衝突噴流下の水平霜層に放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発促進効果

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冷凍機の蒸発器などの低温熱交換器への着霜は、熱交換器の熱抵抗を著しく増大させ、その性能の低下をもたらすことにより、着霜した熱交換器の性能維持のためには除霜運転が必要となる。著者らは、昇華蒸発現象を利用した新しい除霜法の検討を行っており、水平霜層に対して垂直に湿り低温空気を吹き付ける、いわゆる衝突噴流にさらされた水平霜層の昇華蒸発を利用した除霜挙動を明らかにした。その結果、霜層に平行な強制対流下で除霜する場合と比較して、極めて物質伝達が大きく、短時間での除霜が可能であることが示された。本報は、衝突噴流下で昇華蒸発する霜層にさらに赤外線放射熱エネルギを照射した場合の、昇華蒸発の促進に関する基礎的検討を行うものである。これは、Schmidt や Cunnigham の報告にあるように、霜層の赤外線吸収率が0.98程度と極めて高いことに着目したものである。既報では、水平霜層が平行な強制対流下にさらされる場合について、放射熱エネルギの照射による昇華蒸発促進効果を実験的に検討した。その結果、放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発量は、放射熱エネルギを照射しない場合に比較して最大10倍程度も増大することが明らかとなり、放射熱エネルギの照射が昇華蒸発促進に非常に有効な方法であることが判明した。本研究は、水平霜層に対して垂直に二次元噴流を衝突させ、さらに赤外線放射熱エネルギをを霜層表面に照射した場合の霜層の昇華蒸発の促進効果に及ぼす赤外線放射強度、二次元噴流空気速度、および空気温度の効果を定量的に検討するものである。The present paper deals with a new defrosting method based on the frost sublimation phenomenon. The focus of the present experimental study is the sublimation mass transfer of a horizontal frost layer exposed to impinging jet flow and radiant energy. It is found that the mass flux of the frost laye rincreases with increasing jet flow velocity and the radiant heat intensity. Non-dimensional correlations for mass transfer, heat transfer and defrosting completion time have been derived in terms of various parameters.
一般社団法人日本機械学会の論文
1997-05-25

衝突噴流下の水平霜層に放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発促進効果

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