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メタノールを用いた熱エネルギー輸送システムにおける熱交換過程及び熱輸送効率の解析

Research Project

Project/Area Number 14780399
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field エネルギー学一般
Research Institution神戸商船大学

Principal Investigator

劉 秋生  神戸大学, 海事科学部, 助教授 (80294263)

Project Period (FY) 2002 – 2003
Project Status Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2003: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords熱エネルギー輸送 / 液相メタノール合成 / 輸送過程 / 触媒反応
Research Abstract

本年度では,メタノールによる熱エネルギー輸送システムの熱輸送過程について,液相におけるガスの輸送過程とシステムの輸送効率についてシミュレーションを行った。また,化学反応を伴う熱交換器の最適設計の基礎データとして,ガスの伝熱特性を検討した。
液相におけるガスの輸送過程について,液相メタノールにおける一酸化炭素気泡の溶解・拡散過程をシミュレーションした。その結果,初期気泡径が約0.25mm以内にある場合,実験値と数値解析値とはよく一致しているが,気泡径がそれより大きくなると,密度差に基づく対流のため気泡が早く溶解することになる。そして,メタノール,蟻酸メチル,水素,一酸化炭素に関する気液平衡,溶解平衡のデータを用い,メタノールシステムのシミュレーションを行い,分解-輸送-合成のプロセスシミュレーションより反応率と熱輸送効率の関係を明確化した。その結果,熱輸送効率は反応速度と共に増加し,反応率が90%では,熱輸送効率は75%であった。主たるエネルギー損失は熱回収部での蒸留操作並びに昇圧操作であった。エネルギー輸送方法として,蟻酸メチルを介在した2段階メタノール合成法,メタノールー段法,蒸気,高温水,電力輸送などが考えられる。輸送距離が30キロとした場合,温熱利用(60℃)時の熱輸送効率はメタノール2段法が優れていることが解った。従って,従来の技術に対比して,より経済的なエネルギー輸送システム構造が可能と期待される。さらに,水素,一酸化炭素ガスなどの熱輸送特性を解明するため,ヘリウムガスを用い,ガスの定常並びに非定常強制対流伝熱係数を測定し,流速,温度等の影響を明らかにした。熱伝達率はレイノルズ数の0.5乗に比例して増加することが解った。これらの基礎的データは将来化学反応を伴う熱交換器の最適設計に寄与できると考える。

Report

(2 results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All Other

All Publications (8 results)

  • [Publications] 劉 秋生: "化学反応を伴う熱交換過程に関する基礎的研究"日本マリンエンジニアリング学会誌. 38巻, 4号. 20-29 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Qiusheng Liu: "Transient Heat Transfer for Helium Gas Flowing over a horizontal Cylinder with Exponentially Increasing Heat Input"11^<th> Int. Conference on Nuclear Engineering. ICONE-11. 1-8 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Q.S.Liu: "Theoretical Solutions for Forced Convection Film Boiling Heat Transfer from a Horizontal Cylinder"10^<th> Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics. NURETH-10. 1-13 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Katsuya Fukuda: "Transient Boiling Critical Heat Flux in a Pool of FREON-113 and Ethanol under Saturated Conditions"Proceedings of the 3^<rd> international Symposium on Heat Transfer and Energy Conservation. Vol.1. 221-227 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Qiusheng Liu: "Forced Convection Transient Heat Transfer for Various Gases Flowing Across a Horizontal Cylinder"Proceedings of the 8th Conference on ACAJ. Vol.8. 1-12 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 張 政: "ヘリウムガスの過渡熱伝達における流速及び発熱率上昇周期の影響"日本マリンエンジニアリング学会誌. Vol.8. 1-12 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Q.S.Liu, K.Fukuda, F.Takemura: "Transport Process of CO Gas in Liquid Methanol Accompanying Chemical Reaction"The Fifth JSME-KSME Fluids Engineering Conference, CD-Rom. 1. 1-6 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 劉 秋生, 竹村 文男: "化学反応を伴う熱交換過程に関する基礎的研究"日本マリンエンジニアリング学会誌. 38巻,4号. 20-29 (2003)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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