らかにした。結果は、実験範囲内で水素の凝縮熱伝達係数が質量流量の増加に伴い著しく向上し、全体の増加率は74％～133％であり、低質量流量領域での増加がより顕著であることを示した。低質量流量条件では、飽和圧力が495 kPaから850 kPaに上昇すると凝縮熱伝達係数は47％低下し、高質量流量では圧力の影響が著しく減少した。また、本実験条件下での凝縮伝熱係数の範囲は594～1,388 W/(m·K)であった。

水素;流動凝縮;熱伝達特性;低温冷凍機;実験研究