2018 Fiscal Year Research-status Report
次世代エコシップにおける環境調和型排熱回収システムに関する研究
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16K18322
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
柴原 誠 神戸大学, 海事科学研究科, 特命助教 (70628859)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 船舶工学 / 相変化蓄熱材 / 排熱回収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，蓄熱材の特性評価を実施した．実験では，真空断熱比熱装置を使用し，平成28年度に開発した計算コードを用いて蓄熱材の温度履歴から固相及び液相時の比熱及びエンタルピーを取得した．さらに，蓄熱材の相変化時における比熱及びエンタルピーから潜熱量を算出するプログラムをMATLABで開発し，種々の蓄熱材の潜熱量を定量化した．本実験結果から得られた蓄熱材の潜熱量は，DSCで計測された文献値と比較し，開発コードで算出した潜熱量が文献値と概ね一致する結果を得た．入熱量が蓄熱材のエンタルピーに及ぼす影響を調べるため，真空断熱比熱装置の出力（電力量）をパラメータとし実験計測を実施した．さらに，相変化蓄熱材に金属粉末を分散させ，温度応答性について検討した．一方，伝熱管の高サブクーリングにおける非定常熱伝達過程を調べるため，垂直円柱発熱体を用いた強制対流熱伝達に関する実験を実施した．水ループ内の液温は，予熱器で温度調整し，高サブクーリングから飽和温度域における非定常熱伝達の実験データを取得した．次に，蓄熱材の潜熱量を考慮した伝熱管外の伝熱流動解析を実施した．伝熱管外を潜熱蓄熱材としてモデル化し，真空断熱比熱装置で計測した潜熱量を解析モデルに実装した数値シミュレーションを実施し，蓄熱材の相変化過程について調べた．一方，伝熱管内についてはサブクール度水による非沸騰から沸騰までの数値シミュレーションを実施し，実験結果と比較した．数値シミュレーションでは，二流体モデルを使用し，境界条件は平成29年度に取得した実験条件を与え，伝熱管内のボイド率を調べた．さらに，数値解析結果を用いて伝熱管内壁面熱伝達を求め，実験結果と比較検討を行った．本解析モデルは，沸騰領域においても熱伝達率を良好に評価していることから，各入熱（熱流束）における管内の温度分布及びボイド率が高精度で予測可能となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
蓄熱材の温度履歴を真空断熱比熱装置により取得し，相変化時のエンタルピーから潜熱量を算出するプログラムを開発できた．潜熱量が定量化されたことで，従来のDSCによる潜熱量評価とは異なった計測・評価手法を確立した．本計測・評価手法を用いることにより，入熱がエンタルピーに及ぼす影響を明らかにすることができた．また，伝熱管における相変化過程をモデル化し，計画通りに数値シミュレーションを実施することができた．さらに，平成29年度に取得した実験結果と比較することで伝熱モデル（二流体モデル）の妥当性についても検討ができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
蓄熱材の高機能化を目的に，試料の作製方法について検討し，真空断熱比熱装置を用いて比熱，エンタルピー及び潜熱量を計測する．蓄熱材の相変化時における金属粉末の分散性を含め蓄熱材の凝集性について不明な点が残るため，試料の作製手順を見直し，金属粉末の封入量について検討する．また，封入量が蓄熱過程に及ぼす影響について実験的に調べる．
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| Causes of Carryover |
国内の出張回数が減少し国内旅費が縮小したため，執行に遅れが生じた．
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