水平内面溝付管内の単相乱流熱伝達の予測式

摘要

溝形状が系統的に異なる13種類の内面螺旋溝付管を用いて管内単相乱流熱伝達実験を行い，溝形状が熱伝達係数に及ぼす影響と熱伝達特性と圧力損失特性との相関について検討し，以下のことを明らかにした。（1）熱伝達係数は，平滑管の実験値に比べ，約+110％～+200％大きい範囲内の値を示し，その値は溝形状によって異なる。（2）熱伝達係数の値は，摩擦係数と同様に，溝のリード角および同一内径の平滑管内表面積に対する溝付管の面積拡大率の増大に伴い増大し，溝の条数の増加に伴い低下する。（3）得られた平滑円管に対する乱流熱伝達の実験式を基に，面積拡大率，リード角および溝ピッチをパラメータとした螺旋溝付管の熱伝達係数の相関式（22）を作成した。（4）作成した相関式（22）を，これまでに報告されている実験値によって検証した結果，これらの実験値は式（22）により，-30％～＋20％の範囲で整理できることが分かった。さらに，式（22）を拡張することにより，溝のピッチが大きい管に適用できる式（23）を得た。（5）さらに，既報で得られた摩擦係数の整理式と作成した熱伝達係数の整理式より，溝付管の圧力損失と伝熱促進との関係に及ぼす溝形状の影響を明らかにした。