| 研究概要 |
低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムに関して,貯水中に低温空気を噴出し製氷を行う製氷槽,圧力操作により空気を冷却するための渦発生器,および空気圧縮機より構成される実験装置を作製し,検討を行った結果の概要を以下に記す.
(1)空気噴射ノズルの検討:ノズルに氷が付着し易く製氷が困難になるため,種々のノズルを検討した結果,ドーム形状の薄膜ゴム製ノズルを用いることにより,連続的な製氷が可能になることが明らかになった.
(2)熱伝達挙動に及ぼす諸因子の影響:空気温度,空気流量,製氷槽水位を実験条件に設定し,諸因子の影響について検討した.特に水位が50mmと低い場合には,ノズルから噴出した空気が水層を吹き抜け,効率的に熱交換が行われないことが判明した.また,流動・気泡挙動の詳細な観察を行い,気泡群と水の熱伝達特性には,槽内の水や気泡群の流動挙動,ならびに気泡径分布が大きく関与することが明らかになった.
(3)スラリー状氷生成機構の把握:本方法にて生成される氷片は,過冷却が非常に小さい状態で生成され,フラジルアイスとなり薄い円盤状の形状を持つことが判明した.
(4)製氷効率および応用技術に関する検討:流入空気のエンタルピーおよびスラリー状氷の生成量をもとに製氷効率を算定した結果,低温空気温度が-1℃と比較的高い温度にても製氷が可能であり,製氷効率は低温空気流量が大きい範囲では,空気温度に関係なく高い製氷効率で安定し,高効率でスラリー状氷の生成が可能であることが判明した.さらに,直接接触熱交換の応用技術として低温空気と温水との直接接触熱交換についても検討した.
以上の様に低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムの有効性を明らかにし,その実用化に向けての基礎的資料を収集した.
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