| 研究課題/領域番号 |
20K05403
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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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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
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。
その中で、本年度は「アンモニアを用いた強制対流核沸騰の可視化による観察」と「プログラムによる可視化画像の解析」を実行した。
「アンモニアを用いた強制対流核沸騰の可視化による観察」では、本研究で製作した可視化用のプレート式熱交換器でアンモニア液を沸騰させ、その沸騰様相について可視化窓から観察した。今年度はアンモニアを媒体として同様な実験を行った。沸騰熱伝達率は質量流束、熱流束、入口乾き度、入口過冷度をパラメーターとして値の比較を行い、一定の傾向が得られた。FC-72の沸騰熱伝達率との比較では、いずれの条件においても数倍の値が得られた。一方、アンモニア沸騰の可視化による観察では、沸騰熱伝達の測定と同じパラメーターにより沸騰様相の比較を行った。特に過冷度による沸騰気泡の分布への影響が顕著であることが明らかとなった。
「プログラムによる可視化画像の解析」については、一昨年までに開発した画像解析プログラムを用いている。プログラムでは沸騰気泡形状の機械学習を行っており、沸騰様相の画像の中から気泡の抽出が行えるようになった。解析ではその気泡領域の面積比を求め、最終的にボイド率分布を求めるように構成されている。そのため、可視化画像からはボイド率の分布が得らた。一方、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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