潜熱蓄熱円筒カプセルの融解特性に及ぼす非均一熱伝達率の影響

摘要

固液相変化潜熱を利用した潜熱蓄熱方式は，一定温度で大量の熱の貯蔵ができるという点で優れた特徴を有している．潜熱蓄熱システムを設計する場合，相変化を伴う伝熱特性を評価する必要があるが，カプセル型蓄熱方式の場合，これまでの多くの研究では，蓄熱媒体の相変化特性は蓄熱カプセル表面熱伝達率一定として評価されてきた．しかし，カプセル周りを流れる伝熱流体の強制対流により蓄熱·放熱が行われるため，実際にはカプセル表面の熱伝達率は一定ではない．Zukauskasによると円柱が規則的に配置された場合の表面熱伝達率は最大／最小で3-4倍の差があることが示されている．特に融解時には円柱内部に自然対流を伴うため，精度良く蓄熱カプセルの伝熱特性を把握するためには非均一熱伝達率の影響を把握する必要がある．そこで本研究では，水平円柱容器内の固相が，横からの一様流を受け，非一様の表面熱伝達率により融解する場合の融解特性を調べるために，実験を行うとともに均一熱伝達率及び非均一熱伝達率の場合の自然対流を考慮した数値解析及び熱伝導解析を行ったので報告する．