Transcript フィンチュープ熱交換器における着霜現象の定量評価

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
I0
I
I  I 0 exp m 
✓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
×:Humidity
×:Thermocouple
Blower
fan
Hygrometer
Visualization
area
Orifice
Frosting
section
Neutron
beam
Temperature control
heat exchanger
Air flow
Electronic balance
Brine
Fin-Tube heat exchanger
10mm
50mm
Experimental apparatus
Material：Pure aluminum
Neutron beam
95mm
105mm
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
Neutron radiography
Neutron source
Beam port
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
refrigerator
1×107 n/cm2s
Camera
CCD camera “PIXIS 1024B”
（Princeton Instruments）
Imaging array
Frosting
section
Lens “APO MACRO 180mm F3.5”
（SIGMA corporation）
Exposure
Frame
1024×1024 pixels
30 sec.
Experimental results
取得画像
処理後画像
S：輝度値
I  I 0 exp m 
G：ゲイン
無着霜時の減衰式
O：オフセット
S0 ( x, y)  G( x, y) exp( Al  Al Al )  O( x, y)
着霜時間
着霜時の減衰式
0 min
S ( x, y)  G( x, y) exp( Al  Al Al   f  f  f ,t )  O( x, y)
モルフォロジフィルタ
によるノイズ除去
着霜量
 S ( x, y )  O( x, y) 
  f   f  f ,t
m f ,t [g/cm2 ]   ln
 S0 ( x, y)  O( x, y ) 
145 min
737
2220
0
1.1 [g/cm2]
Experimental results
X
Y
0
0
600pixel
1.2
1
４
３
g/cm2
５
２
１
0.8
①
②
③
④
⑤
0.6
0.4
1024
0.2
1.1
g/cm2
0
X
Y
①:(243,745)
②:( 60 ,630)
③:(243,535)
④:(135,480)
⑤:( 60 ,420)
0
0
50
100
Time [min.]
各点における着霜量の時間変化
150
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．