熱エネルギーのエクセルギー低損失変換

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06246106
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤田 恭伸 九州大学, 工学部, 教授 (90037763)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菱田 公一 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592) ; 山田 雅彦 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (70230480) ; 瀧本 昭 金沢大学, 工学部, 教授 (20019780) ; 鈴木 健二郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026064) ; 熊田 雅弥 岐阜大学, 工学部, 教授 (30021603)
• Keywords: エクセルギー変換 / セラミック熱交換器 / ガスタービン翼冷却 / 排熱・汚染物質同時回収 / 相変化エクセルギー / メタノール水蒸気改質 / ヒートポンプ / 排熱回収昇温

Research Abstract

1。高温用流動層型セラミック熱交換器高性能化のため、高熱流束加熱条件下での層流化現象を明確にし、管内熱伝達率の改善の方向性を明確にした。
2。高温ガスタービン静翼の内壁面冷却性能向上を図るため、衝突噴流を利用して積極的に縦渦を誘起させる流れ場に注目し、感温液晶シートを利用した伝熱実験ならびにLDVによる速度とその変動成分の計測を行った。
3。ガス吸収に対する凝縮・ミスト化による促進機構を追究し、ミスト化を利用した環境適合型排熱回収システムの熱および物質(微粒子・ガス)回収の有効性を明らかにした。
4。高速高サブク-ル水の沸騰による高密度の相変化エクセルギー変換を高効率化するため、リブ付き沸騰面の効果を検討し、その有効性を明らかにした。
5。スラッシュアイス層内の単一気泡通過の融解熱伝達実験により、スラッシュ層内の融解熱伝達機構のモデル化と、諸因子の効果に関しての理論的裏付けと最適使用条件の評価を行った。
6。噴霧流を用いたメタノール改質システムで、実際の改質に用いられる混合液を用いた結果、水より高い蒸発効率を得た。また、既存の廃熱回収型ボイラ方式よりエクセルギ効率が数%向上することを確認した。
7。蒸気圧縮式混合冷媒サイクルの各要素機器のエクセルギー損失及びサイクル性能の予測計算法を確立し、熱交換器サイズがサイクル性能に及ぼす影響を示した。
8。混合によるエクセルギー損失の低減と生成物の反応分離を促進する新型の液膜式熱交換器型反応器を試作し、シクロヘキサンの吸熱脱水素反応に応用して、平衡転化率を上回る転化率を得た。
9。80℃の低品位熱を200℃に昇温改質するケミカルヒートポンプで、沸騰・反応蒸留条件下、液膜状態にある触媒が平衡値を越える2-プロパノール脱水素転化率を実現し、高いエクセルギー変換効率の達成に成功した。
10。塩化カルシウム系ケミカルヒートポンプ反応層の有効熱伝導度の圧力依存性を明らかにし、さらに膨張化黒鉛の複合粒子を用いることより、反応層の伝熱抵抗の低下と総括反応速度の向上を実現した。

Research Products

• [Publications] Y.Fujita: "Forced Convective Boiling of Subcooled Water at High Velocity" Proc.3rd KSME-JSME Thermal Engineering Conference. 1. 395-400 (1996)
• [Publications] Y.Fujita: "Enhancement of Forced Convective Boiling of Subcooled Water on Rjbbed Surface" Proc.5th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. (発表予定). (1999)
• [Publications] 姫路裕二: "超高温用高性能セラミック熱交換器に関する研究(第1報、流動層内の水平裸管群の熱伝達特性)" 日本機械学会論文集、B編. 63・615. 3700-3705 (1997)
• [Publications] 姫路裕二: "超高温用高性能セラミック熱交換器に関する研究(第2報、流動層内のフィン管群の熱伝達特性)" 日本機械学会論文集. (掲載決定). (1998)
• [Publications] Y.Himeji: "Studies on High-Performance Ceramic Heat Exchanger for Ultra High Temperature" Proc.10th Int.Conf.on Thermal Engineering and Thermogrammetry. 1. 285-290 (1997)
• [Publications] K.Nakabe: "Flow Visualization of Longitudinal Vortices Induced by an Inclined Impinging Jet in a Crossflow - Effective Cooling of High Temperature Gas Tubine Blades" Energy Conversions & Management. 38・10/13. 1145-1153 (1997)
• [Publications] K.Nakabe: "Generation of Longitudinal Vortices in Internal Flows with an Inclined Impinging Jet and Enhancement of Target Plate Heat Transfer" International Journal of Heat and Fluid Flow. (掲載決定). (1998)
• [Publications] 中部主敬: "斜め衝突噴流により誘起される縦渦を伴うダクト内流れの伝熱特性(第1報,感温液晶を利用した壁面熱伝達測定)" 日本機械学会論文集. 64・619B(掲載決定). (1998)
• [Publications] K.Nakabe: "An Experimental Study on the Flow and Heat Transfer Characteristics of Vortices Induced by an Inclined Impinging Jet into a Crossflow" Proc.11th International Heat Transfer Conference. 発表予定. (1998)
• [Publications] 瀧本 昭: "ミスト化を利用した排ガスからの熱・物質回収" 第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 2. 209-510 (1995)
• [Publications] A.Takimoto: "Heat and Mass Recovery from Exhaust Gas by Utilizing a Mist Formation" Thermal Science & Engineering. 41. 59-64 (1996)
• [Publications] 瀧本 昭: "ミスト化を利用した排ガスからの熱・物質回収(理論的研究)" 第33回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 51-52 (1996)
• [Publications] A.Takimoto: "Development of a Simultaneous Heat and Mass Recovery System for Exhaust Gas" Proc.3rd KSME-JSME Thermal Engineering Conference. 3. 203-208 (1996)
• [Publications] 瀧本 昭: "凝縮過程を利用したガス吸収の促進" 第34回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 323-324 (1997)
• [Publications] 瀧本 昭: "ミスト化を利用した環境適合型排熱回収システム" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (1998)
• [Publications] 瀧本 昭: "凝縮液膜およびミスト化を利用した物理吸収法によるガス吸収の促進" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (1998)
• [Publications] S.Fukusako: "System and Components for Cold Thermal Storage with Slush Ice" Proc.45th Oji International Seminar. 1. 213-222 (1997)
• [Publications] 菱田公一: "噴霧流を用いた改質用蒸発装置の開発" 日本機械学会論文集. (発表予定). (1998)
• [Publications] 吉田圭一: "噴霧気流によるメタノール改質装置の高効率化" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (1998)
• [Publications] K.Hishida: "Development of Methanol-Steam Reforming Device Using Spray Flow" Proc.5th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. (発表予定). (1997)
• [Publications] S.Koyama: "Condensation of Binary Refrigerant Mixtures in a Horizontal Smooth Tube" Proc.45th Oji International Seminar. 1. 239-245 (1997)
• [Publications] S.Koyama: "A Prediction Method for Condensation of Ternary Refrigerant Mixtures inside a Horizontal Smooth Tube" Proc.11th International Heat Transfer Conference. (発表予定). (1998)
• [Publications] 亀山秀雄: "アルマイト触媒体" 表面技術. 48・10. 994-997 (1997)
• [Publications] 亀山秀雄: "総論:蓄熱技術とは" エネルギー・資源. 18・4. 352-355 (1997)
• [Publications] I.E.Sungkono: "Development of Catalytic Combustion Technology of VOC Materials by Anodic Oxidation Catalysy" Applied Surface Science. 121. 425-428 (1997)
• [Publications] N.Meng: "Improvements on Thermal Efficiency of Chemical Heat Pump Involving the Reaction Couple of 2-Propanol Dehydrogenation and Acetone Hydrogenaton" Int.J.Hydrogen Energy. 22. 361-366 (1997)
• [Publications] 劉純山: "デカリン脱水素/ナフタレン水素化触媒反応対を用いる水素の長期間貯蔵・長距離輸送水素エネルギーシステム" 触媒. 22. 27-33 (1997)
• [Publications] 永井直宏: "乾式拡散法による鉄錯体を前駆体とした炭素担持白金-鉄複合金属触媒の調製" 触媒. 39. 474-480 (1997)
• [Publications] 永井直宏: "液膜状態にある炭素担持2-プロパノール脱水素触媒の熱力学的特質" 水素エネルギーシステム. (掲載決定). (1997)
• [Publications] K.Fujioka: "Variations of Molar Volume and Heat Capacity of Reactive Solids of CaC12 Used for Chemical Heat Pumps" Journal of Chemical Engineerig,Japan. 29. 858-864 (1996)
• [Publications] K.Fujioka: "Measurements of Effective Thermal Conductivity of CaCl2 Reactor Beds Used for Driving Chemical Heat Pumps" Journal of Chemical Engieering,Japan. 31(掲載決定). (1998)
• [Publications] K.Fujioka: "Heat Transfer Characteristics and Optimum Reaction Cycles of CaC12/CH3NH2 Gas-Solid Chemical Heat Pump" Proc.International Thermal Energy and Environment Congress. 1. 85-90 (1997)
• [Publications] Y.Hirata: "Promotion of Gas-Solid Reaction Driving Chemical Heat Pumps for Refrigeration" Proc.of 35th Oji International Seminar. 1. 135-140 (1997)
• [Publications] K.Fujioka: "Heat Transfer in a Gas-Solid Reactor Bed of Porous Particles Accompanied with the Variations of Thermophysical Properties" Proc.Transport Phenomena in Thermal Science and Process Eng.3. 691-696 (1997)
• [Publications] Y.Hirata: "Optimum Operation of a Chemical Heat Pump Driven by CaC12/CH3NH2 Gas-solid Reaction" Proc.2nd International Symposium on Heat and Mass Trasnfer. 1. 59-63 (1997)