2018 Fiscal Year Research-status Report
Highly Accurate Measurement and Molecular Dynamic Simulation on Capitally Constant for Environmentally Benign Next Generation Refrigerants
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17K14603
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
近藤 智恵子 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50752870)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 地球温暖化防止 / 表面張力 / フロンガス / 分子動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冷凍機・空調機に封入されている作動流体には，フロンと呼ばれるフッ素，炭素，水素から構成される物質が用いられている．これらの物質の地球温暖化係数は2800や675と非常に高いため，この係数が低い物質への転換が急務となっている．本研究では，新規に合成された地球温暖化係数が１程度と非常に低い物質を取り上げ，相変化過程の熱物質移動を支配する最も重要な物性の一つである表面張力の高精度測定と分子シミュレーションによる予測を行う．
高精度測定では，示差毛管上昇法を用い実施している．R1123やR1224yf(Z)などの新たに合成された物質の測定を行った．次いで新規物質を成分とするR1123/R32やR744/R32/R1234yfなどの混合物質の測定も実施し，結果の公表に努めている．
分子動力学的シミュレーションでは，R1234yfやR1123などの単一物質のシミュレーションを行い，測定結果との比較を行っている．これら新物質は炭素の二重結合とフッ素を有する事が特徴であり，高精度な計算を行うためには，電荷を含む分子内力場の厳密な値が必要になる．フロンの場合，それらの値の多くは密度の測定値を参照して検証されている場合が多く，蒸発潜熱や表面張力の値を参照したものはまだ提案されていない．表面張力の測定値とシミュレーション結果を比較したところ明らかな差異があり，時間的空間的計算領域の見直しでは解決に至らなかった．測定値との一致を得るためにはさらに厳密な分子内力場の値が必要である可能性がある．今後はさらに文献調査を進めるとともに，分子内力場の計算による精度向上を試みる．
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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
本年度は，新たにR1224yd(Z)の表面張力測定を行い，次いで混合冷媒R744/R32/R1234yfの表面張力測定を完了した．また昨年度測定したR1123/R32系混合冷媒の公表を行った．一方，分子動力学的シミュレーションでは，炭素の二重結合とフッ素を有するR1234yfやR1123などのシミュレーションを行い，測定結果との比較を行ったところ，測定誤差以上の差異が生じる事が分かったが，解析領域の改善などでは解決に至らなかった．計算に用いた分子内力場の値は密度データから検証された文献値を採用しているため，気液密度の計算結果は測定結果と精度よく一致していることが確認された．一方で，表面張力と蒸発潜熱の値で差異が生じている事から，これらの物性値を計算するためにはさらに厳密な分子内力場の値が必要になることが明らかになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
測定では，新たな物質R1336mzz(Z)や，その混合物質などの測定を引き続き実施し，測定結果に基づいた表面張力と飽和温度の相関式を提案する．ただし，臨界点極近傍では表面張力が極めて小さくなるため，測定誤差が生じている可能性があり，その分析を行うとともに補正手段を講じる．
シミュレーションでは，計算精度向上のためには分子内力場の精査が必要であるため，さらに文献調査を進めるとともに，汎用ソフトなどを利用した電荷の計算などを行い，現在使用している値の検証を試みる．
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