2019 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of freezing behavior of water with very low flow rate and Application to drainpipe blockage prevention technology
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17K06669
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
小松 喜美 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90422162)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 排水管 / 凍結抑制 / 熱伝達率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らが開発しているヒーターなどの熱エネルギーを用いずに，排水管の凍結による管閉塞を防止できる技術は，その有効性が認められているものの，「外気温が著しく低下している場合には排水管の途中にも氷塊が発生して管閉塞抑制効果を弱める」，「排水の落下地点に氷筍が発生し，管閉塞の起点となる」という技術的課題がある．このような研究課題に対して2019年度は，開発している排水管がもつ凍結抑制効果を系統的に評価するため，低恒温室内において排水流路の傾斜角度と排水流量を様々に変化させた場合の通水実験を実施し，凍結が始まる位置や平均熱伝達率について検討した．
実験には塩化ビニル製の実際の排水管の一部を切り出した長さ1460 mmのV字流路を試験流路として使用した．実験は低恒温室内温度をマイナス20 ℃，流入部水温を2 ℃に固定し，排水体積流量を50，100，150 ml/min，流路の傾斜角度を30，45，60，90 度に設定して行った．
実験結果により，体積流量および流路傾斜角度の増加に伴い，凍結開始位置が，より下流側になることが分かった．また，傾斜角度30，45度では最大流量（150 ml/min）でも凍結が発生したが，傾斜角度60度では最大流量では凍結せず，傾斜角度90度（鉛直設置）では最小流量以外では凍結が発生しなかった．
流路の平均熱伝達率は，流路傾斜角度の小さい（30，45度）ときには体積流量の増加とともに増加したが，流路傾斜角度の大きい（60，90度）ときには体積流量が増加すると減少することが分かった．
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