湿り空気による粉末状有機系収着剤流動層の水蒸気収着特性

This paper has dealt with water vapor sorption characteristics of powder type organic sorbent bed by flowing a moist air. The powder type sorbent was fluidized in a rectangular vessel by the moist air flow. The sorption rate of vapor and the variation in temperature in the sorbent bed were measured under various air temperature and humidity conditions. It was found that the volume of the sorbent particles increased with in an increase in the amount of water vapor sorption. Finally, Sherwood number for water vapor mass transfer was expressed in terms of Reynolds number, the modified Stefan number, the ratio of sorbent particle diameter to fluidized bed height and Schmidt number.

近年、都市部において冷暖房や給湯機器等からの排熱は、100℃以下の低温排熱として大量に周囲環境へ放出され、ヒートアイランド現象の主要因となっている。これらのエネルギー消費に伴う環境問題を解決する手段の一つとして環境負荷が小さく、同時に低温未利用熱エネルギーの回収利用可能な熱源機器の開発が熱望されている。水蒸気の潜熱回収可能な前熱交換器や水蒸気を作動流体とする吸着式冷凍機は、比較的低温度レベルの排熱を利用して運転可能な熱駆動型機器である。このことから次世代のヒートサイクルとして従来から開発が続けられてきた。しかしながら、現在低温排熱駆動ヒートサイクル用吸着剤として用いられているシリカゲルやゼオライト等の無機系吸着材は吸着・脱着操作の繰り返しにより、その顆粒状吸着剤粒子の微細化現象が起こり、吸着剤充填層内での水蒸気に対する流動抵抗の増大となる。その結果、水蒸気の物質および伝熱性能の低下となり、この種の装置の小型化を阻害している大要因となっている。著者らは、このような無機系吸着剤に代わるものとして、高分子からなる有機系吸着剤（ポリアクリル酸ナトリウム架橋体）の収着量の多さ、その収着剤の柔軟そして加工性の良さに着目し、繊維状に成形した収着剤やハニカム状に加工した収着剤のオープンサイクルにおける水蒸気の収着特性に関する基礎研究を報告してきた。本研究では、粉末状に加工した収着剤を充填した層に湿り空気を吹き込み、その粉末状収着剤充填層を流動層化した場合の粉末状収着剤の流動状態や水蒸気の収着特性に関する実験的検討を行うものである。実験因子としては、収着剤充填層高さ、流動湿り空気の温度や湿度そして流速等を取り上げ、その収着剤の水蒸気および熱移動特性に及ぼすそれらの実験因子の効果を検討するものである。

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