Refrigeration SystemMass Flowmeter
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(2) 第 6 章 デ モ 機 実 験 と 計 算 に よ る 熱 駆 動 型 MH 冷 凍 シ ス テ ム の 性 能 評 価. Table 6.3 Spe cifications of Demonstrative Refrigeration System Equipment Specification Size. m. Hydrogen Mass Flow Meter Hydrogen Piping Material Heat Exchange Medium Piping Material MH Reactor’s Outer Tube’ Outside Diameter m MH Reactor’s Inner Tube’s Outside Diameter m The Thickness of Inner Tube and Outer Tube (MH Reactor) m Reactor Material The Number of Reactors The Charging Amount of MH Alloy g/one pipe Heat Exchange Medium Heat Exchange Medium Mass Flow Rate L/min. MH- 1 MH- 2 0.6(Width)×0.45(Depth) × 0.6(Height) Heat Type Mass Flow Meter Stainless Steel Brass, Copper, Silicone, Teflon 2.540×10 - 2. 2.540×10 - 2. 1.905×10 - 2. 1.905×10 - 2. 0.1×10 - 2. 0.1×10 - 2. Copper 5. Copper 5. 150. 150. Silicone Oil. Ethylene Glycol. 7.2. 10. 図 6.6 が 実 験 装 置 の 写 真 で あ る .. Fig. 6.6 Photograph of demonstrative system equipment. -171-.
(3) 第 6 章 デ モ 機 実 験 と 計 算 に よ る 熱 駆 動 型 MH 冷 凍 シ ス テ ム の 性 能 評 価. (1) 反 応 容 器 冷凍 システム に 合 金を 利 用 する 際 に は必 ず ， 活 性 化 と 安 定 化 処 理を 施す 必 要 が あ る の で， 通 常 の運 転 圧 力 条 件 と は関 係 な く， 合 金を 充 填 する 部 分 は耐 圧 性 をもつ必 要が あ る ．従 っ て ，可 能 な 限り 合 金を 充 填 する 容器部分 を 減 ら す こ と が で き れ ば， 耐 圧 性が な く て も い い容 器 部 分の 材 料 を工 夫 す る こ と で シ ス テ ム 全体 の 熱容量 も 減 ら せ る と考 え ， 本 研 究 に お い て は ,使 用 す る 熱 交 換 器 の 形 式 と し て 二 重 管 式 熱 交 換 器 内管 に 合 金を 充 填 する 型 と シ ェ ル ア ン ド チ ュ ブ型熱交換器 の チ ュ ウ ブ への 合金充填型を 研究対象と想 定 し た． したがって， モデル器も 二 重 管 式 熱 交 換 器 内 管に 合 金 を 充 填 す る 形 式 で 製 作 し た ． 図 6.7 に 反 応 容 器 の 断 面 図 を 示 す ．反 応 容 器 は 二 重 管 型 で 製 作 し , 内 管 は 外 径 1 9 . 0 5 m m, 厚 さ 1 m m の 銅 管 を , 外 管 に は 外 径 2 5 . 4mm, 厚 さ 1 m m の 銅 管 を 用 い た . 各 容 器 の 内 管 に は MH 合 金 を 150g ず つ 封 入 し た ． M H 合 金 の 活 性 化 判 定 お よ び M H 合 金 層 中 心 温 度 測 定 の た め ，各 反 応 容器の 内 管 中 央 部に はシ ー ス タ イ プの T 型熱電対 を設 置し て MH 合 金 層 の 温 度 を 測 定 し た ． 加 え て ,ひ ず み ゲ ー ジ を 設 置 し , 系 内 の 圧 力 変 動 を 把 握 し た .反 応 容 器 で の 交 換 熱 量 は 熱 交 換 媒 体 の 反 応 容 器 出 入 り 口 の 温 度 と 流 量 の 測 定 か ら 求 め た .微 粉 化 し た MH 合 金 粒 子 が 測 定 系 内 に 移 動 し な い よ う ，各 反 応 容 器 の 配 管 と の 継 ぎ 手 部 分 に 金 属 燒 結 板 の 0 . 5 μm 孔径のフィルターを設置した．. Filter. Outlet of Heat medium T Sheath Type Thermocouple. MH Bed. Inlet of Heat Medium. Fig. 6.7 Specification of MH Reactor. -172-.
(4) 第 6 章 デ モ 機 実 験 と 計 算 に よ る 熱 駆 動 型 MH 冷 凍 シ ス テ ム の 性 能 評 価. (2) 熱 式 質 量 流 量 計 再 生 工 程， 冷凍工程 の 際 に移 動 す る水 素 流 量を 測 定 するために ， 熱 式質量流量計 を 採 用し た ． 使用 ガ ス を水 素 用 に校 正 しており，リ ー ド アウトユニットを 介し て ， 流量 を アナログ信 号に 変 換 しデータアクジ ションにより，データを取り込んでいる． 6.2.2 実 験 方 法 熱 駆 動 型 MH 冷 凍 シ ス テ ム の 冷 凍 能 力 と C O P4,5) は 充 填 MH 合 金 量 ， 充 填 M H 合 金 の 質 量 割 合 ，熱 源 温 度 , 中 間 冷 却 温 度 , M H 合 金 層 の 有 効 熱 伝 導 率 , シ ス テ ム 充 填 水 素 量 ，容 器 内 部 の 死 容 積 な ど 緒 条 件 に 依 存 し て いると考えられる. 合金熱交換器 は 合 金の 初 期 活 性 化 処 理の た め ，耐 圧 性 をもつ必 要が ある ． したがって，本 研 究 では ， 気密維持部の容 積 が 小さくてすむ合 金 内 部 充 填 型の 2 重 管 式 熱 交 換 器 と合 金チ ュ ー ブ 充 填 型の シ ェ ル ア ン ド チ ュ ブ 式 熱 交 換 器を 研究対象 と し て選 択 し た． し た が っ て ，デ モ 機 は 2 重管式熱交換器 で製 作し ，内 管 内 部に合 金を 充填 した ．モデル 機 実 験 で は ， 最 初 に ,両 合 金 の 水 素 吸 蔵 能 力 が 異 な る こ と に 着 目 し て 両 M H 合 金 の 充 填 量 を 1 5 0 , 3 0 0, 450 , 600 , 7 5 0 g に 変 え な が ら 各 組 み 合 わ せ に お い て 冷 凍 性 能 評 価 を 行 っ た .最 適 な 両 MH 合 金 の 質 量 割 合 を 決 め て から,システム の 温 度， 圧 力 運 転 条 件で あ る 熱 源 温 度,中 間 冷 却 温 度 お よ び 初 期 シ ス テ ム 圧 力 (初 期 充 填 水 素 量 ) が 冷 凍 性 能 に 与 え る 影 響 を 調 べた. モデル機実験手順を下記する． 1． 最 適 MH 合 金 質 量 割 合 を 決 め る ． ? 2． 最 適 初 期 シ ス テ ム 水 素 圧 力 を 決 定 す る . ? 3． 作 動 温 度 が 冷 凍 性 能 に 与 え る 影 響 を 調 べ る . な お ,実 験 時 の シ ス テ ム 内 部 水 素 量 把 握 に 重 要 な 各 MH 合 金 の 水 素 組 成 は ， 真 空 原 点 法 (ジ ー ベ ル ツ 法 )を 用 い て M H-1， MH- 2 合 金 の P C T 線 図から求めた． Table 6.4 Experiment Conditions of MH Refrigeration System Regeneration Refrigeration MH- 1 MH- 2 MH- 1 MH- 2 Initial MH Alloy Bed’s Temperature K 303.15 Hydrogen Gas Temperature K 293.15 Heat Source Medium Temperature K 443.15 303.15 303.15 303.15 Initial Hydrogen Concentration of MH Alloy 1.5 0.2 wt% Cycle Switching Condition Hydrogen Flow Rate 0.1 L(normal)/min Parameter. 表 6 .4 に 示 す 条 件 が 冷 凍 性 能 実 験 の 標 準 運 転 条 件 で あ る ． ま た , こ -173-.
(5) 第 6 章 デ モ 機 実 験 と 計 算 に よ る 熱 駆 動 型 MH 冷 凍 シ ス テ ム の 性 能 評 価. れらの実験結果は同一条件での数値計算により検証を行った. (1) 再 生 工 程 測 定 恒 温 槽 の温 度 が 設定温度に達 したのを 確 認 した 後 ， 測定 を 開始 し ， M H- 1 合 金 ， M H - 2 合 金 間 の バ ル ブ を 開 放 す る ． 測 定 項 目 は 交 換 熱 量 を 測定 するための熱媒体入口温度 ， 熱媒体出口温度 ， システム内の 水 素 圧力 ， 各 反 応 容 器 内に お け るＭ Ｈ 合 金 中 心 温 度で あ る ．装 置 内に 設 置 し て あ る 水 素 流 量 計 の 水 素 流 量 が 0.1L(normal)/min 以 下 に な る の を 確 認した後，バルブを閉じ，測定を終了する． (2) 冷 凍 工 程 測 定 再 生 工 程 の 測 定 が 終 了 し た 後 ，両 合 金 容 器 を 冷 却 し ，M H 合 金 層 の 温 度 が 中 間 冷 却 温 度 に 達 し た こ と を 確 認 し て か ら 測 定 を 開 始 し ，M H - 1 合 金 ，M H - 2 合 金 間 の バ ル ブ を 開 け る ．測 定 項 目 は 再 生 工 程 時 と 同 様 で あ る ． 再 生 工 程 時 と 同 様 に 水 素 流 量 が 0.1L(normal)/min に 達 し た ら ， 測 定を終了し，バルブを閉じる. (3) 熱 媒 体 の 流 量 測 定 熱 交 換 器 の交 換 熱 量を 測 定 する た め に， 熱 媒 体 入 口 温 度と 出口温度 および， 流量 を 測 定し た ． しかし， 使用 している シリコンオイル の 場 合， 粘 性 が高 い た め， 市 販 の質量流量計 を 用 いて 流 量 を測 定 すること が で き な か っ た ． し た が っ て， 流 出 した 熱 媒 体を 重 量 法で 測 定し ， 質 量流量を算出することにした．. -174-.
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