Welcome Speech from President of Kanazawa University

金沢大学学長Promoting Environmental Pesearch in Pan-Japan Sea Area : Young Researchers\u27 Network, Schedule: March 8-10,2006,Kanazawa Excel Hotel Tokyu, Japan, Organized by: Kanazawa University 21st-Century COE Program, Environmental Monitoring and Prediction of Long- & Short- Term Dynamics of Pan-Japan Sea Area ; IICRC(Ishikawa International Cooperation Research Centre), Sponsors : Japan Sea Research ; UNU-IAS(United Nations University Institute of Advanced Studies)+Ishikawa Prefecture Government ; City of Kanazaw

臨界過飽和モデルにもとづくミスト生成に関する研究

金沢大学工学部研究課題/領域番号:X00090----255085研究期間(年度):1977 – 1978出典：「臨界過飽和モデルにもとづくミスト生成に関する研究」研究成果報告書　課題番号X00090----255085（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-X00090----255085/）を加工して作

ミスト冷却熱交換器における伝熱促進機構と高性能化の追究

金沢大学工学部熱交換器の構成要素として、鉛直下降流中に置かれた表面が平滑な単一円管を対象としてミスト冷却の詳細が追究され、それに基づき運転条件の最適化とミスト冷却高性能管の開発が進められた。1.噴霧滴が衝突する円管前面での諸量(熱・物質移動量,せん断力,滴の衝突付着量)を液膜運動方程式(質量,エネルギー,運動量)に組み込むことにより、気流と液膜の問題が連結され一般性をもった解が導出された。解析結果と実験結果の対応は極めて良く、ここで提示された物理モデルならびに解析の妥当性が確認されると共に、円管前面におけるミスト冷却熱伝達の詳細が明らかとなった。2.以上の解析結果と実験的に得られた円管背面での液流に対する観察結果にもとづき、円管全面からのミスト冷却熱伝達が検討された。まず、ミスト冷却熱量Qを、単相流熱伝達Qc,液の蒸発潜熱Ql,衝突滴による冷却顕熱Qs,花下滴によるエンタルピー散逸Qfの総和で与え、それらを液の衝突量Mc,蒸発量Me,花下量Mf,濡れおよび乾き面積と関連づけることにより閉じた方程式を得た。以上の解析と実験との比較により、ミスト冷却における伝熱促進の機構が液滴噴霧量に依存する壁面濡れと関連づけて明らかとなった。3.液滴噴霧に対する無次元質量速度、壁面と主流の蒸気質量分率の差、ならびに管径基準のレイノルズ数の関数として導出された濡れパラメータ【G^*】を用いて伝熱促進率を整理し、両者の相関を得た。これによりミスト冷却における運転条件の最適化が決定される。4.円管背面での液の伸張性と下端部での離脱性を高めることにより、薄くかつ広い液膜の形成を意図し、溝付き,ワイヤ巻,メッシュ巻の表面構造管を供試した。実験によりそれらに対するミスト冷却の特性が明らかになるとともに、高性能管開発に対する目途を得ることが出来た。研究課題/領域番号60045051, 研究期間(年度):1985出典：研究課題「ミスト冷却熱交換器における伝熱促進機構と高性能化の追究」課題番号60045051（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-60045051/）を加工して作

不溶性混合冷媒による凝縮熱交換器の高性能化

金沢大学工学部中小温度差サイクルの効率向上において,有機一水混合冷媒の使用が考えられる。本研究は,二成分不溶性混合冷媒の凝縮熱伝達を,伝熱面形状・姿勢,混合蒸気の種類・組成,および操作条件(温度差,圧力,流速)などと関連づけて追究するものであり,今年度は以下の成果を得た。(1).共沸組成での二成分不溶性蒸気の凝縮は,有機物の膜状と水の滴状凝縮からなる膜滴混在を基本とし,滴の成長による離脱・流下,さらには,連続的離脱による筋流としての動挙動をとる。非共沸組成で蒸気・壁面温度差△Tが小さい場合には,共沸点を境にどちらか一方のみからなる単成分の膜状凝縮となり,他成分は拡散抵抗層として非凝縮性気体の振舞いを示す。△Tがある値以上になると,共沸組成で見られたと同様に,2成分による複合的な凝縮となる。(2).共沸組成で温度差の小さい範囲では凝縮量が少なく,水の付着滴と有機物の流動液膜の混在した状態が比較的安定に実現され,水滴の存在が熱的な抵抗となるばかりではなく液膜の流動抵抗となる。温度差が大きくなると,水滴の離脱頻度が高くなるため間欠的な掃除作用による表面の更新が実現され,熱伝達率が増加する。さらに,温度差△T=50K以上の範囲においては,筋流としての液膜流で伝熱面が覆われるため熱伝達率は抵下する。(3).フィン付き面での二成分不溶性混合蒸気の凝縮は,基本的には平滑平面の場合と同じであるが,膜滴混在の形態はフィン側面での水滴と谷部への液膜流の偏在で特徴づけられ,さらに両者の午渉として理解されてきた筋流は谷部に拘束されたものとなる。熱伝達率については,表面積の増加,表面張力にもとづく液排除に加えて,付着滴の離脱・掃除効果が優れているため平滑面に比してより大きな値となる。研究課題/領域番号:02203222, 研究期間(年度):1990出典：研究課題「不溶性混合冷媒による凝縮熱交換器の高性能化」課題番号02203222（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-02203222/）を加工して作

空気熱源ヒートポンプにおける着霜とシステム動特性

金沢大学工学部着霜は低温環境下で運転される空気熱交換器において不可避の現象であり熱効率上からネカティブなものである. 冬季に暖房運転される空気熱源ヒートポンプのシステム効率を向上させる上で, つぎのような2つの問題が追求されなければならない. 即ち, (r)着霜を伴う熱交換器の特性, (2)構成要素として熱交換器を組み込んだヒートポンプシステムの, 着霜下での動特性本年度は, 熱交換器の設計および運転条件の最適化を計る基礎として, (1)の問題を実験的, 理論的に追求したものである. まず実際のエア・クーラーに近いものとして, 4列からなるフィン付管群形熱交換器を用い, 各列における熱・物質伝達率および管群全体における圧力損失に及ぼす着霜の影響が研究された. 具体的には, 霜層の成長が, 空気中の水蒸気濃度の流れ方向の低下のため局所性があることを含め, 各列での熱伝達効率および管群の圧力損失が各列での霜層成長と関連づけて解析された, ここで熱伝達効率は, 未着層時に対する着霜時の熱伝達率の比として提議されるものであり, 着霜により熱交換器の機器形状そのものが変化し, 熱的・流力的な影響がすべてにこの形状変化に含まれるとした考え方である. さらに, ここでの解析により, 並流形に比べて空気と冷媒が向流形である方が, 熱交換器の伝熱面上への霜層成長が均一であり, かつ密となるため, 熱効率が高くなることが明らかにされた. 以上により, 着霜を伴う熱交換器およびヒートポンプシステムの最適化を追求する上での基礎が確立された.Frost formation on a cold surface is an inherent feature for air coolers operating under low temperature circumstances, and is also anegative phenomenon from the standpoint of thermal efficiency. In order to develop high-performance heat pump system, the following fundamental problems should be studied: (1) the characteristic of heat exchanger operating with frost formation, (2)the characteristic of heat-pump system, in which a heat exchanger is include as a compo-site element. In last year, analytical studies were performed mainlyfor the second problem by using a simple frost formation model. In this year, the first problem will be discussed experimentally and theoretically as a basic study to pursue the optimum design and operating conditions for heat exchangers. Namely, the effect of frost deposition on heat and mass transfer for each row and pressure loss were investigated using a four rows finned tube type heat exchanger. The growth of a frost layer was found to depend on the location of the row because of the decrease in water vapor concentration toward the direction of air flow. The efficiency of heat transfer for each row and the pressure loss in the heat exchanger were predicted in relation with the growth of a frost layer for each row. By this prediction, it was found that the performance of heat exchanger operating in counter flow type was higher in comparison with that in parallel flow type, because of a denser structure and a uniform deposition of frost layer on the surface of the heat exchanger.研究課題/領域番号:61550154, 研究期間(年度):1986 – 1987出典：研究課題「空気熱源ヒートポンプにおける着霜とシステム動特性」課題番号61550154（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-61550154/615501541987kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作

ガス中蒸発法における超微粒子製造の制御

原子・分子の比較的稠密な集合体である超微粒子(粒子径1〜100nm)は、電気的、磁気的、その他の物理的性質において母材とは異なる特性を有し、ナノテクノロジ-時代における工業用新素材として将来性が注目されている素材としてそれらの特性が十分に活かされるためには、純度が高く、かつ粒径・粒度が均一であることが必須であり、超微粒子の製造においてはこれらの条件を含めた生産性の高さが要求される。本研究は、金属試料を低圧不活性ガス中で加熱蒸発させ過飽和蒸気を自己核生成することにより超微粒子を製造する、ガス中蒸発法を対象に、超微粒子の生成・成長・捕集の基本的な機構を明らかにし、超微粒子が工業材料として先導的な役割をもっていく上でも不可欠である、粒径・粒度の制御を含めた生産性の高い製造技術の基礎を確立することを目的に行われた。(1)アルゴンガス流中への電気加熱された溶融亜鉛金属試料の蒸発実験を行い、超微粒子の性状(粒径・粒度)に対する不活性ガスの圧力、試料およびガス温度、ガス速度などの操作パラメ-タの影響が実験的に明らかにされた。(2)低圧不活性ガス流中での核生成(自己核生成)ー成長ー捕集の過程が、温度・濃度共存場における速度論の展開により理論的に解析され、実験結果との比較により、超微粒子の生成・輸送の機構が明らかにされた。(3)微粒子生成速度および粒径と操作パラメ-タの関係が明らかにされ、超微粒子製造の制御法の基礎が確立された。The ultra fine particles (UFP) between 10 to 100nm in diameter have so superior characteristics in electric magnetic and the other properties, that they can become the center of the attention to open up new material technology. To make the best use of this characteristics as an element of material, the high efficiency manufacturing technology of UFP should be developed in conjunction with the operating condition to control the particles at uniform size and density. From the standpoint,this study has been conducted to pursue the basic mechanism of UFP production in the gas evaporation techniques including the process of self-nucleation of saturated metal vapor, particle growth, and particle collection. The following are the summary deduced from the investigation.1. As the results of UFP manufacturing experiments in an Ar-gas flow field by using Zn metal and electric heating boat system, the particle characteristics were experimentally made clear in connection with the operating parameter such as the gas pressure, the metal and gas temperature, and the gas velocity. 2. The particle production, which consisted of the process such as self-nucleation, growing, and collection, was analyzed taking account of the interaction between the temperature and mass fields. As compared with the experimental results, the production and the transport process of UFP were clarified analytically. The production velocity and diameter of UFP were also deduced in relation to the operating parameter. 3. On the basis of the above findings, the fundamental knowledge of UFP manufacturing process was obtained.研究課題/領域番号:63550161, 研究期間(年度):1988-198

潜熱型蓄熱の最高性能の追究

金沢大学工学部研究課題/領域番号:57045045, 研究期間(年度):1982出典：研究課題「潜熱型蓄熱の最高性能の追究」課題番号57045045（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-57045045/）を加工して作

Autoinductive Conversion of alpha,alpha-Diiodonitroalkanes to Amides and Esters Catalysed by Iodine Byproducts under O2

Studies to convert nitroalkanes into amides and esters using I2 and O2 revealed in situ-generated iodine species facilitate the homolytic C–I bond cleavage of alpha,alpha-diiodonitroalkanes, arguably in an autoinductive or autocatalytic manner. Consequently, we devised a rapid and economical I2/O2-based method to synthesise sterically hindered esters directly from primary nitroalkanes

先端技術に関わる凝固・融解問題とミクロ伝熱

金沢大学工学部各種工業操作に見られる凝固・融解の過程は基本的な伝熱現象の一つであり、これらの工業技術の先端化にはより高いレベルの伝熱制御が必要となる。本研究は以上の観点から、(i)生体や食品の凝固・融解、(ii)材料の製造、さらには (iii)エネルギーの有効利用の問題と関連する以下の12の課題について、従来のNeumann-stefan型問題としての取扱いを一歩進めたミクロ伝熱論を展開したものである。(1)自由水ならびに結合水を含むセル集合体としての生体や食品の凝固・融解挙動(2)急冷凝固による合金の組織制御の基礎となる組織の微細化や遷移の機構(3)半導体の品質悪化の要因が転位にあるとし、育成過程で生ずる熱応力と残留応力の追究を通して、GaAs等の高品質単結晶の育成(4)超微粒子製造における粒子生成・輸送の速度論の展開と、粒径ならびに性状の制御(5)水和熱の発生を伴うコンクリート凝固過程のシミュレート、ならびに凍害を防止する養生法とコンクリート材の高性能化(6)液相域に密度正・反転場を伴う氷蓄熱の入出熱特性と、槽構造の最適設計を含めた氷蓄熱の高性能化(7)氷蓄熱における入出熱性能の向上を目的とした、冷媒-水の直接接触法とその機構(8)蓄熱容器を伝熱促進体をもつ内部構造とすることによる凝固層の熱抵抗の低減と応答性の向上、ならびに入出熱特性制御(9)潜熱剤カプセル群と、隣接する流体通路からなる蓄熱槽の入出熱特性と、潜熱・顕熱併用蓄熱の高性能化(10)原子炉などにおける緊急対策としてとられる、管内流動水の急冷凍結による閉塞停止の熱・流力的機構とその条件(11)キャピラリやオスモティックな力により融解水が内部浸透する雪や霜の融解機構(12)夏期において雪冷熱を利用すべく、保存期間における自然環境下での蓄積雪の融解とその制御法が明らかにされ、これにより、高レベル制御の基礎が確立された。研究課題/領域番号:63302029, 研究期間(年度):1988出典：研究課題「先端技術に関わる凝固・融解問題とミクロ伝熱」課題番号63302029（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-63302029/）を加工して作

不溶性混合冷媒による凝縮熱交換器の高性能化

金沢大学工学部中小温度差サイクルの効率向上において,有機一水系混合冷媒の使用が考えられる.本研究は,二成分不溶性混合冷媒の凝縮熱伝達を,伝熱面形状・姿勢,混合蒸気の種類・組成,および操作条件(温度差,圧力,流速)などと関連づけて追究するものであり,今年度は水平円管を対象に以下の成果を得た.(1)平滑管での凝縮と熱伝達 凝縮形態は,有機膜と水滴からなる膜滴混在型が基本となる.前者は巨視的には単成分の膜状凝縮と類似のものとなるが,付着水滴は成長した後,やがて表面を離脱・流下する.この滴の離脱は,温度差△Tが小さい場合には重力の効果が最大となる円管側面の位置が離脱点となるが,△Tの増加によりそれは管の上部側に移行する.熱伝達率は,温度差の増加とともに,水滴の離脱頻度が高くなるため,間欠的な掃除作用による表面の更新が実現され,これにより伝熱促進率が増加し,最大値をとった後,ある一定値に漸近する傾向を示す.(2)フイン付き面での凝縮と熱伝達 有機液膜流に壁面に滴状に付着する水滴の動挙動が加わったものとなる.フィン先端部(凸部)付近で凝縮付着した徴小水滴はある大きさまで成長すると,フィン側面間の滴同志が干渉合体して溝部を覆い,やがて離脱流下し凝縮面を更新する.熱伝達率は,表面積の増加,表面張力にもとづく液排除に加えて付着滴の離脱による掃除効果のため,平滑管に比してさらに伝熱が促進される.フィン形状・寸法の違いに対しては,比較的ピッチが大きいものほど,付着滴の掃除効果が優れているため熱流束がより大きくなる傾向を示す.研究課題/領域番号:03203226, 研究期間(年度):1991出典：研究課題「不溶性混合冷媒による凝縮熱交換器の高性能化」課題番号03203226（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-03203226/）を加工して作