成果報告書詳細
管理番号20120000001160
タイトル*平成23年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System) 浸透圧発電 流体解析と発電システム No.2(H22-H25)
公開日2013/7/27
報告書年度2011 - 2011
委託先名国立大学法人長崎大学
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約濃度差エネルギー回収(PRO)の流体解析と発電システムについて、膜モジュール内の可視化実験による表面の流れ解析とシミュレーションによる流れ解析を行い、偏流とモジュール性能の関係を調べた。また、非定常ナノ流動の解析を行い、濃度分極やファウリングなどの中空糸表面のミクロな塩水の挙動を調べた。膜モジュールの流れを解析するために、モジュール表面部の流れを可視化実験により明らかにした。実験開始後初期において、入口側で塩分濃度が高くなっている。このことは、塩水側の流路抵抗が入り口側で小さくなっているすなわち、入口が流れやすいことを示している。その後、中間付近の塩分濃度が上昇している。これは高い塩分濃度の塩水が流れる際に、淡水の浸透を受けるために入口側で流量が増えて、見かけ上流路抵抗が増大することから、流路抵抗が小さい中間部分で塩水の流れが増加していることを示している。モジュール内の塩水流れが、モジュールの入り口側と出口側に分かれて分布していること、入口直後の領域では、流れが極めて小さいことがわかる。シミュレーションにより中空糸部分の流れと浸透現象を解析した。このように、モジュール内の流れは均一ではなく場所により大きな偏りが発生していることが、シミュレーションからも明確となった。モジュール内の濃度分布にかなりの違いがあり、中空糸の濃度分極やファウリングばかりでなく、偏流も、モジュール性能に大きく影響することが予想される。本研究では,固体表面近傍におけるNaCl水溶液の拡散に及ぼす温度の影響について分子動力学法を用いて検討した。設定温度が高いほど拡散係数が大きくなっている。
英文要約Flow characteristics and the in the PRO module are researched in relating to the osmosis to the draw solution. The flow visualized technique and computer simulation are used. The present PRO module used in this project is developed to the RO system. It is discussed the conformity to the PRO system.
The visualization of the surface flow of the module shows the distortion of the draw solution flow that goes through the region twist from the hollow fiber. At first, the draw solution goes through the twist region near the inlet side. And then the draw solution at the middle goes. The draw solution at the inlet wall does not drain from the twist region. This also shows by the computer simulation. This distortion is caused by the relationship between the flux of the draw solution and the resistance of the twist region. The distortion of the draw solution flow may be very large influence to the performance of the PRO module. For the high performance hollow fiber, it is important to analyze the flow in the module and to design the optimum form.  Molecular dynamics simulations are conducted to examine the effect of temperature on the diffusion of water molecules and salt ions in the vicinity of solid surface. The results show that the diffusion of molecules and ions increases with rising temperature.
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