流動層熱交換器における粒子-伝熱面接触時の非定常熱伝導

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固気系の流動層熱交換器は高い熱伝達性能を有するにもかかわらず,その伝熱機構が明らかにされていないため,現状では効率的利用がなされているとは言いがたい.本研究では,考えられる伝熱機構のうち,もっとも重要と考えられる「粒子-伝熱面接触時の非定常熱伝導」について,それによる熱移動量の定量的評価を行うことを目的としている.本研究では,加熱伝熱面に接触して上昇する粒子の温度を可視化し,そのデータをもとに移動熱量を求めている.粒子の接触状態および粒子温度の観察は,流動層内の流動状態を乱さないために,透明な伝熱面を通して流動層外側より行われた.粒子の接触状態の観察には可視光用のVTRカメラを,粒子の温度上昇の観察には,赤外線温度画像装置が用いられた.また,伝熱面の加熱には,VTRカメラおよび赤外線温度画像装置の視野を遮らないように炭酸ガスレーザーを用いて非接触で行われた.このため,伝熱面には,可視域および赤外線画像装置の検知波長域において透明で,かつ,炭酸ガスレーザーの波長において不透明なMgF_2が用いられた.本研究では,可視化,記録される粒子温度が粒子表面の温度であることを考慮し,その上昇データをもとに逆解析を通じて熱移動量を求められた.熱移動量は,粒子径,流動流速を変えて計測され,それを元に広く利用できる接触熱伝達に換算して整理された.