2021 Fiscal Year Annual Research Report
高効率太陽熱発電のための流動層式顕熱蓄熱／化学蓄熱システムの研究開発
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19H02657
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
松原 幸治 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20283004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Bellan Selvan 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (50785293)
長瀬 慶紀 宮崎大学, 工学部, 教授 (90180489)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 太陽エネルギー / 粒子レシーバ / 顕熱蓄熱 / 化学蓄熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究によって、粒子流動層式ソーラーレシーバは空気の対流伝熱による熱損失が大きいことが判明したため、より少ない空気の流動によって粒子を流動化しながら太陽熱で加熱する方策を検討した。
先ず、全体的なシステムについて、空気を熱媒とするソーラーレシーバと、少量の空気によって粒子を流動化させる二塔式流動層を設けて、前者によって供給される高温空気によって後者において定常流動する粒子を加熱する間接加熱式粒子集熱システムを新たに考案した。さらに、このような分離型の粒子集熱システムをソーラー燃料製造に応用する仕組みについて概念設計を行った。次に構成要素である二塔式流動層を設計・制作し、粒子を流動させた時の可視化実験を行った。実験によって粒子を安定に流動化させる条件を明らかにして性能を実証した。
今回開発した二塔式流動層は、二つの流動層をループシールで繋いで粒子の流動を制御しながら、粒子供給側の流動層の粒子層の厚みを高く保つように工夫したものである。粒子フィーダーから、アルミナを主成分とする粒子を定量供給して、コンプレッサーによって下部から空気を供給することで粒子を流動化しながら、定常流を起こして粒子を排出側流動層に移動させて堰から排出する。最小限必要な空気流量は、最小流動化速度に関するErgunの式から、1塔当たり3.57 L/minと算出され、装置全体で約7 L/minと推算された。実験によって、これと同程度の空気流量で流動化できることを確認した。実験で空気供給量と粒子供給量の両方を変化させて、流動特性に関するフローマップを作成した。さらに粒子層の高さを測定して、空気流量を調整することで供給側の粒子層高さを100mm以上に保持できる条件を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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