Development of efficient carbon dioxide capture with acoustic waves by a thermoacoustic engine

通过热声发动机开发声波高效捕获二氧化碳

• 批准号: 21K03874
• 负责人: 横山 博史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03874/
• 关键词: 二酸化炭素回収; キャビティ音; モノリス; ゼオライト; 音響加振; 吸着; 圧縮性流体解析; 熱音響エンジン; キャビティ流れ; 熱音響; 空力音; 流体解析; 音波; フィルタ

微細な正方形断面流路表面にゼオライトを担持させたモノリスを用いた二酸化炭素の吸着について，スピーカを用いた音響加振が吸着速度に及ぼす影響を明らかにすることを目的として実験を行った．その結果，音響加振（圧力振幅25 Pa以上）により吸着速度に関連する物質移動係数が増加し，強い加振ではより高い吸着促進効果を示した．また，速度変動の腹部にモノリスを設置することで，吸着促進効果がより大きく表れた．より高い流速では吸着が促進されることを確認している．微細流路壁面近くの境界層厚さが音響粒子速度変動により薄くなることで濃度勾配が急峻となり，吸着が促進されたと考えられ，今後流れ場計測から原理解明を進める予定である．実験では音響加振源としてスピーカを用いたが，工場配管などに存在する溝部（キャビティ）周りの流れから発生する空力音（キャビティ音）の利用の可能性について，圧縮性Navier-Stokes方程式に基づいた数値解析から検討した．さらに，キャビティ流れの中に平板列（スタック）を設置することで熱音響エンジンによる音の発生現象と流れからの音の発生の空力音現象の連成に着目した．キャビティ音はスタックに80, 160 Kの温度差（低温の排熱利用を想定）を与えた場合，温度差なしの場合に比べ発生音が増大し，温度差が大きくなることで音がより強まることが示された．キャビティ内部では主流速度30 m/sでは, 最大134 dB（振幅135 Pa）の音が発生し, 二酸化炭素の吸着促進に十分な大きさの音が生成されることを予測した．実際の二酸化炭素吸着時にはより低流速の気流となることも予測されるため，今後はより実際の吸着条件に近い流速条件で強い音を発生させるため，キャビティやスタック形状，スタックの温度勾配などの条件について，その発生音への影響を明らかにしていく予定である．

The surface of the fine square section flow path is supported by the surface of the surface. As a result, the mass transfer coefficient related to the absorption velocity increases when the acoustic excitation (pressure amplitude> 25 Pa) is applied, and the absorption acceleration effect is shown when the strong excitation is applied. The speed of rotation of the abdomen is set. High flow rate, high absorption rate, high absorption rate, high absorption The thickness of the boundary layer near the wall of the micro-channel changes the velocity of the acoustic particles. The concentration is adjusted rapidly. The adsorption is promoted. The principle of future flow field measurement is explained. In fact, the possibility of using the source of acoustic excitation and vibration, the existence of groove in workshop piping, the generation of air force sound, the analysis of basic numerical value of compressional Navier-Stokes equation, and the discussion of the possibility of using the source of acoustic excitation and vibration. In addition, the sound generation phenomenon of the thermal sound generation and the sound generation phenomenon of the air force generation of the current generation are closely related to each other. The temperature difference between 80 and 160 K (low temperature heat removal and utilization) is greater than that between 80 and 160 K. The temperature difference is greater than that between 80 and 160 K. The main flow velocity in the interior is 30 m/s, and the maximum sound generation is 134 dB (amplitude 135 Pa). In practice, the adsorption time of diacidified carbon is different from that of low flow rate. In the future, the adsorption conditions are different from that of near medium flow rate. The strong sound is generated. The shape, temperature and temperature are adjusted. The influence of sound generation is determined.

项目成果

キャビティ音により駆動される熱音響ヒートポンプ

腔体声音驱动的热声热泵

• 发表时间: 2022
• 作者: 久米将司，横山博史，西川原理仁，柳田秀記

Researchmap

研究地图

細管流路を有するキャビティ流れの流体共鳴振動

具有毛细管流路的腔流流体共振

• 发表时间: 2021
• 作者: 源 貴裕;横山 博史;久米 将司;西川原 理仁;柳田 秀記
• 通讯作者: 柳田 秀記

Numerical Simulation for Control of Acoustic Oscillatory Flow in a Curved Duct by a Plasma Actuator

等离子致动器控制弯曲管道中声振荡流的数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Katsuaki Yoza;Hiroshi Yokoyama;Masahito Nishikawara;Hideki Yanada
• 通讯作者: Hideki Yanada

Flow fields around an axial fan with acoustic resonance in a duct

管道中具有声共振的轴流风机周围的流场

• DOI: 10.1299/transjsme.22-00044
• 发表时间: 2022
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: KANEKO Tomoaki;YOKOYAMA Hiroshi;SATO Mitsuru;NISHIKAWARA Masahito;YANADA Hideki
• 通讯作者: YANADA Hideki