Enhancement of LiBr–Water Absorption Heat Pump Performance by Supersaturated Fine Crystal Slurry

Abstract

臭化リチウム／水系吸収式ヒートポンプの性能向上を目指して，吸収液に吸着剤微粒子を分散させ過飽和状態にすることで，臭化リチウム微細結晶をスラリー化させる方式を提案した．結晶スラリーの物性と伝熱特性を確認するため，まず結晶粒度分布と粘度の計測および液膜伝熱試験を行った．次いで吸収器および再生器内で伝熱面上をスラリーが液膜流下する場合を想定して，熱・物質同時移動解析を行い，ヒートポンプ性能に与える微細結晶の効果を検討した．LiBr濃度63.4%，吸着剤分散濃度5.56%，温度25°Cの結晶スラリーの粒度分布は10–200 µm，メジアン径は57.0 µmであった．また，同条件の結晶スラリーの温度20°Cのときの粘度は1.67×10－2 Pa·sであり，温度変化させて結晶量が増加すると，粘度が増大するものの十分な流動性が認められた．伝熱平面を流量3.6–49.0 ml/sで流下する吸収液膜と熱媒体間の総括熱伝達係数は106.5–892.9 W/(m2·K)であった．吸収液中に分散させた吸着剤が伝熱に与える影響は小さく，吸収液流量の増加に伴い総括熱伝達係数は増加した．熱・物質同時移動解析では，吸収器内伝熱面積1 m2のとき，水蒸気吸収量は吸収液単独と比較して，過飽和結晶スラリーの結晶溶解効果により100%増加することを明らかにした．