減圧下における水蒸気凝結現象を利用した固-液相マイクロカプセルスラリー潜熱蓄熱材の採熱特性(熱工学,内燃機関,動力など)

概要

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エネルギーの有効利用の分野において効率的利用とエネルギー貯蔵技術が最重要課題と考えられ、熱需要と供給の時間的、空間的なミスマッチを解消する蓄熱技術に関する様々な研究開発が行われている。融解潜熱を利用する潜熱蓄熱は高密度エネルギー貯蔵が可能であり、相変化時には一定の温度で熱を取り出すことが可能である。特に、夜間の余剰電力を利用した氷蓄熱システムは、氷の融解潜熱を昼間の冷房空調に利用されている。しかし、暖房や給湯などに要求される中温度領域での蓄熱に関しては顕熱型の温水蓄熱が主流であり、潜熱蓄熱の実用化例は少ない。近年、微笑な球状カプセルに潜熱蓄熱材を封入した潜熱蓄熱材を水に分散混合させたマイクロカプセルスラリー（以下スラリーと略する）のような機能性熱媒体が注目を浴びている。これらはカプセル殻により潜熱蓄熱材が固相時にも流動状態を保ち、管内輸送を可能にし、さらに、融点の異なる潜熱物質を蓄熱材に用いることにより、様々な温度域での蓄熱が可能であることなどの利点を有している。しかしながら、マイクロカプセルの分散安定を図るためのカプセル径の微細化処理は、スラリーの粘性抵抗の増大を熱伝達率の低下をもたらすことが知られている。筆者らは、このスラリーの伝熱特性の低下を克服する手段として、減圧下の過熱面状でスラリーを構成する水を沸騰させマイクロカプセル内潜熱蓄熱材の蓄熱特性（潜熱蓄熱材の誘拐）を報告した。本研究では、蓄熱されたスラリーを減圧下で減圧沸騰させ、その蒸気の凝縮熱を取り出すことでスラリー内潜熱蓄熱材からの採熱（潜熱蓄熱材の凝固）を促進させる試みを行うものである。実験は、スラリーの潜熱蓄熱材（融点温度62℃のパラフィン）と減圧下沸騰における蓄熱材濃度、冷却熱交換器冷却面温度を主要なパラメーターとして、その採熱特性を検討するものである。Recently, studies have begun on a functional heat transfer medium using fine spherical microcapsules encapsulated with phase-change material and dispersed in water. This enables the medium to maintain fluidity whether the phase-change material is solid or liquid. The present study has clarified the laten-heat storage characteristics of microcapsule slurry by increasing its heat transfer coefficient with the help of evolved heat condensing of vapor from the slurry in heat storage. Paraffin wax with the melting point of 62℃ was encapsulated into the fine microcapsules and used as a phase-change material. The cooling coil surface temperature and concentration of paraffin in the microcapsule slurry were selected as the experimental parameters. As a result, the non-dimensional correlation equations of the heat release completion time and heat transfer coefficient were derived in terms of non-dimensional parameters.
社団法人日本機械学会の論文
2004-02-25

減圧下における水蒸気凝結現象を利用した固-液相マイクロカプセルスラリー潜熱蓄熱材の採熱特性(熱工学,内燃機関,動力など)

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