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2017 年度 実績報告書

着霜特性の3D計測と除霜性能向上に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17F17365
研究機関東京大学

研究代表者

党 超鋲  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30401227)

研究分担者 SONG MENGJIE  東京大学, 新領域創成科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-11-10 – 2020-03-31
キーワード着霜 / 除霜 / 白色干渉計
研究実績の概要

本研究は、低温熱交換器表面での着霜メカニズムの解明、着霜プロセスの予測及び効率的に除霜できる伝熱面の開発を行う。具体的に、白色干渉3D変位計を用いて、伝熱面の表面形状、温度、湿度条件における霜形状の高精度な“瞬間3D”計測を行い、霜層の形態、厚さ、密度そして熱伝導率などの基本特性の経時変化を解析し、その結果に基づき、霜層の成長速度、成長過程における密度の空間分布の高精度なモデリングを行う予定である。
H29年度は、まずヒートポンプにおける着霜現象を理解するため、実運転状態での着霜過程における蒸発器の構造、表面特性、運転条件の影響を実験的に調べた上、着霜過程を計測、評価する手法及び霜生成、成長に関わる物理モデルの文献調査と整理を行った。
また、着霜過程を実験的に計測するための実験装置の設計、製作を行った。液体窒素とヒーターを用いて銅基板の温度をコントロールし、その上での着霜過程の高速度カメラによる可視化観察を行った。更に、白色干渉3D変位計による計測原理と計測精度の確認を行った。現在、製作した恒温プレート上の霜生成過程の白色干渉3D変位計を用いた計測を開始した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実験装置の設計、製作が予定通り完了し、計測の準備が整えた。また、計測装置の精度確認を行った。今実験手法の検証とデータ整理方法を整理を行っている。

今後の研究の推進方策

実験計測の開始とモデル構築を行う。霜層の成長速度、成長過程における密度の空間分布のモデルを構築する。更に、伝熱面の表面改質加工と評価を行い、伝熱面の形状、表面濡れ性により霜層生成過程の可視化、実験計測およびモデリングを行う予定。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Review on frost characteristics measurement and calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Song Mengjie, Dang Chaobin
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 124 ページ: 586-614

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.03.094

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy transfer procession in an air source heat pump unit during defrosting with melted frost locally drainage in its multi-circuit outdoor coil2018

    • 著者名/発表者名
      Mengjie Song, Chaobin Dang, Ning Mao, Shiming Deng
    • 雑誌名

      Energy and Buildings

      巻: 164 ページ: 109-120

    • DOI

      DOI:org/10.1016/j.enbuild.2018.01.004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Review on improvement for air source heat pump units during frosting and defrosting2018

    • 著者名/発表者名
      Mengjie Song,Shiming Deng, Chaobin Dang, Ning Mao, Zhihua Wang
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 211 ページ: 1150-1170

    • DOI

      DOI:org/10.1016/j.apenergy.2017.12.022

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Melted Frost Influence on Metal Energy Storage of ASHP Defrosting Performance2017

    • 著者名/発表者名
      Mengjie Song, Chaobin Dang, Eiji Hihara, Shiming Deng
    • 学会等名
      International Conference on Cryogenics and Refrigeration 2018
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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