エネルギーの変換について / ヒートポンプ汚泥乾燥機, 汚泥乾燥機, スラリー乾燥機

汚泥乾燥等高含水率廃棄物等で使用する乾燥機 KENKI DRYER は熱エネルギーを使用し乾燥という仕事を行います。その熱エネルギーは、石油、ガス等の化石燃料という化学エネルギーを燃焼しボイラーで水を蒸気に状態変化させ熱エネルギーへ変換しています。
又、ヒートポンプ自己熱再生汚泥乾燥機 KENKI DRYER は蒸気圧縮機で蒸気内の気体を凝縮させることにより熱エネルギーを発生させそのエネルギー使用し対象物を乾燥します。これは、電気エネルギーを圧縮機を作動させる運動エネルギーへ変換し、その作動した圧縮機で運動エネルギーを熱エネルギーへ変換しています。
このように、あるエネルギーから様々な形態のエネルギーに変換することは様々で場所、場面はで行われていますが、あるエネルギーの大きさと変換された様々の形態のエネルギーの大きさは等しく、又、エネルギーの大きさは保存され消滅することは決してありません。常に如何なる場合であってもこのエネルギー保存の法則は成り立ちます。エネルギーの変換での保存則には、熱では熱力学の第一法則、ギブズの自由エネルギー、流体ではベルヌーイの定理があります。

エネルギーを他の形態に変換する場合において、投入したエネルギーに対して回収あるいは利用できるエネルギーとの比をエネルギー変換効率と言います。

エネルギーを他の形態に変換する場合は、その効率は入力エネルギーと出力エネルギーを同一のエネルギー単位に換算してもとめられる。火力発電の場合、燃料の保有発熱量が入力エネルギー、電気エネルギーが出力エネルギーであり、いづれもジュールに換算することで効率が得られる。なお、電気エネルギーに変換されなかった分が廃棄熱（エネルギー）に相当する。　全世界の2008年度発電実績は消費エネルギーは石油換算トン(ktoe)4,398,768キロトンで生産電力はグロスで1,735,579ktoe相当の電力(20,185TWh)、最終消費に供給された電力は1,446,285ktoe相当の電力(16,430TWh)であった。グロスの効率は39％、最終効率は33％となる。

出典：Wiki エネルギー効率

出典：Wiki エネルギー効率

熱効率（ねつこうりつ、英語: thermal efficiency）とは、熱機関の性能を表現する物理量であり、熱として投入されるエネルギーのうち、機械的な仕事（動力）や電気的なエネルギー（電力）などに変換される割合である。

出典：Wiki 熱効率

汚泥乾燥等高含水率廃棄物乾燥機 KENKI DRYER の熱効率は、KENKI DRYER へ投入された熱エネルギーと乾燥物を乾燥するために利用された仕事の割合で計算されます。 KENKI DRYER は熱源が飽和蒸気のみであるため計算は容易です。

熱効率（％）＝時間当たりの蒸発水分量 × 蒸発熱量 ÷ 時間当たりの消費飽和蒸気の全熱量

KENKI DRYER 熱効率計算例
乾燥物時間当たりの投入量：100kg　乾燥前含水率：80％W.B.　乾燥後含水率：20％W.B.
乾燥前乾燥物温度:20℃　飽和蒸気圧力：0.5Mpa　時間当たりの消費飽和蒸気量：80kg/時間
時間当たりの蒸発水分量：75kg/時間

熱効率（％）＝［75×2,454］ ÷ ［80×2,768】＝83.1％

KENKI DRYER 熱効率計算の詳細は下記ページをご覧ください。

熱効率について / 汚泥乾燥, スラリー乾燥, リサイクル乾燥

ヒートポンプは、逆カルノーサイクルのモデルとされますが、そもそもカルノーサイクルは仮想的な熱機関ヒートエンジンを指し、実現不可能な仮想機関なのですが、近いものを作ることは可能とされています。熱力学の理想サイクルであるカルノーサイクルは、断熱圧縮、等温膨張、断熱膨張、等温圧縮により成り立ちますが、その熱効率は熱エネルギーを他のエネルギーへ変換するどのようなサイクルでもカルノーサイクルの理論効率、カルノー効率を上回ることはできません。
他の熱機関での熱サイクルは、蒸気タービンを用いた火力発電と原子力発電のランキンサイクル、ガスタービンによる発電は、ブレイトンサイクル、往復動熱機関では、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、スターリングサイクルなどがありますが、それらの熱効率はいずれも 1 を超えることはありません。
ところが、逆カルノーサイクルモデルのヒートポンプの効率は、係数の定義は異なりますので 1 を超えます。それは、熱エネルギーを発生させているのでなく熱を 移動 することにより熱エネルギーを利用しているためです。例えば、ヒートポンプエアコンの効率は、COPは「冷暖房平均エネルギー消費効率」、APFは「通年エネルギー消費効率」で示されますが 1 を超えます。
ヒートポンプ自己熱再生 KENKI DRYER のヒートポンプ の効率は、熱移動による熱エネルギーと消費電力で計算が出来ます。

COP、APFの詳細は下記ページをご覧ください。

逆カルノーサイクルとCOP、APF / ヒートポンプ乾燥, 汚泥乾燥, スラリー乾燥

ヒートポンプと燃料の燃焼熱を直接利用を比較するとヒートポンプ利用の方が優れている範囲は限られます。例えば発電効率を37％とすると COP＝1/0.37＝2.7 となり、2.7以下であれば燃料熱の直接利用の方が省エネルギーとなります。これの温度を求めると361K＝88.3℃となります。

出典：二酸化炭素地球温暖化脅威説批判 近 藤 邦 明氏　『環境問題』を考える　

昨今、KENKI DRYER に求められる内容に二酸化炭素CO² の削減があります。ヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER であれば、二酸化炭素CO² が大量に削減ができる上、燃料費も大幅な削減が可能になるでしょう。
どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な製品です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。

蒸気（飽和蒸気）でのヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER とは、乾燥熱源である蒸気を利用した自己熱再生乾燥システムです。
蒸気ヒートポンプの工程は、KENKI DRYER で加熱乾燥に利用した蒸気を膨張弁での断熱膨張により圧力は低下し、蒸気内の水分は蒸発、気化し周辺の熱を吸収し蒸気温度は下降します。その蒸気を次の工程の熱交換器で熱移動することによりさらに蒸発、気化させ蒸気圧力を低下させます。十分に蒸発、気化が行われ圧力が下げられた蒸気は次の圧縮工程へ進みます。
圧縮工程の圧縮機で蒸気を断熱圧縮を行うことで、圧力は上昇しそれに伴い凝縮、液化し温度は上昇します。その蒸気の水分を除去した上で KENKI DRYER へ投入します。KENKI DRYER はその投入された蒸気を熱源として利用、加熱乾燥という熱移動を行うことで、蒸気はさらに十分に凝縮、液化され膨張弁へ進みます。この工程を繰り返します。

ヒートポンプ乾燥機

乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。

乾燥機構

熱源 蒸気