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2019 年度 実績報告書

微細結晶スラリーによる蓄熱型ハイブリッド吸収式ヒートポンプの不均相系動力学研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03441
研究機関岐阜大学

研究代表者

板谷 義紀  岐阜大学, 工学部, 教授 (50176278)

研究分担者 小林 信介  岐阜大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30345920)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード温排熱回収 / 吸収式ヒートポンプ / スラリー / 蓄熱 / 気液界面 / 物質移動
研究実績の概要

未利用温熱エネルギー回生による革新的省エネルギー技術開発を目的に,LiBr微細結晶スラリーを吸収液に活用し,蒸気と冷熱を同時生成する蓄熱機能を備えた不均相系ハイブリッドAHPシステム構築のための基盤研究を行った.本年度は,1)水吸収発熱を伴う微細結晶スラリー吸収液界面の可視化・熱物質移動機構の解明・理論モデル解析,2)LiBr/水系微細結晶スラリーを蓄熱剤とする理論蓄熱密度試算・バッチ式ラボスケール試験装置による蓄熱回収機能評価,3)微細結晶スラリーによる高温生成の平衡論解析,4)蒸気と冷熱を同時生成する蓄熱型ハブリッドAHPシステム装置の設計指針構築を行った.その結果,以下の成果を得た.
1.吸収液表面で水噴霧液滴を吸収する過程での気液界面可視化では,気液界面に形成される低濃度層が物質伝達機構に大きく影響を与え,スラリーでは濃度低下を大きく低減させることができることを確認した.また熱物質移動速度論モデルによる理論解析より,水吸収による微細結晶溶解が界面での濃度低減効果に寄与することを定量的に明らかにした.
2.微細結晶スラリーを蓄熱剤として活用することを想定して,熱力学的平衡論から蓄熱密度を諸条件で試算し,条件によっては水の蒸発潜熱に相当する蓄熱密度が得られることを明らかした.また実験的にも高い熱発生量を確認した.
3.微細結晶スラリー吸収液では,第2種吸収式ヒートポンプの吸収器内での昇温,LiBr溶解,溶解度増大効果により,初期条件の平衡温度以上に高温生成が可能となることを熱力学的平衡論解析により示唆した.
4.吸収器と蒸発器各2塔,再生器および凝縮器の6塔で構成される蒸気・冷熱同時生成蓄熱型ハブリッドAHPシステム装置の設計仕様を平衡論と熱物質収支から試算を行い,80℃の排熱源から115℃と7℃の高温と冷熱生成が可能となることを示した.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Sebelas Maret University(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      Sebelas Maret University
  • [雑誌論文] Clean Gaseous Fuel Application in Diesel Engine: A Sustainable Option for Rural Electrification in India2020

    • 著者名/発表者名
      S. Das, D. Kashyap, P. Kalita, V. Kulkarni and Y. Itaya
    • 雑誌名

      Renewable and Sustainable Energy Reviews

      巻: 117 ページ: 109485

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.rser.2019.109485

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Drying-Induced Strain-Stress and Deformation of Thin Ceramic Plate2020

    • 著者名/発表者名
      Itaya Yoshinori、Hanai Hiroya、Kobayashi Nobusuke、Nakagawa Tsuguhiko
    • 雑誌名

      ChemEngineering

      巻: 4 ページ: 9

    • DOI

      doi:10.3390/chemengineering4010009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drying Behavior of Sludge with Drying Accelerator2020

    • 著者名/発表者名
      Nobusuke KOBAYASHI, Kazuki OKADA, Yuma TACHIBANA, Kenji KAMIYA, Takumi ITO, Hironari OOKI, Baiqiang ZHANG, Akira SUAMI and Yoshinori ITAYA
    • 雑誌名

      Drying Technology

      巻: 38 ページ: 38-47

    • DOI

      doi.org/10.1080/07373937.2019.1605611

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Emission Spectroscopy Diagnostics of DBD Plasma with Particles in a two-dimensional Spouted Bed2019

    • 著者名/発表者名
      Baiqiang ZHANG, Nobusuke KOBAYASHI, Yoshinori ITAYA, Kyosuke OHNO, Akira SUAMI
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: 206 ページ: 31-40

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.ces.2019.05.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 乾燥汚泥と石炭の混合原料から生成されるチャー特性に熱分解条件が与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      須網暁, 小林信介, 板谷義紀
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 45 ページ: 27-34

    • DOI

      https://doi.org/10.3775/jie.98.27

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical analysis during reduction of nitric oxide in microwave-induced plasma promoted by activated cokes at atmospheric pressure2019

    • 著者名/発表者名
      Itaya Yoshinori、Matsubara Kazune、Tanaka Ryo、Kobayashi Nobusuke
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 242 ページ: 382~388

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.fuel.2018.12.133

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of plasma irradiation on the fine particle behavior in a spouted bed2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Baiqiang、Kobayashi Nobusuke、Itaya Yoshinori
    • 雑誌名

      Powder Technology

      巻: 343 ページ: 309~316

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.powtec.2018.11.044

    • 査読あり
  • [学会発表] Heat Storage and Absorption Heat Pump System Using LiBr Fine-Crystal Slurry for Recovering Exhausted Heat2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Itaya, Nobusuke Kobayashi, Tsuguhiko Nakagawa
    • 学会等名
      10th Asia Pacific Drying Conference (ADC2019), Vadodara, Gujarat, India, December 14-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Drying-Induced Strain-Stress and Deformation of Ceramic Thin Plate2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Itaya, Hiroya Hanai and Nobusuke Kobayashi
    • 学会等名
      3rd Nordic Baltic Drying Conference (NBDC2019), Saint-Petersburg, Russia, June 12-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Combined Absorption Heat Pump and Heat Storage Effects of LiBr Crystal Slurry2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Itaya and Nobusuke Kobayashi
    • 学会等名
      Innovative Applied Energy (IAPE) 2019, Oxford, UK, March 14-15
    • 国際学会
  • [備考] LiBr微細結晶スラリーの蓄熱効果

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~heat/sec.html#energy

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公開日: 2021-01-27  

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