繊維系有機吸着剤の過渡的脱着特性

概要

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近年、省エネルギーや環境問題の観点から、フロン系冷媒を用いない低温排熱回収型機器の開発が急務となっている。特に、水（水蒸気）を作動冷媒とする吸着式冷凍機やデシカントクーリングシステムは、環境調和型の省エネルギー機器として注目されている。この種の吸着剤を用いた従来の研究は、ゼオライト/水系、シリカゲル/水系や活性炭/アルコールに関する実験や数値計算による吸着平衡特性や吸着剤充填層の非定常特性に関する研究が報告されている。しかしながら、シリカゲルなど無機系の吸着剤を使用した吸着システムでは、吸着・脱着過程の繰り返しによる吸着剤の劣化（微粒子化現象）による吸着能力の低下や通気抵抗の増大に伴う吸着システム性能の低減が問題とされてきた。著者らは、このような無機系吸着剤であるポリアクリル酸ナトリウム架橋体に着目し、その吸着性に関する基礎研究を行ってきた。前報においては、繊維状有機吸着剤を用いた各種の冷凍・空調システム開発の基礎資料を得る目的より、繊維状有機吸着剤充填層に一定温度・湿度・流速の湿潤空気を通気させた場合の水蒸気吸着特性および流動抵抗について定量的な検討を行った。本研究においては、水蒸気を吸着した繊維状有機吸着剤の再生過程に着目し、繊維状吸着剤充填層に低湿度の空気を通気させた場合の非定常的脱着特性および流動抵抗特性について実験的に検討したものである。特に、この種の有機吸着剤の基本的性質は現在のところあまり知られていないので、前報の吸着特性と本脱着特性の対比を行いながら、マクロな立場で取り上げた吸着剤充填層の特徴を明らかにする。An experimental investigation was performed to determine the transient desorption characteristics of a fibrous type organic adsorbent, which was composed of the bridged complex of sodium polyacrylate as a new kind of adsorbent. The test fibrous adsorbent was packed in a cylindrical vessel, and dry air was passed through it. The experiments were conducted under various conditions of air velocity, temperature, relative humidity and vessel length. As a result, the pressure loss for the packed bed of the test fibrous adsorbent showed a similar tendency to that for the packed bed of spherical particles. The mass transfer data was correlated by the modified Sherwood number, the Reynolds number, the Schmidt number, the ratio of desorbed water vapor mass to fibrous adsorbent mass, the nondimensional temperature and the ratio of vessel length to fiber diameter. Fourier number for the completion times of adsorption processes were also correlated by Reynolds number, and the ratio of desorbed water vapor mass to fibrous adsorbent mass, the nondimensional temperature and the ratio of vessel length to fiber diameter.
社団法人日本機械学会の論文
1999-11-25

繊維系有機吸着剤の過渡的脱着特性

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