ケミカルヒートポンプ用サイクル流体の粘性率の測定と推算

• 研究課題/領域番号: 08225206
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 横山 千昭 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (50150256)
• 研究分担者: 熊谷 昭文 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (60006319)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1996年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: 粘性率 / ケミカルヒートポンプ / 気体分子運動論 / 分子間ポテンシャル / 対応状態原理

研究概要

水の熱化学分解法による水素製造を目的とするUT-3プロセスの設計と解析においては作動流体である臭素や臭化水素の粘性率が必要となる。本研究においてはUT-3プロセスの操作温度である高温下での臭素、臭化水素の気体の粘性率を精密に測定し、さらに気体分子運動理論により推算することを目的とした。初めに、装置の作製を行った。ここでは、落針法と転落球法の2種類の装置を作製した。落針法はランキン法を改良したもので、本研究において我々が提案するオリジナルな方法である。これは、落体と気体が通過する毛細管を一体化させたものであり、高圧下の測定に特に適している。また、転落球法では低粘性の気体の精密測定を目指し、内径が10.08mmの均一なガラス管と、真球度の極めて高い直径10.00mmのガラス管を使用して粘性計を作製した。また、転落時間を調製できるように粘性計を任意の傾斜に保持できるような保持台を作製した。粘性計は空気恒温槽内に設置し、落体もしくは転落球の落下時間をビデオモニターを用いて測定した。いずれの粘性計についても水や空気を基準物質として用いて、装置の検定を行った。次に、各種データベースを用いて臭素、塩素、ヨウ素等のハロゲン、ハロゲン化水素、酸素、窒素、水素、水など合計10種類の気体の粘性率値を収集し、気体分子運動理論式を用いて粘性率の計算値と文献値が最も良く一致するようにL-J12-6ポテンシャルパラメータの値を決定した。さらに、得られたポテンシャルパラメータと分子量を用いて粘性率を無次元化し、これを無次元化温度をプロットしたところ物質によらず一本の曲線によって粘性率の値を整理可能であること(対応状態原理の成立)を明らかにした。