パラアルデヒド/アセトアルデヒド系ケミカルヒートポンプを用いた新しい冷房システム

使用三聚乙醛/乙醛化学热泵的新型冷却系统

• 批准号: 08650887
• 负责人: 神沢 淳
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650887/
• 关键词: ケミカルヒートポンプ; パラアルデヒド; アセトアルデヒド; 反応速度; アンバーリスト

ケミカルヒートポンプはフロンを用いない省エネ機関として研究開発がなされている。パラアルデヒド系ヒートポンプは、圧縮式ヒートポンプに化学反応を加えた新しいシステムである。本システムの平衡論的検討をした結果、成績係数(COP)が圧縮式ヒートポンプと同程度であった。パラアルデヒドは酸触媒上で低沸点化合物のアセトアルデヒドに分解し冷熱を発生する。本システムではこの反応熱を冷熱発生に利用する。そこで、パラアルデヒドからアセトアルデヒドへの解重合速度および反応機構を調べ、システム効率および実用性に対する反応速度の影響を検討した。パラアルデヒドの解重合速度は微分式反応器を用いて測定した。反応速度は、液相中のアセトアルデヒドの濃度が増加するにつれ減少する。吸熱反応器の触媒当たり冷熱発生速度を高めるには、吸熱反応器内の圧力を低く保ち液相中のアセトアルデヒド濃度を低くする必要がある。しかし吸熱反応器内の圧力を低くすると、圧縮機の仕事が高くなるばかりでなく未反応で蒸発するパラアルデヒドが増加するため、COPは低下する。冷熱発生側13℃、廃熱側40℃としたときR22を用いた圧縮式ヒートポンプのCOPは5.5である。本システムで同値のCOPを得る場合、反応速度6.4×10^<-2>mol(kg-cat.^<-1>)s^<-1>、吸熱量0.90kW、必要触媒量92gとなる。ただし、発熱反応器圧力82kPa、循環流量1.0gs^<-1>とした。この値は使用したAmberlyst 15Eの酸強度(-2.2)に依っている。これより強い酸強度の触媒を用いることによりシステムを改善できる。

化学热泵正在研究和开发为节能机构，这些机构不使用氟化碳。乙醛热泵是一个新系统，涉及将化学反应应用于压缩热泵。在平衡了该系统的理论研究之后，性能系数（COP）与压缩型热泵相似。甲醛将酸催化剂分解为低沸腾化合物乙醛，以产生冷却。该系统使用该反应热来产生冷热。因此，研究了甲醛对乙醛的解聚速率和反应机制，并研究了反应速率对系统效率和实用性的影响。使用差分反应器测量降压醛的解聚速率。反应速率随着液相中乙醛的浓度的增加而降低。为了提高吸热反应器中每个催化剂的冷却和热量产生的速率，有必要在较低的热热反应器内保持压力，并在液相中降低乙醛浓度。然而，降低吸热反应器的压力不仅增加了压缩机的工作，而且增加了蒸发未反应的甲醛，从而导致较低的COP。当温度产生侧为13°C并且废热侧为40°C时，使用R22的压缩型热泵的COP为5.5。当使用该系统获得等效COP时，反应速率为6.4×10^<-2> mol（kg-cat。^<-1>）S^<-1>，热耐碳值为0.90kW，所需的催化剂为92G。但是，放热反应器压力为82 kPa，循环流速为1.0 gs^<-1>。该值取决于使用的Amberlyst 15e的酸强度（-2.2）。这可以通过使用具有更强酸强度的催化剂来改善系统。

项目成果

川崎春夫,渡辺隆行、神沢 淳: "“パラアルデヒド系ヒートポンプにおける反応速度のシステム効率への影響"" 化学工学会第62年会研究発表講演要旨集. (印刷中). (1997)

Haruo Kawasaki、Takayuki Watanabe、Jun Kanzawa：“‘多聚醛热泵中反应速率对系统效率的影响’”日本化学工程师学会第 62 届年会摘要（1997 年）。