| 研究分担者 |
飛松 浩樹 東陶機器(株), 基礎研究所, 研究員
大森 広美 九州大学, 工学部, 教務員
野田 英彦 九州大学, 工学部, 助手 (00112409)
深井 潤 九州大学, 工学部, 助教授 (20189905)
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| 研究概要 |
潜熱蓄熱材を充填した蓄熱槽に,熱媒体を流入させて蓄熱材と直接接触熱交換し,加熱された熱媒体を減圧下のフラッシュ室へ円管ノズルを通して導き,スプレーフラッシュ蒸発を誘起させることにより蒸気を取得するシステム,すなわち新規に考案した潜熱蓄熱・フラッシュ蒸発ハイブリッドシステムについて,その非定常的な熱的動特性を究明する実験を行い,蓄熱槽流出熱媒体温度,蒸発効率および取得蒸気量に関する知見を得た.蓄熱材には架橋ポリエチレンを用いた.この蓄熱材は融解時にも液状にならず形状が保持されるので,熱媒体との直接接触による良好な熱伝達が可能となった.熱媒体には安価かつ安全な水を用いた.
蓄熱槽内の非定常熱移動現象について数値解析を行い,蓄熱槽流出熱媒体温度の経時変化が精度良く推算できることを示した.また,スプレーフラッシュ蒸発方式は,他の蒸発方式と比較して,極めて短時間に効率よく蒸気を発生することができる優れた蒸発方式であることを示し,蒸発効率に及ぼす過熱度およびフラッシュ室内滞留時間の影響を整理し,蒸発効率を表す簡易表示式を導出した.これらの結果から,取得蒸気量の経時変化が推算可能となり,スケールアップ時のシステムの挙動の予測方法が確立した.本システムは,蓄熱エネルギーの95%以上を蒸気取得に有効利用でき,優れた省エネルギー効果をもたらすことを示した.
したがって,本システムをバッチ処理を伴う化学プロセスの加熱用蒸気,あるいは鋭いピーク蒸気負荷が存在する発電所でのピークタービン駆動用蒸気等,大きい負荷変動が存在するシステムに組み込むことにより,設備の小型化,省エネルギー,優れた応答性あるいは夜間のボイラ停止による省力化が図られることが明らかになった.
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