着霜を伴う熱・物質並びに除霜の機構とその制御に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63420029
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 相原 利雄 東北大学, 高速力学研究所, 教授 (90006172)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本郷 三夫 東北大学, 高速力学研究所, 助手 (40006177) ; 神山 新一 東北大学, 高速力学研究所, 教授 (80006171) ; 大場 利三郎 東北大学, 高速力学研究所, 教授 (40006169) ; 島 章 東北大学, 高速力学研究所, 教授 (30006168) ; 山川 紀夫 岩手大学, 工学部資源化学工学科, 教授 (50005295)
• Keywords: 着霜 / 除霜 / 溜縮 / 熱伝達 / 物質移動 / 流動層 / 平行平板 / 可視化

Research Abstract

1.着霜時の熱・物質伝達と霜生成に関する研究(主として岩手大学で実施)
垂直平行平板間に湿り空気を乱流状態で流し、広範囲の湿度差△Cにおいて、全熱流束qt、熱伝達率h、および物質移動係数kc等を実測し、下記の結果を得た。
(1)全熱流束qtは、顕熱流束qcと気流中の水蒸気が相変化する際に発生する潜熱流束qmの和と考えられるが、qmは△Cの増加と共に指数関数的に増加するのに対し、qcはある△C値を境にして、増加から減少に転じることがわかった。
(2)hとkcとの相関に付いては、着霜を伴う小△C領域ではLewisの関係が成立するものの、△Cが大きくなると、着霜を伴う場合でも温度場と濃度場の独立性が失われ、Lewisの関係から偏倚し、膜状凝縮を伴う高△C領域では、kcが増加するとhは減少すると言うアナロジーとは逆の関係が得られた。
2.流動層中の冷却管群からの熱・物質伝達と除霜機構の研究(主として東北大学で実施)
平均径0.92mmのガラスビーズを用いた衝突噴流式極浅層流動層中に設置された一列円管群の伝熱と除霜実験を行い、下記の結果を得た。
(1)着霜を伴う場合の局所熱伝達率の測定に成功し、固体粒子が伝熱と除霜に寄与するメカニズムがかなり明らかになった。
(2)伝熱特性に及ぼす噴口・管群間距離、冷媒温度Tcの影響を明らかにし、管径25mmの場合でも連続無着霜運転が可能であることを確認した。
(3)高速ビデオを用いた可視化実験によって、本流動層が優れた粒子拡散特性を有することが明らかになり、また管表面上に形成される霜層の剥離機構がかなり詳細に確認された。

Research Products

• [Publications] T.Aihara;H.Gakumasawa;S.Maruyama;M.Hongoh: PROCEEDINGS OF FIRST WORLD CONFERENCE ON EXPERIMENTAL HEAT TRANSFER,FLUID MECHANICS AND THERMODYNAMICS. 973-980 (1988)
• [Publications] T.Aihara;S.Maruyama;M.Hongoh;S.Aya: Experimental Thermal and Fluid Science. 1. 315-323 (1988)
• [Publications] S.Maruyama;T.Aihara;Y.Tanaka;K.Kasahara: Experimental Thermal and Fluid Science. 1. 325-333 (1988)
• [Publications] 宝田充,泉正明,山川紀夫: 化学工学協会第22秋季大会講演要旨集.