潜熱蓄熱の性能向上のための直接接触溶融の研究

直接接触熔融提高潜热储存性能的研究

• 批准号: 06650232
• 负责人: 斉藤 彬夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650232/
• 关键词: 熱工学; 相変化; 蓄熱; 直接接触溶融; 非定常過程; 伝熱促進

直接接触溶融は、自然対流や熱伝導による溶融に比べて、はるかに溶融速度が速いため、潜熱蓄熱カプセルの蓄熱速度を強く支配している。本研究は、接触溶融現象を基礎的に検討し、現象を支配する無次元パラメタの整理、非定常過程を含む数値解析を行うとともに、接触溶融の速度を可能な限り高める方策を示し、潜熱カプセルの蓄熱時における性能向上の方策を究明するものである。伝熱板の物性値、形状を考慮にいれた上で支配方程式を整理することにより、接触溶融の挙動に影響を与える無次元パラメタを抽出し、これらを変化させて非定常過程の数値解析を行った。その結果、幾つかあるパラメタの中で、伝熱板の厚さおよび熱伝導率が、固液界面がみかけ上動かなくなる定常状態に達するまでの時間に大きく影響することが解った。また、定常状態に達してからは、従来の研究で示されているように、押付圧力と伝熱面表面温度が溶融速度を決定することを確認した。また、面に細い溝を加工した伝熱面を用い実験を行った。その結果、溶融した液体が接触溶融界面から外部に流出しやすくなることで、溶融界面と伝熱面との間の液層の厚さが薄くなり、溶融を促進する効果があることを確認した。この時、伝熱板上の溝が多いほど高い熱流束が得られることが解った。しかし、広範囲な条件のもとに実験を行ったところ、従来知られていない不安定な現象が確認されたが、そのメカニズムはよく解っておらず今後の課題である。

Direct contact melting, natural convection and heat conduction are the main factors influencing the melting rate, the latent heat storage rate and the heat storage rate. This paper discusses the basic theory of contact melting phenomenon, analyzes the non-dimensional phenomenon, analyzes the unsteady process, and shows the possible limit of contact melting velocity. The properties and shapes of the hot plate are considered in the governing equations. The results show that the thickness of the heat transfer plate and the thermal conductivity of the heat transfer plate have great influence on the time of reaching the steady state of the solid-liquid interface. The steady state of heat transfer is determined by pressure and surface temperature. The surface is fine. The surface is fine. As a result, the melting liquid contacts the melting interface, flows out from the outside, the thickness of the liquid layer between the melting interface and the hot surface is thin, and the melting is promoted. The heat flux in the hot plate is high and the heat flux is high. The problem of instability in the future is confirmed.