ワイヤーコイルを用いた流動抵抗低減用界面活性剤添加水の直円管内熱伝達促進

This paper has dealt with the heat transfer enhancement of flowing water with flow drag reduction additive into a heat transfer tube by inserting wire coils. The non-ion type surfactant was used as the additive to decrease the pipe flow resistance for the heat energy transport system. However, the decrease in the flow resistance was allowed to reduce the heat transfer coefficient in the heat transfer tube. Some kinds of wire coils having different diameters were tried to enhance the heat transfer in the heat transfer tube. The effects of wire coils on the pipe friction and the heat transfer coefficients were elucidated under various experimental parameters of flow velocity, wire coil diameter, pitch and length.

熱媒体水に鎖状高分子や界面活性剤等を微量添加することによる流動抵抗低減効果（トムズ効果）を利用した熱エネルギー輸送技術が注目されており、実用化に向けて様々な研究が行われている。著者らは、流動抵抗低減剤としての界面活性剤（第4級アンモニウム塩）を添加した水を、直円管内に流動させた場合の流動抵抗や熱伝達の測定、そして数値シミュレーションによる管内流動抵抗の予測検討結果を報告してきた。さらに、著者らは、実際の配管系を想定して、界面活性剤添加水による曲管内の流動抵抗と熱伝達特性の解明を行ってきた。一方において、使用済み界面活性剤の廃棄処理の問題、そして流動抵抗低減剤使用に伴う管内熱伝達の減少による熱交換効率の低下等、この種の流動抵抗低減法の欠点も指摘されている。後者の欠点を克服するために、熱交換器入口部にミセルスクィーザーを設けて界面活性剤の棒状ミセルを一時的に分断し、流動抵抗低減効果を消失させる方法や熱交換器の伝熱面にラムダ翼列状の乱流促進体の設置や伝熱面を祖面にすることによって、伝熱促進を検討した研究も行われ始めている。本研究は、」流動抵抗低減用界面活性剤利用による円管式熱交換器内の熱伝達低下を解消させるために、乱流促進体としてワイヤーコイルを円管内に挿入した場合の熱伝達促進効果と流動抵抗の関係を実験的に明らかにしようとするものである。このワイヤーコイルによる乱流促進法は、大幅に設備の改修を行うことなく既設の熱交換器への適応が可能であるなど、従来の方法よりも早急な実用化が期待される。本実験に用いる流動抵抗低減用の界面活性剤としては、環境負荷の小さい非イオン性界面活性剤を採用し、ワイヤーコイル形状（素線径、ピッチおよび長さ）や界面活性剤添加水の流速が直円管内の熱伝達促進に及ぼす影響の検討を行うものである。

本文データは学協会の許諾に基づきCiNiiから複製したものである