Oct 14, 2014

E-Cat長期試験報告 009

5. Analysis of data obtained from the dummy reactor

5。ダミー反応器から得られたデータの解析

In order to determine the radiated and convection heat emitted by the dummy reactor, one must first of all find its surface temperature.

ダミー反応装置によって放出された放射及び対流熱を決定するために、まず、その表面温度を見つける必要があります。

Figure 10 shows an image taken from the dummy’s thermography file, processed for data analysis.

図10は、ダミーのサーモグラフィファイルから撮影された画像を示す、それはデータ分析のために処理された。

 Each cap has been divided into three parts, while the central body of the reactor has been divided into 10 parts.

各キャップは、三つの部分に分割されている、一方で、反応器の中心の本体は、10の部分に分割されている。

For each part, the measurements are as follows:

各部分のために、測定値は以下のとおりです。

Caps: (2π * Rcap * Lcap) / 3 = 1.67 * 10 ^ –3 m2 (12)

Dummy reactor body: (2π * Rreactor * Lreactor) / 10 = 1.25 * 10 ^ –3 m^2 (13)

where R indicates tap radius in (12) and reactor body radius in (13).

ここで、Rは、 (12)の中の タップ半径を示している、さらに、 (13)の中の反応器本体の半径。

L indicates the relevant lengths; for the reactor, the radius is that of the body without the ridges.

Lは、関連する長さを示している。反応装置のため、半径が隆起部なしでの本体のものである。

(訳注 ここで14ページ終了)

Figure 10. Detail of a thermography image from the dummy reactor run. 

図10。ダミー反応装置運転からサーモグラフィ画像の詳細。

The image was divided into several areas; the most appropriate emissivity settings were applied to each area.

画像を複数の領域に分割した。最も適切な放射率の設定は、各領域に適用した。


An emissivity value has been assigned to each area, recursively calculated on the basis of the trend in Plot 1.

放射率値が各領域に割り当てられている、再帰的にプロット1の傾向に基づいて算出。

The method applied for assigning the values is set forth in Tables 2a and 2b,

値を割り当てるために適用される方法は、表2aおよび2bに記載されている

by using as an example the results of a randomly chosen area,

一例として用いて、ランダムに選択された領域の結果は、

in our case Area No. 5, at a randomly chosen instant.

私たちの場合は エリア5番、それはランダムに直ちに選択された。

Tables 2a, 2b. Examples of values recursively assigned to emissivity. 

表2a、2b。再帰的に放射率に割り当てられた値の例。

In the first table, the initial value is set at 1.00, whereas in the second table it is set at 0.5. 

最初の表においては、初期値が1.00に設定される、それが、第二の表では、それは、0.5に設定されている。

In both cases, one sees that the correct emissivity assigned to Area 5 is 0.69. 

両方の場合において、人はエリア5に割り当てられた正しい放射率が0.69であることを知る。

This proves that the method adopted here is independent of the starting value assigned to ε.

これが証明していることは、ここで採用する方法が、εに割り当てられた開始値とは無関係であることだ。


The IR camera was recording past the initial moments during which the dummy reactor was heating up,

赤外線カメラは、ダミーの反応器がヒートアップした時に最初の瞬間がら経過とて記録した、

and up to a point at which it was operating at normal capacity.

そして、それが通常の容量で動作していたその時点までだ。

The file run was then stopped, and an emissivity reference value of 1 was set for each area.

ファイルの実行は、その後、停止した、さらに、1の放射率基準値は各領域に設定された。

As one may see in the first table, for the instant chosen, the mean temperature of Area 5 indicated by the thermal camera's software is = 366.6°C for ε = 1.

人は、最初の表に見るだろう、直ちに選ばれたものに付いて、サーマルカメラのソフトウェアが示すエリア5の平均温度は、 ε = 1 に 対して 366.6°C である。

From the curve (ε vs. T), one can see that, for that mean temperature, the correct emissivity value would be 0.76;

 (ε と. T)曲線から、人はそれを見ることができる、その平均温度のために、正しい放射率の値は0.76になります。

the next step is therefore changing the emissivity of area 5 according to this new value.

次のステップは、したがって、この新しい値に応じて、エリア5の放射率を変化させている。

We thus get a new estimate for the mean temperature of the area as 426.6°C,

私たちは、このように、426.6°Cのようなエリアの平均温度のための新しい推定値を得る

for which, according to the emissivity curve, one should have ε = 0.71.

そのため、放射率曲線に従って、ε = 0.71 を得た。

This procedure is continued until one gets a correct matching between emissivity and temperature,

人は放射率と温度との間の正確な整合を得るまで、この手順を継続する

which — in the above case of area 5 —yields ε = 0.69 and T = 450.3°C.

そこで、- エリア5の上記の場合 - 収率は ε = 0.69 と T = 450.3°C.

In order to prove that this method does not depend on the initial emissivity value chosen,

証明したいことがある、この方法が、選択された初期放射率値に依存しないことであるが、

Table 2b shows what happens when the initial value of ε has been nominally set at 0.5.

表2bは、何が起こるかを示している、εの初期値が、名目上0.5に設定されている場合にだ。

As one may see, after a certain number of iterations, the same final result is found.

ここで見られるように、反復される特定の番号の後に、同じ最終結果が求められる。

(訳注 ここで15ページの終わり)

After establishing what emissivity value settings were to be used for each area,

どのような放射率値の設定が、各領域で使用されるために存在したかを確立した後、

we extracted the temperatures relevant to all the 23 hours of the dummy run,

私たちは、ダミー運転のすべての23時間に関連する温度を抽出した、

and averaged them, obtaining a single final value for each one of them (for Area 5, this was = 450.3°C).

それらを平均化し、それらのそれぞれに単一の最終値を求めた(エリア5の場合、これは = 450.3°C)。

This method was applied to all the areas of the dummy reactor, as well as to the rods and to the E-Cat, as we shall see.

この方法は、ダミー反応装置のすべての領域に適用された、同様に棒に関してとE-キャットに、私たちがいずれ見るようにだ。


A possible source of error in the calculation of the mean temperatures (and, consequently, in that of emitted power) must be seen in the uncertainty with which one reads the values of curve (ε vs. T).

平均温度の計算での誤差の可能性のあるソースは、(そして、その結果として、放出されるパワーの点で)人がカーブ (ε 対 T)の値を読み取るときに、不確実性の中にいると見られなければならない。

This uncertainty, valued at ± 0.01, was used to calculate the error to be associated with each result.

±0.01で評価される、この不確実性は、各結果に関連付けられる誤差を計算するために使用した。

In the case of area 5, for instance, all calculations were first performed for ε = 0.69, then for ε = 0.68 (i.e. ε = 0.69 –0.01), and finally for ε = 0.70 (i.e. ε = 0.69 + 0.01).

領域5の場合、例えば、すべての計算は、まずε=0.69 について実施した、それから、ε = 0.68 (すなわち ε = 0.69 –0.01)について、 そして最後に、ε = 0.70 (すなわち ε = 0.69 + 0.01) について。

The difference between the results obtained in the last two cases, compared to the first result, is the percentage error sought.

最後の2例で得られた結果の間の差は、 最初の結果と比較して、求められたパーセント誤差である。

In this manner, temperature fluctuations in each area with time, for which one would have to constantly reset emissivity, are also taken into account.

このように、時間とともに、各領域における温度変動は、人は放射率を常にリセットする必要があるだろうがために、また考慮される。

(訳注 ここで16ページの上部)

The maximum value reached by area 5 during the whole measurement was equal to 469°C,

全体測定中にエリア5が到達した最大値は、469°C に等しかった、

which would correspond to ε = 0.68, whereas the minimum value was equal to 443°C, which would warrant ε = 0.69.

それは、ε = 0.68に対応するであろう、そこで、最小値は  443°C に等しいであった、それは、ε = 0.69 を保証する。


After reckoning the average temperatures for each area,

各領域の平均温度を起算した後、

we calculated the watts emitted by radiation and convection for each area,

私たちは、各エリアの放射および対流によって放出されたワットを算出した

and upon adding these, arrived at the total power dissipated by the dummy reactor.

これらを追加する際に、ダミー反応装置で消費される総電力に到着した。

More specifically, for each area of the cap and of the reactor body,

より具体的には、キャップのさらに反応器本体の各領域について、

radiation values were obtained by applying equation (1)

放射線の値は、方程式 (1)を適用することによって得られた、

and subtracting from the result the contribution due to ambient temperature,

さらに、その結果から周囲温度に起因する貢献を差し引く、

which during the dummy test was 21°C (ε = 0.64).

その周囲温度は、ダミー試験の間は、 21°C (ε = 0.64)だった。

Using once again Area 5 as an example and expressing all temperatures in degrees Kelvin,

例として、エリア5を再び使用し、ケルビン温度ですべての温度を表現する、

as the formulas require, we get, for radiation:

数式は、必要とするためであるから、私達が得た、放射のためにだ:


(ε * T ^ 4 –εamb *  T amb ^ 4)*σ* Area =
= (0.69 * (454.3 + 273.16) ^ 4 – 0.64 * (21 + 273.16) ^ 4) * 5.67 * 10 ^ –8 * 1.25 * 10 ^ –3 = 13.4 [W] (14)


For convection, we applied (2) to each area relevant to the reactor caps, and (7) to each area attributed to the reactor body.

対流のために、私たちは、反応器のキャップに関連する各エリアに、(2)を適用した、さらに、反応器本体に起因する各領域に(7)を。

Taking Area 5 as an example, we must first calculate the heat exchange coefficient h, starting from the value assumed in this case by the Rayleigh number:

例として、エリア5にとると、まず熱交換係数hを計算する必要があり、この場合、レイリー数によって想定される値から出発している。

Ra = (gβ(Ts– Ta)D ^ ³) / να = 28184.32 (15)

(g = 9.8 [m/s ^ ²], β = 1 / Tf = 19 ∙ 10–4 [K ^ –1], Ts = 727.19[K], Ta = 294[K], D = 0.02[m], ν = 40 ∙ 10–6 [m ^ ²/s], α = = 59 ∙ 10–6 [m ^ ²/s])

From Table 1 we can see that, for this value of Ra, we have: C = 0.48 and n = 0.25.

表1から、私たちはそれを見ることができ、Raのこの値についてだが、 求められたのは、  C = 0.48 と n = 0.25。

By (3) we then have:

(3)から、それで求められたのは、

h= (kCRa ^ ⁿ) / D = 12.75 [W/mK] (16)

where the thermal conductivity of air k is = 41 ∙ 10–3 [W/mK].

ここで、空気の熱伝導率  k = 41 ∙ 10–3 [W/mK]。

Coefficients k, ν, and α were calculated by means of Plots 2, 3, and 4, at a film temperature Tf = 510.60 K.

計数、k, ν, と α は、プロット 2, 3 と 4 の意味合いで計算されて、フィルム温度  Tf  = 510.60 K である。

Furthermore, for each area of the body we know that the length L is 0.02 [m], that the number of fins is N ≈ 6, whereas rb and δb (Figure 10) keep their previously established values (10–2 [m] and 3.2 ∙ 10–3 [m]).

その上、本体の各部のエリアについて、長さLは、0.02 [m] と知っているから、それにフィンの数は、 N ≈ 6、ここで rb と δb (図10)は、それらの以前に確定した値 (10 ^ –2 [m] と  3.2 * 10 ^ –3 [m])を維持している。


In order to get the watts emitted by Area 5, one more parameter is lacking, namely fin/ridge efficiency, for which we need another parameter, m, given by (8).

エリア5によって放出されたワットを取得するためには、もう一つのパラメータが欠けている、すなわちフィン/リッジ効率、そのために私たちは別のパラメータを必要とし、 m とする、それは (8).で与えられる。

This last parameter depends on the thermal conductivity of alumina, which is, in turn, a function of its temperature.

この最後のパラメータは、アルミナの熱伝導率に依存する、これは、次に、その温度の関数であることになる。

 From [3] we learn that at the average temperature of Area 5 (Ts = 727.19[K]), k is ca. 10 [W/mK], therefore:

[3]から私たちが学ぶことは、エリア5の平均温度で、 (Ts = 727.19[K])、kは約 10 [W/mK]、だから、

m = b(2h / k δb)^0.5 = 0.065 (17)

From Figure 9 we can see that for this value of m, the value of η is very close to 1 ( ≈ 0.98),

図9から私たちは見ることができます、mのこの値について、ηの値が1 ( ≈ 0.98)に非常に近いということ、

which is to be expected, given the definition of efficiency and how it relates to the fairly small size of the ridges.

これは予想されていました、効率の定義を与えられ、さらに、どのぐらいそれは隆起部のかなり小さいサイズに関係するのかにも。

Now we can finally substitute all the values found in (7) and calculate heat emitted by convection by Area 5:

今、私たちは、(7) で見つかったすべての値を最終的に置き換えることができますし、さらに、エリア5で対流によって放出される熱も計算できます。

Q = N η h Af (Ts – Ta) = 10.46 [W] (18)

(訳注 ここで16ページの終了)