低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷熱に関する基礎研究 : 第3報, 粒状凝固潜熱蓄冷熱材と温空気の直接接触熱交換による放冷熱特性

This paper deals with the cold latent heat energy release characteristics of direct-contact heat exchange between the solidified oil droplets [tetradecane, CH_3(CH_2)_<12>CH_3, melting point5.8℃] and hot air. Hot air is injected into the solidified oil droplet-water mixture layer from the distributor with a number of small circular nozzles. The solidified oil droplet-water mixture layer is fluidized by the air bubbles ascending in the layer, and the air bubbles are cooled from the layer by the direct-contact heat exchange. This paper deals with the characteristics of temperature and humidity of the outlet air from the layer, and time history of the cold heat energy release. The experiments were performed with respect to several experimental parameters, i. e., air flow rate, air temperature and humidity, and the amount of oil droplets and water in the mixture layer. Finally, some empirical correlations for the outlet air temperature and humidity and the finishing time of cold latent heat release were derived in terms of various nondimensional parameters.

前報において、低温熱媒体槽中に非水溶液性油を噴射・凝固させることにより潜熱蓄冷熱を行う方法の提案を行った。このような潜熱蓄冷熱システムの放冷熱法として凝固した潜熱蓄冷熱材と暖かい空気を直接接触させて放冷熱を行う方法が考えられる。潜熱蓄冷熱材と熱媒体温空気が直接接触熱交換を行う場合、両者間の熱伝達効率が非常に高くなり、装置の高効率化および小型化が実現可能である。さらに、このような潜熱放冷熱法では、熱交換後の空気温度を蓄冷熱剤の融点に近づけることが可能であり、結果として必要とする空気温度に近い融点を持った潜熱蓄冷熱材を選ぶことにより、目的の熱交換後の空気温度を安定した状態で得られるという利点がある。しかしながら、この種の直接接触型潜熱放冷熱に関する研究は非常に少ない現状にある。本報告は、前報において述べた潜熱蓄冷熱材製造装置により得られた凝固油滴と水の混合物中に、下部から暖かい空気を吹き込み、微細な空気泡と凝固油滴の融解挙動および流通空気の熱交換特性について実験的に検討するものである。実験は無限に広い均一な凝固油滴層を対象とすることから、層最下部に多数の円形ノズルを均一に配列した分板を設置し、そこから温空気を層内に噴射した。このような直接接触熱交換法では、噴射空気泡により蓄冷熱充填層が流動するため、層内の温度場が均一となり、全ての凝固油滴において均一に融解が進行するという利点がある。さらに、凝固油滴と水の混合割合を変化させると凝固油滴層の流動状態をさまざまに変化させることが可能である。本報告は、実験因子としての入口空気温度、湿度および空気流量、そして凝固油滴混合水層高さが熱交換後の空気温度、湿度および潜熱放冷熱完了時間に及ぼす影響について実験的に検討し、これらの相関関係を実験式の形でまとめるものである。

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