熱交換器フィン表面の自己清掃技術を実現するために、粉塵内部の凍結膨張法を利用する技術を開発するには、フィン表面の多孔質粉塵内部の水蒸気透湿過程の物理機構と影響規則を研究する必要があります。本論文では、金属フィン表面の多孔質粉塵の水蒸気透湿過程を可視化する実験装置を設計し構築しました。金属冷板温度、粉塵試料の厚さ、および入口湿った空気の相対湿度が多孔質粉塵内の水蒸気凝縮量に与える影響を研究しました。実験パラメータ範囲は金属冷板温度5~7 ℃、粉塵試料厚さ3~8 mm、入口湿った空気相対湿度15%~90%を対象としています。結果は、湿った空気が粒子凝集体で構成された隙間通路を優先的に通過し粉塵内部に浸透し、粉塵凝集体の変形を引き起こすことを示しました。低い金属冷板温度は粉塵内の水蒸気凝縮速度を高め、金属冷板温度が7 ℃から5 ℃に下がると粉塵試料内の水蒸気凝縮速度は平均約20%増加しました。粉塵の厚さが大きいほど水蒸気凝縮量が増加し、粉塵試料の厚さが3 mmから8 mmに増加すると最大凝縮量は約15%増加しました。高い相対湿度は粉塵試料内の水蒸気凝縮速度を高めますが、相対湿度が30%未満では多孔質粉塵内で水蒸気凝縮現象は発生しません。

多孔質媒体粉塵;フィン;水蒸気透湿;凍結膨張