1991 Fiscal Year Annual Research Report
液滴噴霧によるリキッドアイス迅速製造法に関する研究
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02555043
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
福迫 尚一郎 北海道大学, 工学部, 教授 (00001785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀部 明彦 北海道大学, 工学部, 助手 (50229241)
田子 真 北海道大学, 工学部, 助手 (50171682)
山田 雅彦 北海道大学, 工学部, 講師 (70230480)
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| Keywords | 着氷熱伝達 / 強制対流 / 液滴噴霧流 / 相変化 / 二重拡散 |
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| Research Abstract |
1.凍着体形状が凍着挙動に及ぼす効果
凍着体として水平円柱および角柱を用いた.円柱は水平並列三円柱の場合についても検討した.実験の因子として,気流速度,気流温度,噴霧液滴径,噴霧液滴量,および噴霧液滴温度を採用した.凍着初期をのぞき,凍着形状および凍着量には,顕著な差が認められないことがわかった.気流速度が増大すると,凍着体上流側氷層が厚く,下流側には太い短かいつららが出来る.これは,凍結時の気・液界面の熱伝達特性が深く関与している.噴霧された液滴は,凍着体上部に衝突し凍結するが,その一部は凍結せず凍着体下部へ流下し,つらら状に凍結する.この場合,気流速度が小さいと,氷層上液面からの凍結潜熱移動が小さいため,液滴は大半が凍結体下部へ流れ,細長いつららに成長することが明らかになった.
2.凍着氷体の解析モデルによる検討
氷層表面が,液膜で完全に覆われているWet-Growthモデルを導入し,着氷形状の解析を行なった.熱および質量バランスに加えて塩分バランスについても考慮し,次の仮定を行なった.(1)円柱上の液膜の挙動は,軸方向に変化はなく二次元的である.(2)飛翔している液滴の飛行軌跡は直線である.(3)円柱まわりの対流熱伝達率および物質伝達率は単相流の値と同じで,ルイスのアナロジ-が成立する.(4)液膜流は層流で波立ちおよび液滴の飛散はない.その結果,(1)水平円柱まわりの上部氷層は,気流温度が低いほど厚くなり,また気流速度の変化に伴い着氷形状の変化が認められる.一方解析値は,気流速度が10m/s以下の範囲で実測値とほぼ一致し,本解析モデルを用いて,気流速度10m/s以下における着氷形状および氷厚の予測が可能であることがわかった.(2)凍着物体まわりの氷層内塩分濃度を,解析値は良く説明することが明らかになった.
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