氷-水混相流による地域冷房用冷熱搬送システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555070
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 服部 賢 長岡技術科学大学, 副学長 (70016426)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小杉 左内 住友金属工業(株), エネルギ設備技術部, 課長 ; 吉田 可紀 (株)荏原製作所, 開発営業部, 副部長 ; 小川 康夫 (株)荏原総合研究所, 流体研究所, 理事 ; 河田 剛毅 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (50177705) ; 白樫 正高 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60115110)
• Keywords: 地域冷房 / 冷熱搬送 / 氷-水混相流 / 潜熱利用 / 管摩擦損失 / 氷分率 / 伝熱特性 / 熱交換器

Research Abstract

本研究は、地域冷房における冷熱の高密度輸送を氷-水混相流により実現する技術の開発を目指すものであり、3年間の計画期間の初年度である平成7年度は、下記の事項を行なった。
(1)円管内氷-水二相流の特性:従来の雪水二相流について知られている知見を、氷水二相流についての実験結果と比較検討し、実際に地域冷房で使用される菅径、材質を含む一般の場合について、圧力損失を予測する方法を確立した。
(2)氷水二相流の分岐特性:冷熱を各需要施設に分配する際に使用される分岐管における氷水二相流の圧力損失、枝管に分配される氷の割合について調べ、これらに対する分岐の方向、流量比、氷の性質等の影響を明らかにした。
(3)計測・技術開発:円管内の氷水二相流における氷の分率を実時間で測定する測定器を開発した。また、上記(2)の分岐における枝管内の氷分率を所定の値に制御する方法を開発した。
(4)熱交換について:二重管熱交換器における、氷の混入の熱通過率に対する影響、二重管部通過後の氷粒子と水の間の熱交換に必要な距離、等に関する知見を得た。
(5)直接接触式熱交換器の開発:氷-水混相流により輸送された冷熱を需要側でより能率的に取り出す方法として、氷粒子と水を直接接触させる方法を検討するため予備的実験を行なった。
(6)管路の閉塞について:氷水二相流では、雪水二相流の場合と同様に、通常の固体粒子と水の二相流とは異なった、圧密型閉塞が発生することを確認し、その発生限界を解明する予備的実験を行なった。

Research Products

• [Publications] 白樫正高 他2名: "氷水二相流の管摩擦損失" 日本機械学会論文集(B). 61. 1632-1639 (1995)
• [Publications] 白樫正高 他1名: "雪氷の水力輸送に関する研究(第3報電導度式分率計の管内流れへの適用)" 日本雪氷学会誌 雪氷. (掲載予定). (1996)
• [Publications] 滝沢伸也 他2名: "氷水二相流による冷熱輸送に関する研究(分岐管における分配特性)21GC03:日本機械学会 講演論文集" 95-19. 19-20 (1995)
• [Publications] TAKIZAWA,Shin′ya et al.: "Flow Characteristics of an ice/water mixture in a branching pipe and development of a fraction control technique" Proc. 3rd Intern. Conf. Snow Engineering. (掲載予定). (1996)
• [Publications] KAWADA Yoshitaka et al.: "Characteristics of ice/water mixture flow in horizontal circular pipes" Proc. 9th Intern. Sympo. Transport Phenomena in Thermal-Fluids Engineering. (掲載予定). (1996)