冷水機の熱交換管は作動媒介物として水を使用しており、長時間運転時に水中のカルシウムイオンなどの塩分が析出してスケールを形成し、伝熱性能の低下を引き起こします。冷水機において小径の熱交換管を用いると、スケール問題がより顕著になる可能性があります。加速スケール生成実験装置を設計・構築し、代表的なスケール試験条件を選定して、従来サイズの熱交換管と小径熱交換管のスケール特性を比較分析しました。従来サイズの熱交換管は7mmの光管、小径熱交換管は5mmの光管を選択し、スケール試験条件は循環水入口温度60 ℃、流速1 m/s、スケール生成溶液の質量濃度800 mg/L、試験時間0～400時間です。5mm光管は7mm光管と比較して総スケール量が39.5％増加し、スケールが安定に達するまでの時間は17.6％短縮され、小径化した管径内のスケール量がより多く、スケール生成速度が速いことを示しています。スケール生成後、5mm光管と7mm光管の伝熱係数はそれぞれ12.5％と9.7％低下し、圧力損失はそれぞれ50.6％と10.4％増加し、小径熱交換管はスケール生成後の伝熱性能の悪化がより深刻であることが示されました。解剖によって5mm管内のスケール層はより緻密な板状構造であり、7mm管と比較して除去が困難であることが判明したため、冷水機における小径熱交換管の普及にはスケールリスクへの注意が必要です。

冷水機;小径;加速スケール;析晶スケール;実験研究