放射熱エネルギ利用融雪材の融雪機構解明に関する研究

The melting behavior of a snow layer was investigated experimentally and numerically for the case where the snow layer was melted from the upper surface using radiative heat absorption material (black calcium carbonate powder). The experiments and calculation were carried out under various conditions of sprinkling density of radiative heat absorption material, environmental temperature, radiation heat intensity and snow density. It was clarified that an optimum density of the absorption material existed for the enhancement of snow layer melting. With low sprinkling density of the absorption material, the exposed snow surface, due to the gathering effect of the absorption material, brought about a decrease of the snow melting rate. On the other hand, with high sprinkling density of the absorption material, the snow melting rate also decreased due to increase of the thermal insulation effect of the absorption material. Useful nondimensional correlation equations for snow melting were derived in accordance with the ranges of various parameters.

雪層の融解問題は、積雪地帯の早期消雪との関連で、特に、農業および土木関係の分野で重要な問題として取り扱われてきたが、基本的な伝熱現象として解明した報告はあまりないようである。著者らは、日射熱エネルギを利用した融雪材による雪層融解に関する基礎研究を継続して行っており、特に雪層中の融解水の移動挙動解明のために開発した二つの水和飽和度測定方法についての報告を行ってきた。また、日射吸収媒体として黒色炭酸カルシウム融雪材を雪層上部に散布し、上方より放射熱エネルギを与えた場合の雪層融解現象を実験的に検討してきた。前報の融雪実験では、無風状態での周囲環境条件および雪層構造の変化による雪層融解に及ぼす影響を調べるとともに最適な融雪材散布濃度並びに融雪材の凝集現象を明らかにした。さらに、融雪材散布濃度の小さな領域で起こる融雪材の凝集作用により雪層表面が露出し、放射熱エネルギの反射割合が増大するため、雪層融解に長時間を要する特異な挙動を解明した。本論文は融雪材散布濃度が比較的大きな領域における雪層表面が一様に融解する場合の周囲空気温度、放射流束などの周囲環境条件および雪層密度などの雪層構造変化に対する融雪に及ぼす影響を理論的に調べるとともに、室内実験結果との比較検討を行い、この種融雪材利用による融雪現象の基本的特徴に関する基礎資料を得ようとするものである。

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