1993 Fiscal Year Annual Research Report
吸着式熱交換システムの高性能化と吸着ヒートポンプの開発
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04555046
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
柏木 孝夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10092545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 豊文 東京農工大学, 工学部, 助教授 (70015056)
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| Keywords | 吸着式熱交換システム / シリカゲル / 水系 / 吸着剤粒径 / 吸着剤充てん層高さ / ヒートポンプ / サイクルシミュレーション / COP / フィン |
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| Research Abstract |
吸着式熱交換システムの熱工学的解明
(イ)熱交換システム
前年度に引き続き、シリカゲル/水系吸着システムの構成要素の一つである吸着材熱交換部に着目し、吸・脱着式熱交換器の簡易モデルを作成し実験を行った。また、数値モデルによる基礎的解析も行った。その結果、【.encircled1.】シリカゲルの比表面積、水分子の粒子内拡散および充填層内拡散が吸・脱着量に大きな影響を与える、【.encircled2.】吸着および脱着は充填層内の伝熱が律束要因である。充填層高さとフィンピッチの相関性は脱着過程においてより明確となり、脱着熱をより有効に供給することがシステムの性能向上に欠かせない、【.encircled3.】吸着速度および脱着速度は残存水分濃度に大きく依存し、吸着時にはこれを小さく、脱着時には大きくすることが重要となる、ことが明らかになった。
(ロ)吸着サイクルシミュレーション
前年度開発したサイクルシミュレーション用プログラムを改良し、より汎用性をもたせた。三段型シリカゲル/水系吸着サイクルの冷却能力およびCOPに与える作動温度の影響を調べた。その結果、【.encircled1.】温水50℃、冷水30℃の組み合わせにより7℃の冷却水出口温度を達成できる(前年度開発した三段型吸着式ヒートポンプによる試験結果と非常に良く一致)、【.encircled2.】冷水温度が低ければ低いほど、また、温水の温度が高ければ高いほど冷却能力は向上する、ことを明らかにした。
吸着ヒートポンプの開発
試作機を運転し、高効率化、冷房能力および駆動熱源低温化の観点から評価した。その結果、【.encircled1.】サイクルシミュレーションプログラムの妥当性を確認した、【.encircled2.】温水が50℃でも、冷水温度が20℃であれば、商用の吸着式冷凍機の駆動が可能である、【.encircled3.】間欠運転を通常とする吸着サイクルでは熱交換過程が必要となるため、温水と冷水の温度差が小さくなるほど、理論COPに対する実験COPの比は大きくなる、【.encircled4.】、吸・脱着行程時間が400秒以上になるとCOPは向上するが冷房能力が減少する、ことが判明した。
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