流動過冷却水による連続製氷に関する基礎研究

Basic experiments were carried out concerning the possibility of continuous ice making in supercooled water in a forced flow. In the experiments, the critical conditions of ice formation and stability of supercooled water in cooled circular tubes were examined for four kinds of tube inner diameters under various Reynolds numbers. It was understood that two ice growth modes of annular ice and dendritic ice appeared in the cooling tube according to the degree of supercooling. Nondimensional correlation equations of supercooling for ice nucleation in laminar and turbulent flow regions were derived as a function of the nondimensional ratio of thermal boundary thickness to the pipe length, which length is defined as the distance from the position where the mixing average temperature of the flowing water becomes below freezing point to the pipe downstream end.

本研究は、円管内を流動する過冷却水の安定性、生成氷による管閉そく条件および過冷却水による製氷効率に関する基礎的知見を得る目的のもとで行ったものである。前述のように過冷却現象の不安定性にもとづく過冷却水よりの不均質核生成は、さまざまな因子が複合して起こるものと思われる。したがって本研究においては、水の性状、冷却伝熱面粗さおよび冷却温度による過冷却状態に及ぼす影響を極力少なくする実験条件のもとでの、流動過冷却水の安定性などに関する実験的検討が行われた。すなわち比較的マクロな因子である円管寸法（管直径、管長さ）、試験水の流速および温度の流動過冷却水の氷形成に及ぼす効果を、流動過冷却水による氷結晶発生、成長の可視観察結果の定性的検討および定量的データの考察より検討し、その背後に横たわる流動過冷却水の安定性に関する基礎的知見を提供するものである。

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