廃熱等回収用の潜熱蓄熱・フラッシュ蒸発ハイブリッドシステムの開発研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555200
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 宮武 修 九州大学, 工学部, 教授 (70038579)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飛松 浩樹 東陶機器(株), 基礎研究所, 研究員 ; 野田 英彦 九州大学, 工学部, 助手 (00112409) ; 深井 潤 九州大学, 工学部, 助教授 (20189905)
• Keywords: 省エネルギー / 潜熱蓄熱 / フラッシュ蒸発 / ハイブリッドシステム / 形状安定化ポリエチレン / スプレーフラッシュ蒸発 / 放熱特性 / 蒸発効率

Research Abstract

製作した潜熱蓄熱・フラッシュ蒸発ハイブリッドシステム実験装置について,架橋ポリエチレンを潜熱蓄熱材,水を熱媒体として,蓄熱・放熱・フラッシュ蒸発実験を行い,非定常的な熱的動特性を測定した.その結果,蓄熱槽出口の熱媒体温度及び放熱開始からの時間を無次元化,規格化することにより,蓄熱槽の放熱特性を予測できることが分かった.また,円柱状蓄熱材を充填した蓄熱槽内の熱伝達について数値解析を行った.蓄熱槽出口での熱媒体温度の解析結果を実験結果と比較したところ,両者は実用的には十分な精度で一致した.
高融点(124℃)の蓄熱材に加え,企業の協力を得て2種類の低融点(95℃)の蓄熱材を開発し,蓄熱・放熱実験に用いたが,EEA(エチレン酢酸エチル)の共重合体ベースのポリエチレンは激しい融着を起こし,蓄熱槽内での熱媒体流路を閉塞してしまい,蓄熱材として不適であった.EVA(エチレン酢酸ビニル)の共重合体ベースのポリエチレンは,潜熱が小さくなることと広い温度範囲で固化するため,蓄熱槽から流出する熱媒体の温度が一定に保たれる潜熱蓄熱特有の領域がほとんどないが,融着を起こすことはなく,実用に適する潜熱蓄熱材であると判断できた.熱媒体の流量が異なる場合の蓄熱槽出口温度の過渡応答には,理論蓄熱量と対応づけると,相似性が存在することが分かった.
また,フラッシュ蒸発器については,高過熱度の場合,ノズル上流部においてフラッシュ蒸発が発生し,蒸発域が蓄熱槽内にも達することがあったが,操作上,特に大きな障害とはならなかった.多量の熱媒体を処理して短時間に多量の蒸気を取得するのに好都合な,ノズル径が大きく,かつノズル長が短い場合には,過熱度が4℃以上において,蒸発効率95%以上の高い蒸発性能が得られることを確認した.

Research Products

• [Publications] 宮武 修: "樹脂円柱群を充てんした潜熱蓄熱槽の放熱特性" 空気調和・衛生工学会論文集. 48. 61-69 (1992)
• [Publications] 飛松 浩樹: "パラフィンワックスによる潜熱蓄熱" 空気調和・衛生工学会論文集. 48. 33-38 (1992)
• [Publications] osamu Miyatake: "The Liquid Flow in Multi-Stage Flash Evaporators" International Journal of Heat and Mass Transfer. 35. 3245-3257 (1992)
• [Publications] Osamu Miyatake: "The relationship between flow pattern and thermal non-equilibrium in the multi-stage flash evaporation process" Desalination.
• [Publications] 宮武 修: "気泡核供給によるスチームアキュミュレータのフラッシュ蒸発促進に関する研究" 化学工学論文集.