舶用エンジン排ガスからの排熱回収装置の最適化に関する基礎的研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23560979
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 安達 雅樹 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (20415805)
• Keywords: 排熱回収 / 排ガス / スート / 圧力損失 / 熱伝導 / フィンチューブ / 熱交換

Research Abstract

舶用ディーゼルエンジンの排熱回収に使用する熱交換器（排ガスエコノマイザ）のフィンチューブについて、熱源である排ガスに含まれる固形物（スート）がフィンチューブ表面に付着した際の影響を評価するために、①スート付着に関する解析、②実際のスートに関する暴露実験、③模擬スートを使った小規模熱交換試験、を行った。
①ではスート付着を簡便に模擬するための解析方法の検討と③の実験装置に関する予備解析を行った。
②ではサンプルを重油を燃料とするディーゼルの排気管内にサンプルを長期間暴露したところ、サンプル表面へスートが付着する速度が平均0.255g/dayであること、そのスートの熱伝導率が0.46～0.55W/mK程度であることを確認した。
それを踏まえて、③では高温空気と水を熱媒体とする小規模のフィンチューブ熱交換実験装置を作成し、そのフィンチューブのフィン表面にスートと同程度に熱伝導率が低い断熱材（模擬スート）のシートを敷設した。そして高温空気側の圧力損失における模擬スートの流体力学的影響と、高温空気と水との熱交換における模擬スートの熱力学的影響を実験的に評価した。