| 研究概要 |
1.磁性材料充填層内における熱移動特性および圧力損失挙動に関する実験
平成16年度に制作した実験装置を用い,磁性体と周囲熱媒体との間の熱移動特性および磁性体粒子充填層内における圧力損失挙動を検討した.実験パラメーターとして,励磁・消磁の周期,周囲流体の流量変化,磁性体充填セルの長さ,およびセルの直径を変化させた.
2.数値解析的検討
繰り返し内部吸発熱を伴う物体からの高速熱交換に関する数値解析モデルを構築し,磁性体粒子充填層内における熱移動特性に関する数値解析を行った.また,実験結果との比較検討を行いモデルの妥当性の評価を行った.これらの解析結果をふまえ,磁気冷却システムの構築に関する設計指針の把握およびシステムの最適運転条件に関する検討を行った.
3.成績係数の評価に関する検討
各実験条件から定まる磁石の駆動に要する仕事を理論的に計算し,その結果と実験で得られた冷熱量からCOPを算出し,最適な運転モードとCOPに関する考察を行った.
4.研究成果および特筆すべき点
(1)作業物質の粒子径が大きい条件では,1サイクルにおいて温度変化が緩慢である.
(2)磁性体粒子充填層内における圧力損失分布は,Ergunの式によく一致するが,磁場内においては粒子の充填構造が変化するため,圧力損失は低下する.
(3)作業物質の充填率および充填長さに関しては,冷却能力が極大値を示す条件が存在するため,適切な充填率および充填長さの条件を選択することによって,より大きな冷却能力を得ることが可能となる.
(4)磁石の移動時間および熱交換時間の条件により,冷凍システムのCOPは大きく変化する.
(5)COPは磁石移動速度が低いほど大きく,得られる冷熱量は磁石の移動速度が大きいほど大きくなる.したがって,COPと冷熱量の関係には最適条件が存在する.
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