低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷に関する基礎研究 : 第2報, 低温水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の凝固および熱伝達の無次元整理式

概要

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前報において、直接接触による潜熱蓄冷システムを提案し、その構築のための基礎的データを報告した。すなわち、テトラデカン油（C14H10、融点Tm=5.8℃、融解潜熱L=229.1kj/kg、密度Ρdl=770kg/m3(液相時、6℃)）およびエチレングリコール水溶液をそれぞれ蓄冷材および低温冷媒液として用い、両者を直接接触させることによる。蓄冷材の凝固挙動について明らかにした。通常、テトラデカン油の噴射温度および水溶液温度を低下させるに伴い、増加する傾向にある。しかし、温度条件を極度に低下させると、ノズル先端にてテトラデカン油の凍結が起こり、いわゆる凝固油柱が発生し、逆に温度の低下と共に、凝固率が減少するという特徴的な現象を見い出した。また、本蓄冷システムにおいては、蓄冷部にて蓄冷材としての油滴が液相から固相へと凝固相変化するため、液－液および固－液系の直接接触熱交換が共存することになり、それぞれ異なった伝熱形態となる。本報告では、テトラデカン油滴群の凝固率および熱伝達率を主に実験データを基礎に整理する方法を検討するものである。前述したように、実験条件によりノズル先端に凝固油柱が形成される場合とされない場合があり、それぞれの場合における実験整理式の提案と本蓄冷システムの最適な運転条件についての考察を行っている。The latent cold heat storage system using the direct-contact freezer with tetradecane oil and ethylene glycol aqueous solution as the latent cold heat storage material and the cold heat transfer medium, respectively, was proposed in a previous paper [Inaba and Sato, Trans. JSME, 60-580 (1994), 4236.]. In this report, in order to obtain practical data for industrial application, nondimensional analysis of the solidification rate of the tetradecane oil droplets and the overall heat transfer coefficient in the freezer was carried out. In this system, the tetradecane oil droplets change from liquid to solid state during ascension in the cold heat transfer medium. Therefore, liquid-liquid and solid-liquid coexisting-type direct-contact heat transfer occurs between the tetradecane oil droplets and the aqueous solution. It can be considered that the flow pattern and heat transfer process are different for the liquid-liquid and the solid-liquid systems. The empirical equations of the solidification rate and the overall heat transfer coefficient were derived for the averaged values for the entire freezer. The optimum operating conditions at which the maximum solidification rate can be achieved were clarified.
社団法人日本機械学会の論文
1996-01-25

低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷に関する基礎研究 : 第2報, 低温水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の凝固および熱伝達の無次元整理式

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