吸収器の高性能化のための界面活性剤による吸収促進作用に関する研究

本研究では,臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収過程における界面活性剤の役割を解明することによって,より高性能な吸収器を開発するための指針を得ることを目的として,静止した臭化リチウム水溶液の薄膜への水蒸気の吸収と液膜状で流下する臭下リチウム水溶液への水蒸気の吸収性能を界面活性剤を添加した場合としない場合で実験した.静止液膜への吸収については,実際の吸収器に類似な条件として厚さ0.5mm,溶液濃度55%,界面活性剤濃度0〜1%とし,液膜の安定性観察,液膜上の界面活性剤液滴の分布状況の顕微鏡観察,表面張力の測定を行なった.流下液膜への吸収については,約45度に傾斜した平板上に初期厚さ0.5mmの溶液を流下させ,吸収性能と界面の安定性を観測した.これらの実験により下記の知見を得た.1.溶解度以上の界面活性剤の添加により吸収性能が向上する理由は,これまで,マランゴニ対流により説明されていたが,これだけでは液膜に生ずる大きな擾乱波の発生機構が説明できなかった.臭化リチウム水溶液の静止薄膜への水蒸気の吸収実験から,適当な界面活性剤濃度においては,ドライパッチが発生し,伝熱面を動き回るような不安定現象が観察され,界面活性剤の小さな滴が擾乱波を発生させる原因解明の手がかりを得ることができた.2.流下液膜への吸収実験により,界面活性剤が添加されなくても,液膜厚さが薄い場合にはドライパッチが観察され,それは界面の濃度不均一による表面張力差が原因であることが分かった.また,界面活性剤を添加すると適当な条件において,界面の不安定によって吸収性能が促進されることが明らかになった.

本研究では,臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収過程における界面活性剤の役割を解明することによって,より高性能な吸収器を開発するための指針を得ることを目的として,静止した臭化リチウム水溶液の薄膜への水蒸気の吸収と液膜状で流下する臭下リチウム水溶液への水蒸気の吸収性能を界面活性剤を添加した場合としない場合で実験した.静止液膜への吸収については,実際の吸収器に類似な条件として厚さ0.5mm,溶液濃度55%,界面活性剤濃度0〜1%とし,液膜の安定性観察,液膜上の界面活性剤液滴の分布状況の顕微鏡観察,表面張力の測定を行なった.流下液膜への吸収については,約45度に傾斜した平板上に初期厚さ0.5mmの溶液を流下させ,吸収性能と界面の安定性を観測した.これらの実験により下記の知見を得た.1.溶解度以上の界面活性剤の添加により吸収性能が向上する理由は,これまで,マランゴニ対流により説明されていたが,これだけでは液膜に生ずる大きな擾乱波の発生機構が説明できなかった.臭化リチウム水溶液の静止薄膜への水蒸気の吸収実験から,適当な界面活性剤濃度においては,ドライパッチが発生し,伝熱面を動き回るような不安定現象が観察され,界面活性剤の小さな滴が擾乱波を発生させる原因解明の手がかりを得ることができた.2.流下液膜への吸収実験により,界面活性剤が添加されなくても,液膜厚さが薄い場合にはドライパッチが観察され,それは界面の濃度不均一による表面張力差が原因であることが分かった.また,界面活性剤を添加すると適当な条件において,界面の不安定によって吸収性能が促進されることが明らかになった.