熱交換器の能力について

質問

循環冷却装置を使っております。
同じものが別々に２台あるのですが、大本の装置を冷却するに降温時間が違い困っております。時間短縮をするにあたって、おそらく流量の変更か冷却水の温度変更が濃厚かと思いますが、上司が納得せず実験が確実なものでないとできない状態にあります。そこでなんとかわかる範囲で数値を出したいのですが、さっぱりです・・・よろしければどなたか簡単に基礎式を教えていただけませんでしょうか？
コンディション（改善したい方）
冷却水は純水で、冷却装置から大本の装置に入るとき25.5℃、出るとき、31.9℃(最大)
大本の装置側の合計流量は14.5L
冷却装置に付属する圧力計の水圧は78psi
配管は、冷却装置～大本の装置外部まで塩ビ製、8m(たぶん内径16mm)
配管は冷却装置を出た後、大本の装置側に向かってほぼまっすぐ伸びています。
コンディション（見本にしたい方）
冷却水は純水で、冷却装置から大本の装置に入るとき25.5℃、出るとき、31.9℃(最大)
大本の装置側の合計流量は20.1L
冷却装置に付属する圧力計の水圧は71psi
配管は、冷却装置～大本の装置外部まで塩ビ製、3m(たぶん内径16mm)
配管は冷却装置を出た後、大本の装置側に向かってほぼまっすぐ伸びています。

回答No.6

ohkinu1972 · ベストアンサー

NO3(5)です。
ポンプを変える代わりに配管径をあげて圧損を減らすというのも、
考え方としてはありかと思います。
1.5倍くらいの配管径でそれなりに利きそうですが、
インデューサ、レデューサなどの圧損も考慮しなければなりません。

またその場合でも、NO5に書いた内容を確認する必要があることには、
変わりありませんが。

お礼

度々の回答ありがとうございます。
この件に関して、流量を増やすということを前提に現在、ホースの径を大きくすることとポンプの出力を上げることを検討しています。
ご協力ありがとうございました。

回答No.5

ohkinu1972

NO3です。
うまくいっている方、いっていない方の違いに注目した場合、
ポンプを変えて流量を増やせばいけるように思えます。

ただしそれでは上司は納得しないと思いますので、
塩ビ管の長さの差が流量の差の原因であること→管摩擦損失
http://web.kyoto-inet.or.jp/people/macchann/hiroshi/venepump2.html
流量差と伝熱量でつじつまが合うこと→伝熱計算
http://www.sera-j.com/netukou2.pdf
(伝熱面積x伝熱係数が一定として、計算する)
くらいは示す必要があると思います。

ただしこれは流量や温度調節が働いていないとの前提ですので、
もしそれらがあれば別の原因を考える必要があります

お礼

御回答ありがとうございます。
現在のところ冷却装置から大本の装置までの距離を縮めることができません。
ohkinu1972さんアドバイスから冷却装置から大本の装置までの配管径を大きくしてやって損失を減らしてやるといいと思ってきたのですが・・・
例えば、手の届く範囲だけでも1/2inch→3/4inchにするとか・・・・
よければ回答のほどよろしくお願いします。

回答No.4

usokoku

＞ろ流量を上げれればいいんですかね？
「よい」か「わるいか」と聞かれたら
「わからない」
と答えます。

平衡状態に達していないのであれば検索サイトのないようですが
http://search.yahoo.co.jp/search?p=%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%83%8E%E3%83%AB%E3%82%BA%E6%95%B0%E3%80%80%22%E5%A2%83%E8%86%9C%E4%BC%9D%E7%86%B1%E4%BF%82%E6%95%B0%22&ei=UTF-8&fr=top_ga1_sa&x=wrt&meta=vc%3D
流速(レイノルズ数)と伝熱係数の関係式を見てほしいのですが、あまり差がありません。
一方、平衡状態になっているのであれば、体積流量(線速度で規定する流量もあります)の増加で、単位時間当りの冷却水に移動する熱量が減少し、冷却排水の温度が下がります(エネルギー収支を単位時間当りで計算してください)。

E収次第ですので、E収を計算してください。

回答No.3

ohkinu1972

循環式冷却装置の原理や構造は存じませんが、
数値を見る限りでは、
塩ビ管の圧損が大きくて、圧力が高め、
流量が少なめになっているように見えます。
そのわりに温度上昇がいっしょというのが良く分かりませんが。

理屈として流量が少なければ取り去る熱量も少なくなるので、
流量制御がないとすれば、流量が出ていないことが一番の理由かと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
申し訳ありません・・・両装置とも温度上昇はおそらく同じではなく、対策したい装置の方のデータを載せております。
仮に循環冷却装置本体を別のスペック高めの物に変えない場合はポンプを交換したら問題は解決できると思いますか？

回答No.2

BABOY1

確認してください。
１．循環冷却装置本体の冷却ファンから排気される温度を測ってみてください。改善したい機器の方が温度が高くありませんか。
２．循環冷却装置本体に温度設定がありませんか。
３．循環冷却装置本体の能力は、水温３２℃を冷却できる範囲ですか。
以上確認してみてください。

お礼

回答ありがとうございます。
１．２．は客先に装置があるため確認ができませんでした・・・
３．は本体の能力は（温度範囲は）＋５℃～＋３０℃までとなっております。資料を参照しました。もしかしてこのせいで冷却能力が落ちているのでしょうか？自分なりにいろいろ考えてみましたが合計流量を上げてやるといけるような気がしますがどう思いますか？
回答よろしくお願いします。

回答No.1

usokoku

今書いていて、ブラウザがハングして、以下の間をうずめる説明がほとんど消えたので答える気がうせた。
参考サイトの羅列だけ
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3132714.html
http://irws.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/itou/ice/pche04.html
http://chemeng.on.coocan.jp/fl/fl6.html
化学工学の伝熱の式
総括伝熱係数
界面伝熱係数
あたりをみれば見当つくと思う。わからなければ補足ください。明日になればかくきになれるでしようから。

お礼

すみません・・・
回答ありがとうございます。
自分なりにいろいろ考えたところ流量を上げれればいいんですかね？