氷-水混相流による地域冷房用冷熱搬送システムの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555070
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 服部 賢 長岡技術科学大学, 学長 (70016426)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河田 剛毅 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (50177705) ; 小杉 佐内 住友金属工業(株), 建設・エネルギー事業部, 専任部長(研究職) ; 吉田 可紀 (株)荏原総合研究所, エンジニアリング事業本部, 部長(研究職) ; 小川 康夫 (株)荏原総合研究所, 技術開発研究所, 理事(研究職) ; 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 / 管摩擦損失 / 氷分率制御 / 閉塞 / 伝熱特性 / 熱交換器

Research Abstract

1.電力料金制度などの社会的状況を考慮した実用的な潜熱利用冷熱搬送システムの概念設計を行った。
2.直管および分岐管における氷水混相流の流動特性を調べ、氷水混相流の流動状態,圧力損失,分岐特性を明らかにし,広い条件の範囲についてこれらの予測を可能にした。また、水中における氷粒子塊の圧縮降伏応力を測定し、これが管内流れで形成されるクラスターにおける粒子の凝集力に対応することを明らかにした。
3.管内氷水混相流の氷分率と流量を所定の値に制御する装置を開発し、これにより管を通して供給する冷熱量を制御できる事を確認した。
4.閉塞が発生しやすいと予想された管路要素である水平管にエルボで接続された鉛直下降管、および分率調整器における閉塞を調べた。その結果、圧密型閉塞は鉛直下降管では発生せず、氷分率調整器では濃縮比がある限界値を越えたときに発生し、その限界濃縮比には粒子の性状が大きな影響を与えることを明らかにした。
5.氷水混相流利用地域冷房に適した蓄熱槽を試作し、その性能の確認と氷取り出し装置の今後の改良のための実験を行った。
6.需要側での冷熱の受け入れに従来の隔壁型熱交換器を用いる場合を想定して、二重管熱交換器における氷水混相流の熱伝達特性について実験的に調べ、流速、氷分率と熱伝達率の関係を明らかにした。
取り込んだ冷熱を効率よく使いきる需要側熱交換器として氷水直接接触式熱交換器を考案し、それを実用化する上で必要となる氷水間の伝熱特性を実験的に調べ、流速と熱伝達率の関係,所定の交換熱量を得るのに必要な氷量などを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 白樫正高: "氷水二相流の管摩擦損失" 日本機械学会論文集. 61・585. 1632-1639 (1995)
• [Publications] 河田剛毅: "分岐管における氷水二相流の流動特性と氷分率制御" 日本氷雪学会誌 雪氷. 58・5. 405-415 (1996)
• [Publications] 河田剛毅: "氷-水直接接触法における熱伝達特性に関する研究" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. Vol.III. 665-666 (1996)
• [Publications] 川村与志夫: "氷水混相流の閉塞現象に関する研究" 混相流シンポジウム'97(第16回)講演論文集. 85-86 (1997)
• [Publications] 川村与志夫: "氷水混相流による冷熱輸送のための機器の開発" 混相流シンポジウム'97(第16回)講演論文集. 87-88 (1997)
• [Publications] 河田剛毅: "氷粒群と水の間の伝熱特性に関する研究" 混相流シンポジウム'97(第16回)講演論文集. 93-94 (1997)