冷媒吸着質と蓄熱吸着材をマルチコンポーネント化した高性能吸着ヒートポンプの開発

多元制冷剂吸附剂及蓄热吸附剂高性能吸附式热泵的开发

• 批准号: 10750546
• 负责人: 汲田 幹夫
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750546/
• 关键词: 吸着ヒートポンプ; 蒸気吸着平衡; 粒子内拡散係数; 水蒸気; 低級アルコール; 繊維状活性炭; 冷熱生成; 混合吸着系; 未利用低温廃熱; 多成分蒸気

本研究は、吸着ヒートポンプ(AHP)の作動吸着系である冷媒吸着質と蓄熱吸着材をそれぞれ多成分(マルチコンポーネント)化することにより本ヒートポンプの冷熱生成性能の向上を図るものである.昨年度の結果を踏まえ,本年度は,ヒートポンプ操作において重要となる組込み吸着系の過渡的吸着特性と試作密閉型AHP装置による冷熱生成機能の評価を行い,次に示す知見を得た.1)メタノールに比べ毒性の少ないエタノールを吸着質に用いた場合,シリカゲル,粒状および繊維状活性炭に対する蒸気吸脱着平衡は,メタノールの場合と概ね同様の関係を示し,1200〜1500m^2・g^<-1>の比表面積を有する繊維状活性炭が多量のエタノール蒸気吸着量を示した.また,全ての吸着系の平衡関係はLangmuir吸着等温式で整理できることが分かった.2)吸着温度30℃,蒸発温度20℃における水蒸気およびアルコール蒸気の吸着速度は,吸着材によらず蒸気圧の高いアルコールの場合が速く,水蒸気で40〜50分,アルコール蒸気で15〜20分の吸着時間によりほぼ平衡に到達する.3)アルコール/シリカゲルおよび活性炭系の過渡的吸着現象は,1次元粒子内拡散吸着モデルで再現でき,粒子径を考慮したアルコール蒸気の粒子内拡散係数(D/r^2)は,繊維状活性炭の場合,シリカゲルに比べ10^3培以上となることが分かった.4)シリカゲルを吸着材に用いた場合の水・メタノール系混合冷媒の過渡的な蒸発組成変化は,それぞれの蒸気圧と吸着速度の影響を受け,通常の気液平衡から推算される値とはかなりの差異を生じる.5)メタノール水溶液/シリカゲル・活性炭混合系を用いたAHPでは,水およびメタノールを単独に冷媒として用いた場合と比較して,冷熱生成量やその温度レベルに飛躍的な向上は認められなかった.これは,混合吸着材への水蒸気の吸脱着速度が遅いことに加え,再生過程において活性炭から脱着した水蒸気が近接するシリカゲルへ再吸着することによると考えられ,冷熱生成性能の向上を図るためには,混合吸着材の分離充填が必要となることが明らかとなった.

这项研究旨在通过将制冷剂吸附剂和热储存吸附剂转换为吸附热泵（AHP）的操作吸附系统，从而改善该热泵的冷却和热量产生性能。根据去年的结果，今年我们评估了嵌入式吸附系统的瞬时吸附特性，对于热泵操作很重要，使用原型密封的AHP设备的冷和热产生功能很重要，并获得了以下发现，并获得了以下发现：1）当乙醇（乙醇）（比毒性较少）用作甲醇的乙醇，用作甲醇的毒性，并且可能是甲基的，它可能是Andorica and andical andica and silical andic andar and sillic andor sillic andar and sillor sillic andor sillo sillo sillo吸附剂。纤维活化碳的蒸气吸附和解吸平衡表现出与甲醇的相似关系，其纤维活性活化碳的特定表面积为1200-1500 m^2 g^<-1>显示了大量乙醇蒸气吸附。还发现，所有吸附系统的平衡关系都可以使用Langmuir吸附等温线进行组织。 2）在高蒸气压力的酒精中，水蒸气和酒精蒸气的吸附速率和20°C的蒸发温度速度为20°C，无论吸附材料如何，水蒸气的吸附速度均快，对于水蒸气的40-50分钟，酒精蒸气的酒精蒸气为15至15分钟。 3）可以在一维的颗粒内扩散吸附模型中复制酒精/硅凝胶和活化碳系统的瞬时吸附现象的近似平衡。 4）当将硅胶凝胶用作吸附剂时，基于水 - 甲醇的制冷剂的瞬时蒸发组成变化受相应的蒸气压和吸附速率的影响，并且是从正常蒸气液体平衡估计的值。 5）在AHP中使用混合甲醇溶液/硅胶/活性碳混合物，与单独使用水和甲醇作为制冷剂相比，观察到冷和热产生或温度水平的量没有显着改善。这被认为是由于水蒸气对混合吸附剂的吸附缓慢，并且在再生过程中将水蒸气从活性碳重新吸收到附近的硅胶，并且已经表明，需要分离和填充混合的吸附，以提高冷和热发电性能。