| 研究概要 |
近年,冬期冷熱の有効利用が試みられており,その非定常状態での凍結・融解熱伝達特性を明らかにすることが重要な課題となっている.そこで,本研究では,基本的なモデルである固体粒子と氷からなる矩形多孔質層を左垂直面から融解させた場合の融解挙動および非定常融解熱伝達特性に及ぼす加熱面温度,粒子物性および粒子径の影響について,数値解析および実験により検討を加えた.
その結果、本研究の範囲内で以下のことが明らかになった.
(1)粒子径が大きく加熱壁温度が大きい場合,顕著な自然対流がみられ,融解領域には時計方向まわりの大きな渦流れが生じ,融解界面形状は時計方向まわりの大きな渦流れによって支配される.また,加熱壁温度の減少にともない,融解界面形状に及ぼす密度逆転の影響は増大する.
(2)融解初期の修正ヌセルト数は伝導解と一致し,融解過程は伝導伝熱で支配されるが,時間の経過とともに融解領域が増大し自然対流伝熱支配に遷移する.粒子径(浸透率)が大きく,加熱壁温度が高い場合,修正ヌセルト数は極小値を示した後増大する.
(3)加熱壁温度の増大とともに自然対流の影響が強くなり,融解領域の修正ヌセルト数は大きくなり,融解量の時間に対する増加割合も増大する.しかし,粒子径(浸透率)が大きい場合,密度逆転の影響が認められ,加熱壁温度が4℃の場合の修正ヌセルト数は8℃の場合に比べ大きく,融解量の増加割合も増大する.
(4)熱移動の形態が対流伝熱支配から伝導伝熱支配に遷移する時間は粒子径の増大および加熱壁温度の増大にともない小さくなる.
(5)融解領域内に自然対流が生ずる加熱壁温度は粒子径の増大とともに減少する.また,粒子径が5mm以下,加熱壁温度が8℃以下の範囲では,いずれの場合に対しても自然対流の影響は非常に小さい.
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