ソーラーＳＯＥＣ展開に向けた対流抑制型ソーラーレシーバ開発とシステム設計

点击翻译按钮获取中文摘要

昨年度、学術論文Energyへ投稿したデータから、ソーラーレシーバを垂直に配置し、下向き集光によって加熱することで、レシーバで発生する浮力の影響を抑制することが可能であり、結果として従来の方法より精度良く定量的な伝熱現象の評価が可能であることを示した。そこで、今年度は下向き集光(ビームダウン集光)を受けるソーラーレシーバに焦点を当てた。実験に使用したハニカム体が持つ1つの矩形流路について、実構造におけるふく射輸送と熱流体直接数値解析を連成した計算モデルを構築した。流れと熱輸送については、経験式や仮定を使わず、基礎方程式から熱伝達率と圧力損失を直接計算する。一方で、ふく射に関しては、離散方位法によって放射強度の輸送を計算し、壁面吸収/放射率から吸収・反射・再放射量を計算する。この計算手法については、ハニカムレシーバによる集光集熱実験の結果を用いて、計算の妥当性を検証した。また、矩形の単純流路の入り口付近の固体を一部除去したカットバック流路を考案し、数値解析によるレシーバ能力評価も行った。入り口形状によってふく射に対する見かけの光学特性が変わり、レシーバ効率(光熱変換効率)が上昇することを示した。流路におけるエネルギー収支から、この現象が主に反射損失の低下によることを明らかにした。また流路形状によらず、入射ふく射熱流束と空気質量流束の比であるPOM(Power over air mass)を固定した状態では、レシーバ効率が質量流束によって影響を受けることを示した。この条件下では、ある質量流束でレシーバ効率が最大値を取り、その流束よりも小さいまたは大きい条件ではレシーバ効率が悪化することを明らかにし、レシーバの最適な運転条件に関する知見を得た。2つの国際会議と5つの国内学会での発表を行い、1本の論文として学術雑誌Solar Energyに掲載された。