JPH0251082B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0251082B2 JPH0251082B2 JP19457083A JP19457083A JPH0251082B2 JP H0251082 B2 JPH0251082 B2 JP H0251082B2 JP 19457083 A JP19457083 A JP 19457083A JP 19457083 A JP19457083 A JP 19457083A JP H0251082 B2 JPH0251082 B2 JP H0251082B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- reaction
- mncl
- water
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱ポンプを利用した水蒸気発生方法
に関するもので、その目的は低圧水蒸気を効率よ
く発生させることのできる方法を提供することに
ある。
に関するもので、その目的は低圧水蒸気を効率よ
く発生させることのできる方法を提供することに
ある。
この発明による水蒸気発生方法は、高温熱源に
よつて塩化マンガンの一水塩を加熱して脱水熱
Q1により次式の反応に従つて脱水せしめ、 MnCl2・H2O（固）＋Q1 →MnCl2（固）＋H2O（気） ………（） 生じた水蒸気を次式の反応に従つて凝縮させ
て、 H2O（気）→H2O（液）＋Q2 ………（） 得られた凝縮熱Q2を所望の低圧水蒸気の発生
熱源として用い、他方上記脱水反応の終了後は低
温熱源から得られた蒸発熱Q′2で、反応式（）
で生じた凝縮水を次式の反応に従つて蒸発せし
め、 H2O（液）＋Q′2→H2O（気） ………（） 生じた水蒸気で塩化マンガンの無水物を次式の
反応に従つて水和させ、 MnCl2（固）＋H2O（気） →MnCl2・H2O（固）＋Q′1 得られ水和熱Q′1を所望の低圧水蒸気の発生熱
源として用いることを特徴とするものである。
よつて塩化マンガンの一水塩を加熱して脱水熱
Q1により次式の反応に従つて脱水せしめ、 MnCl2・H2O（固）＋Q1 →MnCl2（固）＋H2O（気） ………（） 生じた水蒸気を次式の反応に従つて凝縮させ
て、 H2O（気）→H2O（液）＋Q2 ………（） 得られた凝縮熱Q2を所望の低圧水蒸気の発生
熱源として用い、他方上記脱水反応の終了後は低
温熱源から得られた蒸発熱Q′2で、反応式（）
で生じた凝縮水を次式の反応に従つて蒸発せし
め、 H2O（液）＋Q′2→H2O（気） ………（） 生じた水蒸気で塩化マンガンの無水物を次式の
反応に従つて水和させ、 MnCl2（固）＋H2O（気） →MnCl2・H2O（固）＋Q′1 得られ水和熱Q′1を所望の低圧水蒸気の発生熱
源として用いることを特徴とするものである。
始めに、塩化マンガンの一水塩（MnCl2・
H2O）を用いた熱ポンプの基本原理について説
明する。
H2O）を用いた熱ポンプの基本原理について説
明する。
第１図は本発明者らが測定した塩化マンガンの
一水塩の水蒸気圧曲線と水の水蒸気圧曲線を示し
たものである。
一水塩の水蒸気圧曲線と水の水蒸気圧曲線を示し
たものである。
まず高温熱源によつてMnCl2・H2Oを242℃に
加熱すると、これは次式の反応に従つて脱水反応
を生じる。
加熱すると、これは次式の反応に従つて脱水反応
を生じる。
MnCl2・H2O（固）＋Q1
→MnCl2（固）＋H2O（気） ………（）
（ここで、脱水熱Q1は17.4Kcal／molである。）
この脱水反応の結果、上記一水塩は水蒸気を放
出し、この水蒸気は平衡状態では、第１図中に矢
印ａ，ｂで示すように、1000mmHgの水蒸気圧を
示す。この水蒸気圧は、同図中に矢印ｂ，ｃで示
すように、107℃における水の飽和水蒸気圧に等
しく、したがつて水蒸気は107℃より低い温度に
冷却されると、顕熱および潜熱Q2を凝縮熱とし
て放出して次式の反応に従つて凝縮して水とな
る。
出し、この水蒸気は平衡状態では、第１図中に矢
印ａ，ｂで示すように、1000mmHgの水蒸気圧を
示す。この水蒸気圧は、同図中に矢印ｂ，ｃで示
すように、107℃における水の飽和水蒸気圧に等
しく、したがつて水蒸気は107℃より低い温度に
冷却されると、顕熱および潜熱Q2を凝縮熱とし
て放出して次式の反応に従つて凝縮して水とな
る。
H2O（気）→H2O（液）＋Q2 ………（）
（ここでQ2は0.6Kcal／molである。）
そこで得られた凝縮熱を熱源として、伝熱性能
のすこぶるよいボイラーを用いて水を加熱する
と、水はほぼ107℃で沸騰して、1.36Kg／cm2の低
圧水蒸気が得られる。
のすこぶるよいボイラーを用いて水を加熱する
と、水はほぼ107℃で沸騰して、1.36Kg／cm2の低
圧水蒸気が得られる。
他方、上記脱水反応が終了した後は、上記反応
式（）の逆反応すなわち次式の反応（）に従
つて、塩化マンガンの無水物に水蒸気を反応させ
て、次式に従つて上記無水物を水和させる。
式（）の逆反応すなわち次式の反応（）に従
つて、塩化マンガンの無水物に水蒸気を反応させ
て、次式に従つて上記無水物を水和させる。
MnCl2（固）＋H2O（気）
→MnCl2・H2O（固）＋Q1 ………（）
いま、この反応に使用される水蒸気を、次式の
反応に従つて、 H2O（液）＋Q2→H2O（気） ………（） 15℃の水から沸騰させて得たとすると、第１図
中に矢印ｄ，ｅで示すように、その水蒸気圧は
107℃のMnCl2・H2Oの水蒸気圧に等しい。上記
反応式（）に従つて水蒸気吸収によつて発生し
た水和熱Q1を、伝熱性能のすこぶるよいボイラ
ーによる水蒸気発生用熱源として回収すると、前
述と同様に、107℃で沸騰した1.36Kg／cm2の低圧
水蒸気が得られる。
反応に従つて、 H2O（液）＋Q2→H2O（気） ………（） 15℃の水から沸騰させて得たとすると、第１図
中に矢印ｄ，ｅで示すように、その水蒸気圧は
107℃のMnCl2・H2Oの水蒸気圧に等しい。上記
反応式（）に従つて水蒸気吸収によつて発生し
た水和熱Q1を、伝熱性能のすこぶるよいボイラ
ーによる水蒸気発生用熱源として回収すると、前
述と同様に、107℃で沸騰した1.36Kg／cm2の低圧
水蒸気が得られる。
以上の説明において、反応熱を25℃および１気
圧基準として表わし、伝熱時の温度差を０とし
た。
圧基準として表わし、伝熱時の温度差を０とし
た。
上記基本原理における熱収支を第２図に概略的
に示す。
に示す。
つぎにこの発明を実施例により具体的に説明す
る。
る。
第３図は高温熱源として排煙を用い、かつ低温
熱源として河川水を用いて、この発明の方法によ
り低圧水蒸気を発生させる装置を示すものであ
る。
熱源として河川水を用いて、この発明の方法によ
り低圧水蒸気を発生させる装置を示すものであ
る。
塩化マンガンの水和・脱水反応用の反応器１は
頂部にて水蒸気通路２を介して凝縮器３と連通
し、凝縮器３の底部は蒸発器４に連通している。
凝縮器３内には第１ボイラー５が配され、反応器
１内には第２ボイラー６が配され、蒸発器４内に
は伝熱部７が設けられている。反応器１内には所
要量のMnCl2・H2Oの粒子層８が装填され、反応
器１のジヤケツト９には排煙ライン１０が接続さ
れ、また蒸発器４の伝熱部７には河川水ライン１
１が接続されている。そして水蒸気用水ライン１
２は排煙ライン１０が通る熱交換器１３を通り、
その分岐部１２ａ，１２ｂがそれぞれ第１ボイラ
ー５および第２ボイラー６に接続されている。
頂部にて水蒸気通路２を介して凝縮器３と連通
し、凝縮器３の底部は蒸発器４に連通している。
凝縮器３内には第１ボイラー５が配され、反応器
１内には第２ボイラー６が配され、蒸発器４内に
は伝熱部７が設けられている。反応器１内には所
要量のMnCl2・H2Oの粒子層８が装填され、反応
器１のジヤケツト９には排煙ライン１０が接続さ
れ、また蒸発器４の伝熱部７には河川水ライン１
１が接続されている。そして水蒸気用水ライン１
２は排煙ライン１０が通る熱交換器１３を通り、
その分岐部１２ａ，１２ｂがそれぞれ第１ボイラ
ー５および第２ボイラー６に接続されている。
排煙ライン１０に温度350℃の排煙を流すと、
同排煙はMnCl2・H2Oの粒子層８を加熱して同粒
子層８に脱水熱を同一水温1mol当り17.4Kcal与
え、温度225℃で熱交換器１３に至る。反応器１
の伝熱面積は、MnCl2・H2Oの粒子層８の温度が
排煙による加熱の結果242℃になるように設計さ
れている。したがつて、同粒子層８の加熱脱水に
より生じた水蒸気は、第１図に示すように、1000
mmHgの水蒸気圧を有し、水蒸気通路２を経て凝
縮器３に入る。水蒸気用水ライン１２の分岐部１
２ａの弁１４は開かれ、分岐部１２ｂの弁１５は
閉じられ、第１ボイラー５には熱交換器１３で温
度25℃から104℃まで予熱された水蒸気用水が
MnCl21モル当り１モル供給されている。なお、
水蒸気用水は熱交換器１３を経なくてももちろん
よい。したがつて上記水蒸気は凝縮器３におい
て、表面温度が107℃以下に保たれている第１ボ
イラー５に接すると、凝縮して該表面温度に等し
い温度を有する水となる。凝縮器３内の第１ボイ
ラー５の内部圧力が1.2Kg／cm2になるように、第
１ボイラー５の頂部の弁１６を調節すると、第１
ボイラー５内の水は水蒸気の凝縮熱によつて温度
104℃で沸騰せられ、低圧水蒸気が得られる。こ
の場合低圧水蒸気で回収される熱量はMnCl2・
H2O1mol当り21.0Kcalである。凝縮水は温度107
℃のまま凝縮器３から蒸発器４に流下してここに
溜まる。
同排煙はMnCl2・H2Oの粒子層８を加熱して同粒
子層８に脱水熱を同一水温1mol当り17.4Kcal与
え、温度225℃で熱交換器１３に至る。反応器１
の伝熱面積は、MnCl2・H2Oの粒子層８の温度が
排煙による加熱の結果242℃になるように設計さ
れている。したがつて、同粒子層８の加熱脱水に
より生じた水蒸気は、第１図に示すように、1000
mmHgの水蒸気圧を有し、水蒸気通路２を経て凝
縮器３に入る。水蒸気用水ライン１２の分岐部１
２ａの弁１４は開かれ、分岐部１２ｂの弁１５は
閉じられ、第１ボイラー５には熱交換器１３で温
度25℃から104℃まで予熱された水蒸気用水が
MnCl21モル当り１モル供給されている。なお、
水蒸気用水は熱交換器１３を経なくてももちろん
よい。したがつて上記水蒸気は凝縮器３におい
て、表面温度が107℃以下に保たれている第１ボ
イラー５に接すると、凝縮して該表面温度に等し
い温度を有する水となる。凝縮器３内の第１ボイ
ラー５の内部圧力が1.2Kg／cm2になるように、第
１ボイラー５の頂部の弁１６を調節すると、第１
ボイラー５内の水は水蒸気の凝縮熱によつて温度
104℃で沸騰せられ、低圧水蒸気が得られる。こ
の場合低圧水蒸気で回収される熱量はMnCl2・
H2O1mol当り21.0Kcalである。凝縮水は温度107
℃のまま凝縮器３から蒸発器４に流下してここに
溜まる。
脱水反応が完全に終了した後は、排煙の流通を
停止し、また分岐部１２ａの弁１４を閉じて、分
岐部１２ｂの弁１５を開く。その結果、第２ボイ
ラー６への水蒸気用水の供給によつて粒子層８の
温度は242℃から107℃に降下する。第２ボイラー
６内では水蒸気が発生するが、その内部圧力が
1.2Kg／cm2になるように、第２ボイラー６の頂部
の弁１７を調節する。粒子層８の降温に要する熱
量、すなわち粒子層８の顕熱と蒸発器４内に溜ま
つた凝縮水の顕熱の和は、次回の脱水反応に要す
る昇温熱にほぼ等しい。
停止し、また分岐部１２ａの弁１４を閉じて、分
岐部１２ｂの弁１５を開く。その結果、第２ボイ
ラー６への水蒸気用水の供給によつて粒子層８の
温度は242℃から107℃に降下する。第２ボイラー
６内では水蒸気が発生するが、その内部圧力が
1.2Kg／cm2になるように、第２ボイラー６の頂部
の弁１７を調節する。粒子層８の降温に要する熱
量、すなわち粒子層８の顕熱と蒸発器４内に溜ま
つた凝縮水の顕熱の和は、次回の脱水反応に要す
る昇温熱にほぼ等しい。
いま、粒子層８の温度が107℃で、蒸発器４内
に溜まつた凝縮水の温度が15℃である状態を想定
すると、粒子層８の水蒸気圧は13mmHgである。
蒸発器４内に溜つた凝縮水の温度が15℃である
と、第１図に示すように、その水蒸気圧は粒子層
８の水蒸気圧と等しく13mmHgである。そこで粒
子層８の温度を170℃から下げるように、第２ボ
イラー６において圧力1.2Kg／cm2温度104℃で水を
蒸発させると、蒸発潜熱が奪われて必然的に圧力
バランスが崩れ、塩化マンガンの無水物の水和反
応が生ずる。その結果粒子層８に水和熱が発生
し、第２ボイラー６内に水蒸気が連続的に発生す
る。蒸発器４内の凝縮水は自己蒸発により蒸発熱
を奪われて温度降下するので、この温度を一定に
保つように、伝熱部７に温度25℃の河川水が流さ
れている。伝熱部７は蒸発部４内の水の温度が15
℃に保たれるように設計されている。また同水に
はMnCl2・H2O1mol当り10.6Kcalの熱量が与え
られ、粒子層８で発生する水和熱は同1mol当り
17.4Kcalである。この中和熱によつて第２ボイラ
ー６内の水は温度104℃で沸騰せられ、低圧水蒸
気が得られる。蒸発器４内の水が完全に蒸発した
時点で再び脱水工程が実施される。
に溜まつた凝縮水の温度が15℃である状態を想定
すると、粒子層８の水蒸気圧は13mmHgである。
蒸発器４内に溜つた凝縮水の温度が15℃である
と、第１図に示すように、その水蒸気圧は粒子層
８の水蒸気圧と等しく13mmHgである。そこで粒
子層８の温度を170℃から下げるように、第２ボ
イラー６において圧力1.2Kg／cm2温度104℃で水を
蒸発させると、蒸発潜熱が奪われて必然的に圧力
バランスが崩れ、塩化マンガンの無水物の水和反
応が生ずる。その結果粒子層８に水和熱が発生
し、第２ボイラー６内に水蒸気が連続的に発生す
る。蒸発器４内の凝縮水は自己蒸発により蒸発熱
を奪われて温度降下するので、この温度を一定に
保つように、伝熱部７に温度25℃の河川水が流さ
れている。伝熱部７は蒸発部４内の水の温度が15
℃に保たれるように設計されている。また同水に
はMnCl2・H2O1mol当り10.6Kcalの熱量が与え
られ、粒子層８で発生する水和熱は同1mol当り
17.4Kcalである。この中和熱によつて第２ボイラ
ー６内の水は温度104℃で沸騰せられ、低圧水蒸
気が得られる。蒸発器４内の水が完全に蒸発した
時点で再び脱水工程が実施される。
第３図に示す水蒸気発生装置を複数設置して、
排煙ラインと河川水ラインを交互に切換えて全体
を連続的に運転させると、一層効果が上がる。
排煙ラインと河川水ラインを交互に切換えて全体
を連続的に運転させると、一層効果が上がる。
上記実施例において、有価値のエネルギー
17.4kcalを投入することにより、熱エネルギーを
低温水蒸気として28.0kcal回収することができ
る。
17.4kcalを投入することにより、熱エネルギーを
低温水蒸気として28.0kcal回収することができ
る。
第１図は塩化マンガンの一水塩および水の水蒸
気圧曲線を示すグラフ、第２図は熱収支を示す概
略図、第３図は水蒸気発生装置を示す系統図であ
る。 １……反応器、２……水蒸気通路、３……凝縮
器、４……蒸発器、５……第１ボイラー、６……
第２ボイラー、７……伝熱部、８……粒子層、９
……ジヤケツト、１０……排煙ライン、１１……
河川水ライン、１２……水蒸気用水ライン、１３
……熱交換器、１４，１５，１６，１７……弁。
気圧曲線を示すグラフ、第２図は熱収支を示す概
略図、第３図は水蒸気発生装置を示す系統図であ
る。 １……反応器、２……水蒸気通路、３……凝縮
器、４……蒸発器、５……第１ボイラー、６……
第２ボイラー、７……伝熱部、８……粒子層、９
……ジヤケツト、１０……排煙ライン、１１……
河川水ライン、１２……水蒸気用水ライン、１３
……熱交換器、１４，１５，１６，１７……弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温熱源によつて塩化マンガンの一水塩を加
熱して脱水熱Q1により次式の反応に従つて脱水
せしめ、 MnCl2・H2O（固）＋Q1 →MnCl2（固）＋H2O（気） ………（） 生じた水蒸気を次式の反応に従つて凝縮させ
て、 H2O（気）→H2O（液）＋Q2 ………（） 得られた凝縮熱Q2を所望の低圧水蒸気の発生
熱源として用い、他方上記脱水反応の終了後は低
温熱源から得られた蒸発熱Q′2で、反応式（）
で生じた凝縮水を次式の反応に従つて蒸発せし
め、 H2O（液）＋Q′2→H2O（気） ………（） 生じた水蒸気で塩化マンガンの無水物を次式の
反応に従つて水和させ、 MnCl2（固）＋H2O（気） →MnCl2・H2O（固）＋Q′1 得られた水和熱Q′1を所望の低圧水蒸気の発生
熱源として用いることを特徴とする水蒸気発生方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19457083A JPS6086302A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19457083A JPS6086302A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086302A JPS6086302A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0251082B2 true JPH0251082B2 (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=16326728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19457083A Granted JPS6086302A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086302A (ja) |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP19457083A patent/JPS6086302A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6086302A (ja) | 1985-05-15 |
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