中性子イメージング専門研究会＠京都大学原子炉実験所 2012/01/05-06 フィンチューブ熱交換器における 着霜現象の定量評価 Quantitative evaluation of frosting phenomena on fin-tube heat exchanger 関西大学 吉村 智也 網 健行 梅川 尚嗣 松本 亮介 京都大学原子炉実験所 齊藤 泰司
Background 中性子ラジオグラフィを用いた 局所および時間的な着霜分布(水分分布)の定量評価 I I0 目的 ✓金属は透過し，水に対して強く減衰 ⇒フィンチューブ熱交換器への着霜の評価が可能 目的 中性子ラジオグラフィを用いた 局所および時間的な着霜分布(水分分布)の定量評価
Experimental apparatus Digital camera Blower fan Orifice Electronic balance Hygrometer Temperature control heat exchanger Visualization area Frosting section Air flow ×:Humidity ×:Thermocouple Neutron beam
Experimental apparatus 50mm Brine Fin-Tube heat exchanger Material：Pure aluminum 10mm Neutron beam Experimental condition Ambient temperature [deg. C] 20.8 Inlet air temperature [deg. C] 6 Air flow rate [ℓ/min] 250 Brine temperature [deg. C] -19 Frosting time [min.] 145 105mm 95mm
Neutron radiography Neutron source Nuclear reactor KUR（B4 port） Beam port refrigerator Nuclear reactor KUR（B4 port） Thermal output 1 MW Guide tube length 11.7 m Guide tube cross section 10（D）×74（D’） mm Typical spectrum 1.2 Å Neutron flux 1×107 n/cm2s Camera Frame Frosting section CCD camera “PIXIS 1024B” （Princeton Instruments） Imaging array 1024×1024 pixels Lens “APO MACRO 180mm F3.5” （SIGMA corporation） Exposure 30 sec.
Experimental results 無着霜時の減衰式 着霜時の減衰式 着霜量 0 min 145 min 取得画像 処理後画像 G：ゲイン O：オフセット 無着霜時の減衰式 着霜時間 0 min 着霜時の減衰式 モルフォロジフィルタ によるノイズ除去 着霜量 145 min 737 2220 1.1 [g/cm2]
Experimental results X Y ５ ４ ３ ２ １ 各点における着霜量の時間変化 600pixel 1024 1.1 600pixel ５ ４ ３ ２ １ 1024 1.1 g/cm2 X Y ①:(243,745) ②:( 60 ,630) ③:(243,535) ④:(135,480) ⑤:( 60 ,420) 各点における着霜量の時間変化
Summary 中性子ラジオグラフィを用いて フィンチューブ熱交換器への着霜分布測定を行い以下の知見を得た． ✓熱交換器への着霜現象を評価するにあたり，中性子ラジ オグラフィが有用な計測ツールであることが確認できた． ✓各着霜時間において着霜状態を撮影した結果，時間的な 累積着霜量の遷移，空間的な着霜分布を定量的に評価 できる事が分かった．