| 研究課題/領域番号 |
20K05403
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
有馬 博史 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 准教授 (90346875)
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| 研究分担者 |
小山 幸平 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40597845)
荒巻 森一朗 西日本工業大学, 工学部, 教授 (50274535)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | プレート式熱交換器 / 可視化 / 沸騰様相 / 沸騰熱伝達率 / 蒸発 / アンモニア / FC-72 / 海洋温度差発電 / 機械学習 / 沸騰 / 熱交換器 / 海洋温度差エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本申請研究はオーガニック ランキン サイクルを用いた小温度差発電用のプレート式蒸発器における熱効率をさらに向上させることを主たる研究目的とし、① 核沸騰様相の詳細な解析を行うために最適かつ可視化可能な測定方法を新た考案し、作動流体（アンモニア）の沸騰現象について解析すること、さらに② 直接的可視化で観察される沸騰様相は、非常に複雑な挙動を示すため、その画像解析に対してＡＩ（機械学習）を導入し、気液領域を高速で判別可能な新規画像解析法の確立を目指す。また③間接的可視化としてセンサーを使用する新しい測定法の確立も目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、オーガニック ランキン サイクルを用いた小温度差発電用プレート式蒸発器における熱効率の向上のため、核沸騰の可視化及び可視化解析手法の確立を目的としたものである。3年の研究期間において、可視化用のプレート式熱交換器の製作を行い、それを用いて、FC-72及びアンモニアの可視化実験を行った。また、可視化画像について機械学習の手法を取り入れた解析プログラムの作成を行い、それを用いた画像解析を行った。
可視化画像からは画像解析によりボイド率の分布を得て、それらと別途測定した乾き度分布との相関について求めた。既存の相関式との比較では、条件によって既存のものと一致することが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気液二相流の可視化解析は、熱交換器の性能向上に重要である。このことから、本研究は単に沸騰伝熱現象の解析手法の開発のみならず、熱交換器の性能向上につなげることで、将来的な海洋温度差発電の実用化に役立てることができる。海洋温度発電は再生可能エネルギーの一つであることから、その実用化が進むことで、CO2および枯渇エネルギー使用量の削減につながると期待される。
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