| 研究課題/領域番号 |
21560879
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
田子 真 秋田大学, 工学資源学研究科, 教授 (50171682)
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| キーワード | 自然エネルギー / 相変化 / 地中熱交換器 / 地熱エネルギー / 地下水流れ / 再生可能エネルギー / 地中熱利用 / ヒートアイランド対策技術 |
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| 研究概要 |
今年度は、地層を模擬した多孔質層内の相変化現象に関する実験的研究に着手するとともに、先行して作成した数値計算プログラムを用いて、多孔質層内の相変化現象についての数値シミュレーションを実施した。
実験装置には、凍結挙動を可視化するためにアクリル製の密閉容器を用い、壁面に設置した銅製冷却面をペルチェ素子により電気的に温度制御した。
この実験装置により、空隙率あるいは充填粒子径が、多孔質層内における水の凍結挙動に及ぼす影響について検討した結果、凍結層の形状のほか、流れ場、温度場ともに、実験結果と数値シミュレーション結果がよく一致した。
本研究で提案している螺旋管型地中熱交換器方式を用いることにより、伝熱面積を拡大することが困難であると指摘されてきた従来型の地中熱交換器方式の欠点をかなりの程度克服することが可能であると考えている。また、地中熱交換器を用いて周囲地層より採熱を行う場合、水分を含んだ周囲の地層内に相変化現象(水の場合は凝固)が生じ、この相変化現象が地中熱交換器の採熱量に大きな影響を及ぼすことが予想される。本研究は、このような相変化現象を伴う場合にも適用できる数値計算プログラムを作成し、螺旋管型地中熱交換器方式の採熱特性を明らかにしようとするものであり、その意義と重要性はきわめて高いと考えている。
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| 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
本年度は、地層を模擬した多孔質内の相変化現象を伴う実験に着手する予定であったが、計画通り、実験に着手するとともに、得られた実験データと数値シミュレーション結果(前年度に作成した数値計算プログラムを用いて計算)とを比較検討することができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
螺旋管型地中熱交換器方式による採熱量を算定する数値計算プログラムと、多孔質内の相変化現象を把握する数値計算プログラムの両者を合体させ、地下水流れと相変化現象を伴う場合にも適用できる、数値計算プログラムを作成する。
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