直接接触による低エクセルギー損失熱交換システムに関する研究

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本研究は,リキッドアイス蓄冷熱システムに用いる空気熱交換器のエクセルギー損失を防ぐため,固・気・液三相流動層による直接接触熱交換システムの熱伝達特性をエクセルギー損失の観点から検討することを目的としており,本年度においては,固・気・液三相流動層実験装置を製作し,その熱伝導特性に及ぼす諸因子の効果を把握し,得られた結果に基づき当該システムのエクセルギー評価を行った.1.実験装置の製作 固・気・液三相流動層による,直接接触熱伝達特性に及ぼす諸因子の効果を検討するための実験装置の製作を行なった.2.固・気・液三相流動層の熱伝達挙動に及ぼす諸因子の影響に関する実験 流動空気温度および流量,リキッドアイス初期水溶液濃度および氷充填率、ならびにリキッドアイス層高を実験条件に設定し,これらの条件が熱伝達特性に及ぼす影響に関して実験による検討を行なった.試験部出入口部における流動空気の乾・湿球温度より空気のエンタルピを算出し,空気が得た冷熱量を求めるリキッドアイス層の体積基準の伝熱量(体積熱通過率)で熱伝達特性の評価を行なった。また,それらの結果を用いてエクセルギー解析を行なった.その結果,1)リキッドアイス層内温度は入口空気温度により変化するが,出口空気温度はほとんど一定の値を示すこと,2)採冷熱量は,入口空気温度および流量に大きく影響を受け,水溶液初期温度の影響は比較的小さいこと,また,3)リキッドアイス層のエクセルギーは水溶液初期濃度,すなわちリキッドアイス層の初期温度に大きく影響を受けることなどが明らかとなった.