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

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555046
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 柏木 孝夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (10092545)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 豊文 東京農工大学, 工学部, 助教授 (70015056)
• Keywords: 吸着式熱交換システム / シリカゲル / 水系 / 吸着剤粒径 / 吸着剤充填層高さ / ヒートポンプ / サイクルシミュレーション / COP

Research Abstract

(イ)吸着式熱交換システムの熱工学的解明
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剤熱交換部に関し、吸着剤粒子形状が吸着効率に及ぼす影響を破砕系と球形を用いて数値的に検討した。吸着過程においては冷媒は相変化を起こすとし、運動量方程式を気液二相流における相変化流体の概念を取り入れて構築した上で、数値的に解析した。その結果、吸着剤の濃度変化は吸着剤充填層内での空隙率と吸着剤粒子内の拡散によって支配されることが分かった。さらに計算値は実験値と良く一致し、構成方程式系の妥当性も立証できた。また、多段充填層内における蒸気流体に対する抵抗力の不連続性が吸着に大きな影響を与えることを明らかにした。
(ロ)吸着サイクルシミュレーションと実機テスト
単段型および3段型のシリカゲル/水系吸着式冷凍機をモデル化することによりサイクルシミュレーションを行い、冷凍機の性能特性について検討した。さらに、駆動熱源の低温化が可能な3段型の性能特性を実験により検討した。この結果、単段型は比較的COPは高いが比較的高い温度の駆動熱源が必要であり、また3段型は低温度熱源での駆動が可能であるが、サイクルの性質から、必要以上の温度差が生じる場合は不適であることを明らかにした。また単段型と3段型に関しては実機で得た温度特性との傾向比較により、今回設定したモデルの妥当性の確認も行った。以上のことから、COPと単位時間あたりの平均冷房能力に対しては、冷却水・温水入口温度およびサイクル時間の設定が重要であり、これらには使用目的に応じた最適値が存在することを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Elisa Boelman,et al.: "Conventional and Advanced Silica Gel-Water Adsorption Cycles Driven by Near-Environmontal Temperature Heat" Transactions of the Japanese Association of Refrigeration. 11. 357-369 (1994)
• [Publications] Bidyut B.Saha,et al.: "Cycle Simulation of a Three-Stage Adsorption Chiller -The Influence of Operating Temperatures on Cooling Capacity and COP-" Proceedings of the 28th Japanese joint Conference on Air Conditioning and Refrigeration. 169-172 (1994)