氷蓄熱における無着氷凍結の基研研究

冰蓄冷无冰冷冻基础研究

基本信息

批准号：
02650152
负责人：
服部賢
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650152/
关键词：
蓄熱氷水溶液無着氷

项目摘要

伝熱面に着氷することなく蓄熱槽内に氷を生成する無着氷凍結では、凍結性に関係する水溶液の物性として表面張力、固体面との濡れ性、溶質の拡散係数の知識が必須である。本研究では無着氷凍結の基礎研究として第一に上記諸物性の測定法を確立した。固体面との濡れ性および表面張力の測定では、無着氷凍結に有利と考えられる撥水性の高い固体表面での濡れ性の測定として液滴押し出し法を採用し、これによる測定精度を確認した。拡散係数の測定では、実時間ホログラフィ干渉法による測定法に新たな計測技術を考案し、誤差4%以内での測定を可能にした。これらの測定には画像処理技術を導入し、現在、数種の伝熱面と水溶液の組み合わせについてこれらの諸物性の測定を継続中である。凍結実験は水平円管まわりについて行った。基本的凍結条件として、初期水温が凍結温度で静水中の凍結について観察し、氷結晶の状態を写真観察から水溶液の濃度について分類整理した。流れの中におかれた円管まわりの水溶液の凍結では、伝熱面に生成した針状またはデンドライト状の氷結晶が流れによって伝熱面から離脱し流下する。このときの氷結晶の離脱性あるいは伝熱面への付着状況は水溶液濃度、流速に関係する事が確認された。しかし、現段階では現象の再現性を支配する因子についてまだ明らかになっていない。その他の影響因子、溶質の種類、冷却速度について、さらに濡れ性など伝熱面の表面性状に関わる因子の影響について順次実験的に検討中である。淡水の無着氷凍結については、伝熱面に無着氷のまま過冷却水の得られる事は確認された。しかし、現段階では過冷却度が小さい事および過冷却からの回復方法に問題が残されている。

当冰冻结在热储罐中产生的冰冰罐时，没有冰，在传热表面上没有冰，表面张力的知识，具有固体表面的润湿性以及溶质的扩散系数是必不可少的，因为与冰冻特性有关的水溶液的特性。这项研究确定了第一种测量上述特性作为无冰的冰冻的基本研究的方法。在用固体表面和表面张力测量润湿性时，使用了液滴挤出方法来测量具有高水位的固体表面上的润湿性，这被认为对冷冻和冷冻是有利的，并确认了测量精度。在测量扩散系数时，设计了一种新的测量技术，用于使用实时全息干涉仪进行测量，使得在4％的误差范围内进行测量。已经引入了这些测量值的图像处理技术，目前正在对几种类型的传热表面和水溶液进行这些特性的测量。冻结实验是在水平圆管周围进行的。作为基本的冷冻条件，初始水温为冷冻温度，并观察到静水中的冷冻温度，并根据照相观测中的水溶液的浓度对冰晶体进行分类和组织。当圆形管周围的水溶液在流动中冷冻时，在热传递表面形成的针状或树突形冰晶与由于流动并向下流下的热传递表面分离。据证实，此时冰晶体的拆卸性和对传热面的粘附性与水溶液的浓度和流速有关。但是，在此阶段，尚未阐明控制现象可重复性的因素。其他影响因素，溶质的类型，冷却速率以及与传热表面表面特性相关的因素的影响，例如润湿性，正在依次研究。关于淡水的冷冻和冷冻，可以证实可以在没有冰的情况下获得过冷的水。但是，在此阶段，就超冷的低水平和从过冷的方法中恢复的方法仍然存在问题。