1996 Fiscal Year Annual Research Report
冷熱蓄熱用の新規サイクロン混合型シャーベット状アイス製造器の実用化技術開発
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07650903
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| Research Institution | Himeji Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福井 啓介 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (50047635)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 光治 姫路工業大学, 工学部, 助手 (00264838)
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| Keywords | 微細氷 / リキッドアイス / 蓄熱 / 伝熱 / 流体力学 |
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| Research Abstract |
微小な氷結晶を含むスラリー状のシャーベット状アイスを用いた蓄熱システムは、夜間電力の有効利用に有用である。氷の潜熱は大きく蓄熱槽の小型化が容易であり、また、シャーベット状アイスは直接輸送でき、熱輸送の高効率化を図ることが可能である。ここでは、密度の大きな水に溶けない特殊な不凍液を用いた。零度以下に冷却された不凍液と水とを垂直円管または蛇管内で直接混合させることにより、微小な氷を含むシャーベット状アイスを連続生成できる小型のリッキドアイス製造器を開発した。本研究では、円管内で発生する氷結晶の発生機構およびその成長過程を実験結果より明らかにした。非水溶性不凍液を用いた管型リキッドアイスの製造技術は、空調などの蓄熱システム設計に有用であるが、流れは液-液-固の3相流であり、その解析は困難である。化学工学的手法を用い、その理論的解析モデルを構築するとともに、その設計法を確立した。水は管内では気泡状になり、管内を不凍液および水の液液2相流で流れることにより、不凍液の冷熱により水が直接冷却され、過冷却状態に達すると気泡状の水液内で氷結晶核が発生し、さらに冷却されると氷結晶として成長して行く。熱移動に対する容量係数を導入することにより、現象を規定する解析モデルを構築した。実験より、無次元容量係数が水と不凍液の流量比だけの関数で与えられることを明らかにし、その相関式を得た。その相関式を用いて氷の含有率及び氷結晶核の発生位置などを推算できることを示した。
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