1991 Fiscal Year Annual Research Report
堆肥発酵熱を利用した温室暖房に関する環境解析学的研究
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03660268
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
関 平和 金沢大学, 工学部, 助教授 (90115246)
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| Keywords | 堆肥化 / 発酵熱 / 温室暖房 / 熱回収 / エクセルギ- |
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| Research Abstract |
1.温室の暖房負荷の解析
ダイナミックモデルに基づき,温室内温・湿度の経時的変化を求めるための数値計算プログラムを作成した。そして,敷地面積72m^2の小型温室を対象に,昼間,夜間の設定室温を満たすのに必要な暖房所要熱量,すなわち暖房負荷を見積ったところ,昼間,夜間のそれぞれについて,7000kcal/hr,3500kcal/hrと算出された。(北陸地方を対象)
2.熱源の基本的特性の解析
酵素反応速度論に基づき,堆肥化過程の反応速度と発熱量を,堆肥材料中の有機物量と温度の関数として表した。そして,堆肥槽を完全混合槽とみなして,槽内の有機物量,温度の経時的変化を求める計算プログラムを作成し,以前に著者らが行った堆肥化実験結果との比較により,提示したモデルの妥当性を確認した。
3.熱回収用熱交換器の伝熱解析
発酵熱回収用の熱交換器として,槽内から熱を汲み上げるサ-モウェル型熱交換器と,通気後槽外へ排出される水蒸気の潜熱回収用の多管式凝縮器を試作・実験し,熱交換器出口温度が理論解析結果とよく一致することを確認した。また,熱回収時の堆肥槽内温度は、熱回収用伝熱管近傍に熱低抗が集中するものと近似して得られた簡便な計算法で予測し得ることを明らかにした。
4.システムの最適化に関する熱力学的解析
堆肥化過程を化学エネルギ-から熱エネルギ-へのエネルギ-変換過程とみなし,エクセルギ-解析を試みた。その結果,発酵熱回収操作のエクセルギ-効率は10%以下になること,発酵熱回収操作の最適化は,熱効率のみでは決められず,エクセルギ-効率を指標の一つに加えることが有効であることを明らかにした。
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