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水平円筒カプセル内固相の融解における伝熱特性

Melting heat transfer of solid phase in horizontal cylindrical enclosures

根本 寛幸*; 椎名 保顕; 稲垣 照美*; 小木 浩通*

Nemoto, Hiroyuki*; Shiina, Yasuaki; Inagaki, Terumi*; Ogi, Hiromichi*

円柱カプセル内の相変化媒体が融解する場合、液相と固相の密度差による接触熱伝達により融解が促進される。接触融解は等温条件下では非常に高い伝熱特性を示すが、潜熱蓄熱等では通常、熱伝達率一定条件下で用いられるため、この場合の伝熱特性を近似解析と実験により求めた。実験では相変化媒体として水及びテトラデカンを用い、円柱としてアクリル及び銅を用いた。実験と解析の比較の結果、熱伝達率一定条件下では、融解速度は時間の経過とともに大きくなることが示され、両者は定性的に一致したが、アクリル円柱の場合には実験と解析に差が生じた。実験において固相形状を観察したところ、円柱材質がアクリル及び銅の場合で異なる形状を示したため、水にナイロン微粒子を懸濁し、流れの可視化画像をビデオで撮影し、流跡線を求めることにより自然対流を調べた。その結果、アクリルを用いた場合に液相内の自然対流が固相と円柱の境界付近にまで達し、それにより固相形状が変形し、固相と伝熱面の接触域が小さくなり、融解に影響を与えている可能性が示された。

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