管内汚れのオンライン診断装置の開発

1988 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 61850039
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 藤井 哲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20038574)
• 研究分担者: 高松 洋 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (20179550) ; 新里 寛英 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (30101463) ; 小山 繁 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (00153693) ; 藤井 丕夫 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (90038589) ; 野世溪 精 住友軽金属工業, 技術研究所, 研究部長 ; NOSETANI Tadashi Sumitomo Light Meatal Ind., Ltd. Technical Research Lab.
• 研究期間 (年度): 1986 – 1988
• キーワード: 熱工学関連装置 / ファウリング / 汚れ係数 / 流量 / 同時測定 / オンラインモニタリング / 復水器管

研究概要

本研究は稼動中の熱交換器内の汚れ係数および流量を実時間で同時にモニター可能な汚れ診断装置の原型を試作し、その可能性を実証することを目的として行ったもので、得られた成果を以下に示す。
(1)汚れおよび流量の同時測定センサの設計の基礎的資料を得るために、まず、円管外面が比較的短い区間加熱された場合の熱伝達に関し、管壁内の熱伝達を考慮した場合の数値解析を層流および乱流について行い、加熱部周辺の管軸および半径方向の温度分布および固体壁内面熱流束分布の特徴および対流熱伝達特性を明らかにした。次に、得られた基礎データをもとに汚れ係数および流量の同時測定法について測定精度の検討を行った結果、温度および加熱量の測定誤差がないと仮定すると、流速と汚れ係数を約3%以内の誤差で測定できること、温度、熱量ともに高精度の測定が要求されるが、本測定法は実用可能であることがわかった。
(2)以上の理論的考察に基づき、汚れおよび流量計測センタの形状を定め、長さの異なる2種類のヒータを試作した。それらを一本のテスト管(復水器用チタン管およびアルミニウム黄銅管)に張付け、平均流速が1〜2.5m/s,汚れ係数が0〜2×10^<-4>m^2K/Wの範囲で実験を行った。実験の際、加熱量の制御、データサンプリングおよびデータの処理は、すべてパーソナルコンピュータを用いて自動化した。実験結果について汚れ係数および流速の測定精度を検討した結果、汚れがない場合: 流速の精度は標準偏差で5%程度、流速が既知の場合: 汚れ係数の誤差は最大1.2×10^<-5>m^2K/W、汚れと流速の同時測定の場合: 汚れ係数の誤差は最大0.5×10^<-5>m^2K/W、流速の相対誤差は約25%であった。

研究成果

• [文献書誌] 藤井哲,小山繁,新里寛英: 日本機械学会論文集(B編). 53-492. 2528-2536 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 藤井哲,小山繁,新里寛英: 日本機械学会論文集(B編). 53-495. 3323-3328 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 新里寛英,藤井哲,小山繁,野世渓精: 第25回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 597-608 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 新里寛英,藤井哲,小山繁,野世渓精: 日本機械学会論文集(B編).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.SHINZATO;T.FUJII;Sh.KOYAMA;T.NOSETANI: SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM on CONDENSERS AND CONDENSATION. (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tetsu FUJII;Shigeru KOYAMA;Kan-ei SHINZATO: "Numerical Methods in Thermal Problems Vol.V,Part 1 Proceedings of the Fifth International Conference" Pineridge Press Ltd.,U.K., 597-608 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.FUJII;Sh.KOYAMA;K.SHINZATO: "Turbulent Forced Convective Heat Transfer Inside A Locally Heated Tube---Numerical analysis considering heat conduction within the tube wall---" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. 53-492. 2528-2536 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.FUJII;Sh.KOYAMA;K.SHINZATO: "Theoretical Consideration of Simulataneous Measurement of Flow Rate and Fouling Factor" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. 53-495. 3323-3328 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.SHINZATO;T.FUJII;Sh.KOYAMA;T.NOSETANI: "Experiment of Simultaneous Measurement of Fouling Factor and Flow Rate" Proceediengs of the 25th National Heat Transfer Symposium of Japan. 217-219 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.SHINZATO; T.FUJII; Sh.KOYAMA; T.NOSETANI: "Experimental Verification of A Method for Simultaneous Measurement of Fouling Factor and Water Velocity in A Circular Tube" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.SHIZATO; T.FUJII; Sh.KOYAMA; T.NOSETANI: "Experimental Verification of A Method for Simultaneous Measurement of Fouling Factor and Water Velocity in A Condenser Tube" SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM on CONDENSERS AND CONDENSATION. (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tetsu,Fujii; Shigeru,KOYAMA; Kan-ei,SHINZATO: Numerical Methods in Thernal Problems VOL. V, Part 1 Proceedings of the Fifth International Conference. 597-608 (1987)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より