| 研究概要 |
本研究では温度による密度差を利用したエネルギー回収システムについてシミュレーションを行った。加えて簡便な実験装置を製作し,作動媒体に空気を用いた実験によりシステムの動作を確認した。
高密度媒体中に円筒を立て,低密度媒体を円筒の下部から供給すると両媒体の密度差により円筒の下部から圧力が加わり円筒内に流速が発生する。本システムでは密度差により生じた流速エネルギーを回収する。エネルギーの回収方法として今回は風車のようなものを考え,風速からのエネルギー回収効率を風車における回収効率として計算した。
作動媒体に天然ガスを用いて行ったシミュレーションにおいてはシステムを高さ100m,内径20mの円筒と考え,高密度媒体温度を-160℃,低密度媒体温度を25℃とした。この場合円筒内の流速は約36m/s,回収エネルギーは約2.3MWという計算結果になった。
また実験装置のサイズで作動媒体を空気とした場合のシミュレーション行い,実験値と比較をした。このとき高密度媒体温度は24℃,低密度媒体温度28〜38℃とした。
実験には高さ1m,内径0.17mの円筒を用いた。高密度媒体に外気を使い円筒内にヒーターを入れて低密度媒体を作り密度差を作った。円筒内に下部から500mm,750mmの所に熱電対と風速計を入れて円筒内の温度と風速の分布を測定し,風速分布より平均流速を求めた。また円筒内のヒーターによる流体のエネルギー損失を考慮してシミュレーション値を求め実験値と比較した。結果は実験値とシミュレーション値の誤差が約10%であった。以上の結果から,密度差により風速を得るエネルギー回収装置が動作することを確認できた。また本研究で用いたシミュレーション方法によりシステムで得られる風速を予想できる。
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