水蒸気凝縮を利用した二酸化炭素分離器開発のための基礎研究

开发利用水蒸气冷凝的二氧化碳分离器的基础研究

• 批准号: 17760168
• 负责人: 井上 浩一
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760168/
• 关键词: 凝縮熱伝達; 不凝縮ガス; 管群; 熱・物質伝達; 凝縮熱伝達; 不凝縮ガス; 管群; 熱・物質伝達

将来の二酸化炭素回収対応各種発電システムで必要となる二酸化炭素分離器の開発を目標に,その基礎現象である水平管外面における水蒸気-不凝縮ガス混合気からの水蒸気凝縮に関する研究を行った.今年度は知見の乏しい混合気中の水蒸気濃度が10-50%の領域において熱・物質伝達データを収集するとともに特に熱・物質伝達に及ぼす凝縮水挙動の影響に着目して実験を行った.熱・物質伝達への凝縮水の影響が顕著になる大型管群(2行×24段)を用いた実験を行い,管群の単相強制対流熱伝達予測式であるZhukauskas式を基に熱・物質伝達のアナロジ成立を仮定して計算される熱交換量の計算値と実験値の比較検討を行った.その結果,次のことが明らかとなった.(i)管群全熱交換量の実験値は計算値よりも高く,その差は凝縮水量の増加とともに増加する.(ii)管群内局所熱交換量の実験値はすべての箇所において計算値よりも高く,その差は凝縮水量が多くなる下部管群ほど拡大する.この結果から冷却管に付着した凝縮水表面の波立ちや飛散凝縮水の冷却管近傍対流境界層かく乱による熱・物質伝達促進効果の存在が予想された.なお純蒸気凝縮の場合に問題となるイナンデーションは顕著に確認されなかった.単管および小管群(1行×4段)を用いた実験を行い,冷却管近傍の流体温度および凝縮水挙動に関する各種計測を行って,熱・物質伝達に及ぼす凝縮水の影響について詳細検討を行った.凝縮水発生量の増加によって,冷却管表面の凝縮水の波立ちが大きくなり,冷却管近傍の温度変動幅も大きくなる結果から,凝縮水による対流境界層のかく乱が熱・物質伝達を促進させる主な原因であることが確認できた.

为了开发与未来二氧化碳捕获兼容的各种发电系统所需的二氧化碳分离器，我们从水平管道外表面上的蒸汽非核心气体混合物中对这种现象的基本现象进行了研究。今年，我们收集了混合物中蒸汽浓度为10-50％的区域的热量和传质数据，并进行了实验，特别是关注浓缩水行为对热量和传播的影响。・使用大型管（2行24阶段）进行了一个实验（2行24阶段），其中含有浓度的水对材料转移的作用是一个平等的Zhuk，以及Zhuk的效果。对流传热预测公式的管子组，我们比较了基于热和材料转移的类比计算的热量交换量的计算值和实验值。结果，揭示了以下内容：（i）管组中热交换总量的实验值高于计算值，并且随着炼水量的增加而增加了差异。 （ii）管基团内局部热交换的实验值高于所有位置的计算值，并且在下层管组中的差异增加，其中凝结水的量增加。该结果预测，凝结水表面上的波浪粘附在冷却管道上，以及由对流边界层的干扰引起的热和质量传播促进的影响，附近的散布冷凝水的冷却管附近。但是，在纯蒸汽凝结的情况下，Inansion并未得到显着证实。单管和小管组使用（1行X 4步）进行了实验，并对冷却管附近的流体温度和冷凝水行为进行了各种测量，并详细研究了冷凝水对热量和材料转移的影响。随着冷凝水的量增加了冷却管表面上的冷凝水的波，并且冷却管附近的温度波动也增加了，这清楚地表明，由冷凝水引起的对流边界层的干扰是促进热量和材料转移的主要原因。