2017 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of the mechanism of the reduction of the critical temperature difference of thermoacoustic engines having a wet regenerator
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17K17705
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
上田 祐樹 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00447509)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱音響現象 / 相変化 / 音の伝ぱ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では熱音響エンジンの稼働温度を通常の数１００℃から数１０℃に低下できる湿分の添加効果のメカニズムを解明することを目的としている。平成２９年度には、まず、熱音響エンジン内に比べて単純な系として、音波の伝ぱに湿分がどのように影響を与えるのかについて実験・理論的に研究した。次に、熱音響エンジン内に湿分を添加し、その効果も調べた。以下に簡単に実験の概要を記す。
共鳴管内にCHを設置し、その内部で消費されるエネルギーを測定した。その際、CHを濡らした場合(wet状態）と、乾かした場合（dry状態）の２通りの実験を行った。実験の結果、速度変動に伴う散逸はwet状態とdry状態でほとんど変化しなかったのに対して、圧力変動に伴う散逸はwet状態のほうがdry状態に比べて大きくなることが分かった。また、その差は共鳴管内の温度が水の沸点に近づくほど上昇し、最大で1.7倍であった。実験の状況から判断して、湿分の蒸発・凝縮が散逸の上昇に寄与していることが分かった。
上記のような実験と同様の状況をRaspetにより提案された理論を用いて数値計算した。数値計算の結果と実験結果の定量的な一致が確認できた。
次に、湿分が添加できるように熱音響エンジンを作成し、稼働温度がどのように変化するか調べた。熱音響エンジンとしては、これまでに開発されている３つのタイプを作成した。すべてのタイプで、稼働温度の低下が確認でき、最大で６００℃の低下が実現できることが分かった。さらに実験結果から熱音響エンジン内で流体が経験する熱力学サイクルの定性的理解ができることが分かった。また、Raspet理論（拡張版）を用いて、稼働温度の低下が再現できるかの確認を行った。
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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
研究計画に記した２つの項目「臨界温度の実験と数値計算の比較」および「熱力学サイクルの同定」がほぼ達成されており、さらに平成３０年度に計画していた「水を添加した熱音響エンジンの効率測定と予測」の準備も進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は実験および数値計算を用いて湿分添加型熱音響エンジンの効率評価を行う。また、数値計算を用いてその最適化を行い、通常の熱音響エンジンとの性能比較を行う。
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| Causes of Carryover |
熱音響エンジンの制作を現有の材料を使用し（外注せずに）自ら工作機械を動かして行ったため。次年度使用額は実験に必要な消耗品および外国旅費に利用する計画である。
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Research Products
(4 results)
