| 研究概要 |
伝熱の形態が管内および管外で異なる再生器用伝熱管の高性能化において,平成7年度および平成8年度は管内側における強制対流熱伝達の性能向上を主目的とした実験を行った.
平成8年度は,管内に設置するリブの形状をとりあえずリブ数20,リブ角34度およびリブ高さ0.35mmを基準として,その他は同じでリブの数が異なる(10,30)の2種類,リ-ド角は同様に(25,43度)の2種類およびリブの高さは(0.21,0.54mm)の2種類で,合計7種類の管内面リブ形状を有する銅製の伝熱管を試作し,圧力損失特性および伝熱特性の測定を行い,リブ設置による伝熱性能の向上効果を明らかにするとともに,リブの最適形状を決定した.これまでの実験を通じて得られた知見は以下の通りである.
(1)本研究では,銅管外表面に幅10mm,厚さ30μmのステンレス箔を螺旋状に巻き付けてヒ-タとする方法を採用し,平滑管を用いて実験を行った.その結果,従来の平滑管内単相熱伝達係数の整理式であるColburnの式とほぼ一致していることから,この測定方法の妥当性が検証された.
(2)管内リブ付管の圧力損失は,平滑管に較べて1.4〜2.1倍大きくなった.また,その大きさはリブの数が多いほど,リ-ド角が大きいほど,またリブの高さが高いほど大きくなる.
(3)管内リブ付管の伝熱性能については,管内流速が低速なほど平滑管に対する性能向上は大きく,高速になればなるほどその効果は小さくなるが,一般的設計流速である2m/s近傍では平滑管に比べて1.3〜1.9倍の向上が見込まれる.
(4)圧力損失が上昇すると一般的に伝熱性能は向上することから,同一圧力損失における伝熱性能を比較した.その結果,いずれのリブ付管も平滑管より伝熱性能は向上することから,リブ付管の導入は効果的であることが明らかとなったが,その中でも最大の性能を示したリブ形状は,基準としたリブ数20,リ-ド角34度およびリブ高さ0.35mmの伝熱管であった.
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