2015 Fiscal Year Research-status Report
伝熱促進型蒸気吸着体の等温反応場における水蒸気の吸脱着速度測定と移動特性の解明
| Project/Area Number |
26420147
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
濱本 芳徳 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20334469)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 吸着 / 伝熱 / 吸着速度 / 総括物質伝達抵抗 / 拡散抵抗 / 濃度境界層 / 蒸気 / 実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、伝熱板に吸着材を薄膜塗布して作製あるいは板と一体化させて作製した新規の伝熱促進型蒸気吸着体を対象として、水蒸気の等温状態での吸脱着反応速度を測定し、吸着材細孔内の蒸気拡散速度に及ぼす細孔径の影響や吸着材まわりの流体境膜内（濃度境界層）における蒸気移動速度に及ぼす非凝縮性気体の影響を明らかにすることを目的としている。また、境膜移動係数と粒子内拡散係数に分離・同定し、整理することにより、新規蒸気吸着材の創製、吸着現象を応用したナノスケール機械における熱工学的課題の解決や熱エネルギー変換工学の発展に貢献する基礎的な知見を得ることを目指している。
平成27年度には、シリカゲルをクロスフィンチューブ熱交換器のフィン面に製膜した試料を対象に、湿り空気中において、風速を段階的に変えて水蒸気吸脱着反応実験を行い、吸脱着速度に及ぼす風速の影響を検討した。まず、総括物質伝達抵抗をシリカゲル膜内の拡散抵抗と濃度境界層の物質伝達抵抗の２つの抵抗に分離した。そして、濃度境界層の抵抗は、少しの風速で影響はみられなくなることを明らかにした。さらに、膜内の温度依存性を考慮した拡散係数の推算式と風速の影響を考慮した物質伝達抵抗の推算式を作成し、総括物質伝達抵抗の見積もりを可能にした。なお、この実験とは別に水蒸気中における反応実験も行い、水蒸気中では濃度境界層の抵抗は無視できることも明らかにした。
また、質量計測方法として水晶振動子マイクロバランス（QCM）を検討し、まずは製膜方法を確立した。そして、吸脱着反応にともなう周波数変化の計測を行い、平衡吸着量のカタログ値と計測値を比較することにより、周波数変化と質量変化の換算係数を明らかにした。したがって、今後は吸脱着反応中の周波数変化を計測することにより、等温場における吸脱着速度の計測が可能になり、物質伝達係数の解明に目途が立った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の計画のように、風速を変えて抵抗の分離に成功したので。また、新たに測定法の検討を行って、試料作成方法の確立、吸脱着速度測定法の確立に目途が立ち、当初予定していた内容を実施できたので。
|
| Strategy for Future Research Activity |
温度制御方法の改良。平成28年度の計画のとおり、質量計測の安定化を図るなどの計測手段の改良と確立を実施。また、濃度境界層の抵抗の風速依存性についても、計画のとおり実験と理論解析を行い、物質伝達係数の整理を行う予定。
|
