JPH07146263A - 熱交換器の汚れ係数の推定方法 - Google Patents
熱交換器の汚れ係数の推定方法Info
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- JPH07146263A JPH07146263A JP29334693A JP29334693A JPH07146263A JP H07146263 A JPH07146263 A JP H07146263A JP 29334693 A JP29334693 A JP 29334693A JP 29334693 A JP29334693 A JP 29334693A JP H07146263 A JPH07146263 A JP H07146263A
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- Japan
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- fouling
- sensor
- cooling water
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱交換器の汚れの付着状況を、熱交換器の運
転を停止することなく、的確に推定ないし予測する。 【構成】 熱交換器２２の冷却水出口近傍に、熱交換器
２２を構成する材料と同一又は略同一材質よりなる評価
チューブを備えたファウリングセンサ１を設けて熱交換
器２２の汚れ係数を推定する。ファウリングセンサ１の
評価チューブ２の外面に沿って、熱交換器２２内を流出
した冷却水を熱交換器２２内の冷却水流通速度と略同一
速度で流通させる。ファウリングセンサ１に熱交換器２
２の熱負荷と略同一の熱負荷を加えてファウリングセン
サ１におけるスケール進行速度Ｓｃを求める。このスケ
ール進行速度から、熱交換器の汚れ係数の推定値を算出
する。 【効果】 実系の熱交換器２２と同一の水環境においた
ファウリングセンサ１についてスケールの進行速度を求
め、この値を熱交換器の汚れ係数算出式に代入すること
により、実測値に近く、十分に実用的な数値を求めるこ
とができる。
転を停止することなく、的確に推定ないし予測する。 【構成】 熱交換器２２の冷却水出口近傍に、熱交換器
２２を構成する材料と同一又は略同一材質よりなる評価
チューブを備えたファウリングセンサ１を設けて熱交換
器２２の汚れ係数を推定する。ファウリングセンサ１の
評価チューブ２の外面に沿って、熱交換器２２内を流出
した冷却水を熱交換器２２内の冷却水流通速度と略同一
速度で流通させる。ファウリングセンサ１に熱交換器２
２の熱負荷と略同一の熱負荷を加えてファウリングセン
サ１におけるスケール進行速度Ｓｃを求める。このスケ
ール進行速度から、熱交換器の汚れ係数の推定値を算出
する。 【効果】 実系の熱交換器２２と同一の水環境においた
ファウリングセンサ１についてスケールの進行速度を求
め、この値を熱交換器の汚れ係数算出式に代入すること
により、実測値に近く、十分に実用的な数値を求めるこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱交換器の汚れ係数の推
定方法に係り、特に、熱交換器の運転を停止することな
く、ファウリングセンサを用いて汚れ係数を予測する方
法に関する。
定方法に係り、特に、熱交換器の運転を停止することな
く、ファウリングセンサを用いて汚れ係数を予測する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷却水系では冷却対象の高熱源を熱交換
器を介して冷却し、冷却により高温となった冷却水は冷
却塔において冷却して循環使用している。このような冷
却水系では、近年、省エネルギーを図るために、冷却水
がより高濃縮、低流速で運転されるようになってきてい
るが、このような運転条件下では、熱交換器内にスケー
ル、スライム或いは腐食が発生し、熱交換の伝熱効率を
低下させたり、冷却水流路を閉塞させるなどの障害が発
生する。
器を介して冷却し、冷却により高温となった冷却水は冷
却塔において冷却して循環使用している。このような冷
却水系では、近年、省エネルギーを図るために、冷却水
がより高濃縮、低流速で運転されるようになってきてい
るが、このような運転条件下では、熱交換器内にスケー
ル、スライム或いは腐食が発生し、熱交換の伝熱効率を
低下させたり、冷却水流路を閉塞させるなどの障害が発
生する。
【０００３】このような問題を防止するために、冷却水
にスケール防止剤、スライム防止剤、腐食防止剤などの
水処理薬品を添加したり、或いは冷却水の一部をブロー
することが行なわれているが、これら薬品の添加量やブ
ロー水量を的確に制御することは極めて困難であった。
にスケール防止剤、スライム防止剤、腐食防止剤などの
水処理薬品を添加したり、或いは冷却水の一部をブロー
することが行なわれているが、これら薬品の添加量やブ
ロー水量を的確に制御することは極めて困難であった。
【０００４】そこで、従来、適当な温度測定等を行なっ
て、熱交換器の汚れの状態を推定ないし予測し、この結
果に基いて水処理薬品の添加制御をするなどの対策が講
じられている。
て、熱交換器の汚れの状態を推定ないし予測し、この結
果に基いて水処理薬品の添加制御をするなどの対策が講
じられている。
【０００５】従来、熱交換器の汚れの状態の推定ないし
予測には、Ｕ値（総括伝熱係数）やＡＴＤ（Ａｐｐｒｏ
ａｃｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃ
ｅ＝被冷却媒体出口温度−冷却水入口温度）、ＬＴＤ
（Ｌｅａｖｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｃｅ＝被冷却媒体凝縮温度−冷却水出口温度）
を指標とする方法がある。
予測には、Ｕ値（総括伝熱係数）やＡＴＤ（Ａｐｐｒｏ
ａｃｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃ
ｅ＝被冷却媒体出口温度−冷却水入口温度）、ＬＴＤ
（Ｌｅａｖｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｃｅ＝被冷却媒体凝縮温度−冷却水出口温度）
を指標とする方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
非凝縮系の熱交換器であれば汚れの状態を推定できる
が、凝縮系の熱交換器では汚れの付着量が一定量以上に
ならないと、凝縮温度の上昇として表れないため、汚れ
の状態を推定することができない。このため、凝縮系の
熱交換器では、汚れの付着具合を見るために、熱交換器
の運転を停止して、目視や抜管による付着量の測定を行
なっている。
非凝縮系の熱交換器であれば汚れの状態を推定できる
が、凝縮系の熱交換器では汚れの付着量が一定量以上に
ならないと、凝縮温度の上昇として表れないため、汚れ
の状態を推定することができない。このため、凝縮系の
熱交換器では、汚れの付着具合を見るために、熱交換器
の運転を停止して、目視や抜管による付着量の測定を行
なっている。
【０００７】しかし、運転を停止して汚れの付着量を観
察、測定するためには、煩雑な作業を要する上に、この
作業では汚れの付着量の推移を知ることはできず、的確
な汚れ対策を早期に実施することができない。このた
め、対応の遅れによりファウリングなどのトラブルが発
生する恐れがあるという問題がある。
察、測定するためには、煩雑な作業を要する上に、この
作業では汚れの付着量の推移を知ることはできず、的確
な汚れ対策を早期に実施することができない。このた
め、対応の遅れによりファウリングなどのトラブルが発
生する恐れがあるという問題がある。
【０００８】また、非凝縮系の熱交換器においても、Ｕ
値やＡＴＤ，ＬＴＤの測定を行なっていない場合が多
く、この場合には、上記と同様の問題がある。
値やＡＴＤ，ＬＴＤの測定を行なっていない場合が多
く、この場合には、上記と同様の問題がある。
【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、熱交
換器の汚れの付着状況を、熱交換器の運転を停止するこ
となく、的確に推定ないし予測する熱交換器の汚れ係数
の推定方法を提供することを目的とする。
換器の汚れの付着状況を、熱交換器の運転を停止するこ
となく、的確に推定ないし予測する熱交換器の汚れ係数
の推定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の熱交換器の汚
れ係数の推定方法は、熱交換器の冷却水出口近傍に、該
熱交換器の伝熱管を構成する材料と同一材質又は略同一
材質よりなり、かつ、長手方向管肉部に温度センサ挿入
孔を穿った評価チューブと、該評価チューブ内に装入さ
れたヒータと、前記温度センサ挿入穴に挿入された温度
センサとを備えてなるファウリングセンサを設け、該フ
ァウリングセンサで検出されるスケール進行速度に基づ
いて前記熱交換器の汚れ係数を推定する方法であって、
該ファウリングセンサの評価チューブの外面に沿って該
熱交換器から流出した冷却水を該熱交換器内の冷却水流
通速度と略同一速度で流通させると共に、該ファウリン
グセンサに該熱交換器の熱負荷と略同一の熱負荷を加
え、この状態で該ファウリングセンサにおけるスケール
進行速度Ｓｃを求め、該スケール進行速度から、下記
（Ｉ）式に基いて該熱交換器の汚れ係数の推定値を算出
することを特徴とする。
れ係数の推定方法は、熱交換器の冷却水出口近傍に、該
熱交換器の伝熱管を構成する材料と同一材質又は略同一
材質よりなり、かつ、長手方向管肉部に温度センサ挿入
孔を穿った評価チューブと、該評価チューブ内に装入さ
れたヒータと、前記温度センサ挿入穴に挿入された温度
センサとを備えてなるファウリングセンサを設け、該フ
ァウリングセンサで検出されるスケール進行速度に基づ
いて前記熱交換器の汚れ係数を推定する方法であって、
該ファウリングセンサの評価チューブの外面に沿って該
熱交換器から流出した冷却水を該熱交換器内の冷却水流
通速度と略同一速度で流通させると共に、該ファウリン
グセンサに該熱交換器の熱負荷と略同一の熱負荷を加
え、この状態で該ファウリングセンサにおけるスケール
進行速度Ｓｃを求め、該スケール進行速度から、下記
（Ｉ）式に基いて該熱交換器の汚れ係数の推定値を算出
することを特徴とする。
【００１１】
【数２】
【００１２】請求項２の熱交換器の汚水係数の推定方法
は、請求項１の方法において、スケール進行速度Ｓｃ
は、評価チューブの伝熱面長さＬ0 を、評価チューブへ
の通水開始から評価チューブの検出温度が熱交換器のプ
ロセス温度に達するまでの時間Ｔで除した値であること
を特徴とする。
は、請求項１の方法において、スケール進行速度Ｓｃ
は、評価チューブの伝熱面長さＬ0 を、評価チューブへ
の通水開始から評価チューブの検出温度が熱交換器のプ
ロセス温度に達するまでの時間Ｔで除した値であること
を特徴とする。
【００１３】以下に本発明を詳細に説明する。まず、本
発明で用いるファウリングセンサの具体例について図面
を参照して説明する。
発明で用いるファウリングセンサの具体例について図面
を参照して説明する。
【００１４】本発明においては、具体的には、特開平２
−９６６４４号公報で提案されたファウリングセンサを
用いる。図２は本発明に好適な、特開平２−９６６４４
号公報記載のファウリングセンサを示す縦断面図、図３
は図２の−線に沿う断面図である。
−９６６４４号公報で提案されたファウリングセンサを
用いる。図２は本発明に好適な、特開平２−９６６４４
号公報記載のファウリングセンサを示す縦断面図、図３
は図２の−線に沿う断面図である。
【００１５】このファウリングセンサ１は、熱交換器の
伝熱管の構成材料と同一材質又は略同一材質よりなる評
価チューブ２と、この評価チューブ２内に装入されたヒ
ータ３と、評価チューブ２の管内部に長手方向に穿設さ
れた温度センサ挿入穴４に挿入された、評価チューブ２
の管肉温度を測定するための温度センサ（熱電対）５と
を備えてなるものである。ここで略同一材質とは、熱交
換器の伝熱管の材質と同一ではないが、その熱伝導率が
近似する材質のものを指す。
伝熱管の構成材料と同一材質又は略同一材質よりなる評
価チューブ２と、この評価チューブ２内に装入されたヒ
ータ３と、評価チューブ２の管内部に長手方向に穿設さ
れた温度センサ挿入穴４に挿入された、評価チューブ２
の管肉温度を測定するための温度センサ（熱電対）５と
を備えてなるものである。ここで略同一材質とは、熱交
換器の伝熱管の材質と同一ではないが、その熱伝導率が
近似する材質のものを指す。
【００１６】５ａは温度センサ５のリード線である。温
度センサ５としては、熱電対以外に白金測温抵抗体やサ
ーミスタ等も使用できる。６は非伝熱性ヒータ保護材で
あって、ヒータ３の着脱時にヒータ３が破損することが
ないように、またヒータ３の着脱が容易となるように取
り付けられている。さらに、固定金具１８や空気中など
に熱が漏れることなくすべて水側に伝熱されるようにす
るための役目もなしている。７はヒータ３のリード線で
あって、ＡＣ電源に導通される。
度センサ５としては、熱電対以外に白金測温抵抗体やサ
ーミスタ等も使用できる。６は非伝熱性ヒータ保護材で
あって、ヒータ３の着脱時にヒータ３が破損することが
ないように、またヒータ３の着脱が容易となるように取
り付けられている。さらに、固定金具１８や空気中など
に熱が漏れることなくすべて水側に伝熱されるようにす
るための役目もなしている。７はヒータ３のリード線で
あって、ＡＣ電源に導通される。
【００１７】このようなファウリングセンサ１は、図示
の如く、適当なカラム１０に装着し、ファウリングセン
サ１の評価チューブ２の外表面に沿って、熱交換器から
流出した冷却水が流れるように取り付けて使用する。
の如く、適当なカラム１０に装着し、ファウリングセン
サ１の評価チューブ２の外表面に沿って、熱交換器から
流出した冷却水が流れるように取り付けて使用する。
【００１８】カラム１０は一方の開放端部に冷却水の導
入用配管１１が接続具１２を介して取り付けられてお
り、また、他方の開放端部には蓋部材１３が取り付けら
れている。なお、接続具１２及び蓋部材１３は、それぞ
れのフランジ１２ａ及び１３ａを、カラム１０のフラン
ジ１０ａ及び１０ｂに当接させて、ねじ１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄにより固定されている。
入用配管１１が接続具１２を介して取り付けられてお
り、また、他方の開放端部には蓋部材１３が取り付けら
れている。なお、接続具１２及び蓋部材１３は、それぞ
れのフランジ１２ａ及び１３ａを、カラム１０のフラン
ジ１０ａ及び１０ｂに当接させて、ねじ１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄにより固定されている。
【００１９】蓋部材１３は冷却水の排出管１５を有し、
また、ファウリングセンサ１の挿通用の開口１６及びフ
ァウリングセンサ取り付け用の筒状部材１７が同軸的に
設けられている。筒状部材１７はその先端側が拡径して
おり、該拡径部の内周面には、雌ねじ１７ａが刻設され
ており、該雌ねじ１７ａに固定金具１８の雄ねじ１８ａ
が螺着されている。ファウリングセンサ１は、シール用
Ｏリング１９ａ，１９ｂを介して固定金具１８に挿通さ
れ、カラム１０内にその先端側が位置するように、位置
調整ねじ２０ａ，２０ｂ，２０ｃで固定されている。
また、ファウリングセンサ１の挿通用の開口１６及びフ
ァウリングセンサ取り付け用の筒状部材１７が同軸的に
設けられている。筒状部材１７はその先端側が拡径して
おり、該拡径部の内周面には、雌ねじ１７ａが刻設され
ており、該雌ねじ１７ａに固定金具１８の雄ねじ１８ａ
が螺着されている。ファウリングセンサ１は、シール用
Ｏリング１９ａ，１９ｂを介して固定金具１８に挿通さ
れ、カラム１０内にその先端側が位置するように、位置
調整ねじ２０ａ，２０ｂ，２０ｃで固定されている。
【００２０】固定金具は、ファウリングセンサ１を設置
予定箇所に固定する役目のほかに、Ｏリング１９ａ，１
９ｂを締め付け、液漏れを防ぐ役目も果たしている。ま
た、位置調整ねじ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが挿通される
ねじ孔はルーズホールとなっており、ファウリングセン
サ１をカラム１０の中心にくるように調節することがで
きる。
予定箇所に固定する役目のほかに、Ｏリング１９ａ，１
９ｂを締め付け、液漏れを防ぐ役目も果たしている。ま
た、位置調整ねじ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが挿通される
ねじ孔はルーズホールとなっており、ファウリングセン
サ１をカラム１０の中心にくるように調節することがで
きる。
【００２１】熱交換器から流出された冷却水は、配管１
１、接続具１２を経てカラム１０内に導入され、排出管
１５より排出される。この冷却水は、カラム１０内にて
ファウリングセンサ１の評価チューブ２に接触し、その
外表面にスケール等を発生させる。スケール等の発生に
よりチューブ２の管肉部の温度が変化するため、温度セ
ンサ５により検出された温度により、スケールの生成を
知ることができる。
１、接続具１２を経てカラム１０内に導入され、排出管
１５より排出される。この冷却水は、カラム１０内にて
ファウリングセンサ１の評価チューブ２に接触し、その
外表面にスケール等を発生させる。スケール等の発生に
よりチューブ２の管肉部の温度が変化するため、温度セ
ンサ５により検出された温度により、スケールの生成を
知ることができる。
【００２２】なお、本発明において、熱交換器の熱負荷
とは、伝熱面の単位面積当りに１時間に加えられる熱量
（ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ）であり、下記式により求めら
れる値である。
とは、伝熱面の単位面積当りに１時間に加えられる熱量
（ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ）であり、下記式により求めら
れる値である。
【００２３】
【数３】
【００２４】このような熱交換器の熱負荷と等しい熱負
荷をファウリングセンサに加えるためには、ヒータ３へ
の通電電力を調節して同一熱負荷が発生するようにすれ
ば良い。
荷をファウリングセンサに加えるためには、ヒータ３へ
の通電電力を調節して同一熱負荷が発生するようにすれ
ば良い。
【００２５】
【作用】実系の熱交換器運転では、冷却水の熱交換器入
口温度や被冷却媒体の蒸気圧力などの運転条件が変動
し、このため、熱交換器の汚れ係数も変化する。
口温度や被冷却媒体の蒸気圧力などの運転条件が変動
し、このため、熱交換器の汚れ係数も変化する。
【００２６】本発明においては、汚れ係数を推定するた
めに、熱交換器の出口近傍に、ファウリングセンサを設
け、熱交換器から流出する冷却水の一部を熱交換器内の
流速と同流速となるように流通させると共に、熱交換器
の伝熱管の構成材料と同一又は略同一材質の評価チュー
ブに熱交換器の種類や運転状態、生成する汚れに応じ
て、熱交換器と同等の熱負荷を付加する。
めに、熱交換器の出口近傍に、ファウリングセンサを設
け、熱交換器から流出する冷却水の一部を熱交換器内の
流速と同流速となるように流通させると共に、熱交換器
の伝熱管の構成材料と同一又は略同一材質の評価チュー
ブに熱交換器の種類や運転状態、生成する汚れに応じ
て、熱交換器と同等の熱負荷を付加する。
【００２７】このようにして、実系の熱交換器の伝熱管
と同一又は略同一材料であるが長さの短いファウリング
センサの評価チューブを、実系と同じ水環境におく。フ
ァウリングセンサの評価チューブ面上へのスケールの析
出、付着は、温度の高い水出口部（図１の１Ａ側）から
起こり、水が流れてくる方向（流入側：図１の１Ｂ側）
に向けて析出が進む。このスケールの付着、析出速度
は、ファウリングセンサの評価チューブの短長に拘らず
一定である。従って、このような条件下のファウリング
センサについて求めたスケール進行速度は、熱交換器の
スケール進行速度と考えることができる。
と同一又は略同一材料であるが長さの短いファウリング
センサの評価チューブを、実系と同じ水環境におく。フ
ァウリングセンサの評価チューブ面上へのスケールの析
出、付着は、温度の高い水出口部（図１の１Ａ側）から
起こり、水が流れてくる方向（流入側：図１の１Ｂ側）
に向けて析出が進む。このスケールの付着、析出速度
は、ファウリングセンサの評価チューブの短長に拘らず
一定である。従って、このような条件下のファウリング
センサについて求めたスケール進行速度は、熱交換器の
スケール進行速度と考えることができる。
【００２８】ファウリングセンサでは、評価チューブの
表面がスケールで覆われる割合に応じてファウリングセ
ンサ内の検出温度は少しずつ上昇する。センサの評価チ
ューブの外面の全面がスケールで覆われると、温度セン
サの検出温度は著しく上昇する。この温度センサの検出
温度が熱交換器のプロセス温度（熱交換器の被冷却媒体
の熱交換器流入直前の温度）と等しくなるまでの時間を
測定する。そして、評価チューブの伝熱面長さ（図２の
Ｌ0 ）と、ファウリングセンサへの冷却水通水開始から
ファウリングセンサの検出温度が熱交換器のプロセス温
度に等しくなるまでの時間Ｔとから、ファウリングセン
サ及び熱交換器のスケール進行速度Ｓｃを Ｓｃ＝Ｌ0 ／Ｔ で求めることができる。
表面がスケールで覆われる割合に応じてファウリングセ
ンサ内の検出温度は少しずつ上昇する。センサの評価チ
ューブの外面の全面がスケールで覆われると、温度セン
サの検出温度は著しく上昇する。この温度センサの検出
温度が熱交換器のプロセス温度（熱交換器の被冷却媒体
の熱交換器流入直前の温度）と等しくなるまでの時間を
測定する。そして、評価チューブの伝熱面長さ（図２の
Ｌ0 ）と、ファウリングセンサへの冷却水通水開始から
ファウリングセンサの検出温度が熱交換器のプロセス温
度に等しくなるまでの時間Ｔとから、ファウリングセン
サ及び熱交換器のスケール進行速度Ｓｃを Ｓｃ＝Ｌ0 ／Ｔ で求めることができる。
【００２９】そして、本発明においては、このようにし
て求められたスケール進行速度Ｓｃを下記（Ｉ）式に代
入して、その時点における汚れ係数推定値を算出する。
て求められたスケール進行速度Ｓｃを下記（Ｉ）式に代
入して、その時点における汚れ係数推定値を算出する。
【００３０】
【数４】
【００３１】なお、１回目の測定が終わると新しいファ
ウリングセンサと交換して再度上記操作を繰り返す。そ
して前回に求めた汚れ係数の推定値に今回の汚れ係数の
推定値を加算した値が、現時点の実系の熱交換器の汚れ
係数と推定される。
ウリングセンサと交換して再度上記操作を繰り返す。そ
して前回に求めた汚れ係数の推定値に今回の汚れ係数の
推定値を加算した値が、現時点の実系の熱交換器の汚れ
係数と推定される。
【００３２】水質に変動がない場合には、上記（Ｉ）を
用いて任意の時間（但し、スケール進行速度Ｓｃの算出
時以降）の汚れ係数推定値を算出することが可能であ
る。
用いて任意の時間（但し、スケール進行速度Ｓｃの算出
時以降）の汚れ係数推定値を算出することが可能であ
る。
【００３３】なお、上記（Ｉ）式において、汚れが付着
した伝熱面の伝熱係数Ｕｓは、スケールの種類が特定で
きれば、実験による測定で求めることができる。
した伝熱面の伝熱係数Ｕｓは、スケールの種類が特定で
きれば、実験による測定で求めることができる。
【００３４】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の熱交換器の汚
れ係数の推定方法の具体的な実施例について説明する。
れ係数の推定方法の具体的な実施例について説明する。
【００３５】図１は本発明の熱交換器の汚れ係数の推定
方法の一実施例方法を示す系統図である。図１におい
て、２１は冷却塔、２２は熱交換器である。２３はファ
ウリングセンサ設置用のカラムであり、その中に図２、
３のファウリングセンサ１が設置されている。
方法の一実施例方法を示す系統図である。図１におい
て、２１は冷却塔、２２は熱交換器である。２３はファ
ウリングセンサ設置用のカラムであり、その中に図２、
３のファウリングセンサ１が設置されている。
【００３６】冷却塔２１で冷却された冷却水は、ポンプ
２４を備える配管２５より熱交換器２２の伝熱管２６内
に流入する。そして、配管２７より熱交換器２２に流入
した蒸気又は温水等の被冷却媒体と熱交換する。この熱
交換により冷却されたドレン又は温水は配管２８より熱
交換器２２外部へ排出される。一方、熱交換により温度
が上昇した冷却水は、配管２９より排出され冷却塔２１
に循環されるが、この過程で冷却水の一部は、熱交換器
２２の出口部近傍において配管２９から配管３０によっ
て分取され、カラム２３内に導入される。この水は、フ
ァウリングセンサ１の外面に沿って流通された後、配管
３１より配管２９に合流し、冷却塔２１に循環される。
３２は補給水の流入配管である。３３〜３６の各符号は
配管途中に設けられた温度センサ、３７は流量センサで
ある。
２４を備える配管２５より熱交換器２２の伝熱管２６内
に流入する。そして、配管２７より熱交換器２２に流入
した蒸気又は温水等の被冷却媒体と熱交換する。この熱
交換により冷却されたドレン又は温水は配管２８より熱
交換器２２外部へ排出される。一方、熱交換により温度
が上昇した冷却水は、配管２９より排出され冷却塔２１
に循環されるが、この過程で冷却水の一部は、熱交換器
２２の出口部近傍において配管２９から配管３０によっ
て分取され、カラム２３内に導入される。この水は、フ
ァウリングセンサ１の外面に沿って流通された後、配管
３１より配管２９に合流し、冷却塔２１に循環される。
３２は補給水の流入配管である。３３〜３６の各符号は
配管途中に設けられた温度センサ、３７は流量センサで
ある。
【００３７】このような装置により行なった、汚れ係数
の推定実験方法及び結果を以下に示す。なお、冷却水水
質は下記の通りである。
の推定実験方法及び結果を以下に示す。なお、冷却水水
質は下記の通りである。
【００３８】冷却水水質 カルシウム硬度：２５０ｍｇ−ＣａＣＯ3 ／リットル マグネシウム硬度：６０ｍｇ−ＣａＣＯ3 ／リットル Ｍ−アルカリ度：３００ｍｇ−ＣａＣＯ3 ／リットル ＳｉＯ2 濃度：６０ｍｇ／リットル 濁度：１０〜２０ カルボン酸系スケール防止剤（アクリル酸−アリロキシ
ヒドロキシプロパンスルホン酸ポリマー）添加量：４０
ｍｇ／リットル また、熱交換器２２及びファウリングセンサ１の仕様及
び運転条件は次の通りとした。
ヒドロキシプロパンスルホン酸ポリマー）添加量：４０
ｍｇ／リットル また、熱交換器２２及びファウリングセンサ１の仕様及
び運転条件は次の通りとした。
【００３９】熱交換器 伝熱管材質：ＳＵＳ ３０４ 伝熱管長さ（Ｌ）：２．７５ｍ 伝熱面積：０．３１１ｍ2 冷却水流量（流量センサ３７の検出値）：０．８２ｍ3
／ｈｒ 冷却水流速：０．５ｍ／ｓｅｃ 熱交換器入口冷却水温（温度センサ３４の検出値）：３
０℃ 熱交換器出口冷却水温（温度センサ３５の検出値）：５
０℃ 被冷却媒体（蒸気）温度（温度センサ３３の検出値）：
１０５〜１１０℃ファウリングセンサ 冷却水流速：０．５ｍ／ｓｅｃ ヒータ電力：１．５ｋｗ 評価チューブ材質：ＳＵＳ３０４ 評価チューブ伝熱面長さ（Ｌ0 ）：１６．５ｃｍ（０．
１６５ｍ） 評価チューブ直径：２２ｍｍ 評価チューブ肉厚：３ｍｍ 上記の如く、ファウリングセンサ１の評価チューブ２の
外面に沿って流れる冷却水の流速は熱交換器２２内の冷
却水流速と同一とし、ファウリングセンサ１の熱負荷を
熱交換器２２の出口付近の熱負荷にそろえるべく、上記
ファウリングセンサ１の伝熱量の条件設定を行なった。
／ｈｒ 冷却水流速：０．５ｍ／ｓｅｃ 熱交換器入口冷却水温（温度センサ３４の検出値）：３
０℃ 熱交換器出口冷却水温（温度センサ３５の検出値）：５
０℃ 被冷却媒体（蒸気）温度（温度センサ３３の検出値）：
１０５〜１１０℃ファウリングセンサ 冷却水流速：０．５ｍ／ｓｅｃ ヒータ電力：１．５ｋｗ 評価チューブ材質：ＳＵＳ３０４ 評価チューブ伝熱面長さ（Ｌ0 ）：１６．５ｃｍ（０．
１６５ｍ） 評価チューブ直径：２２ｍｍ 評価チューブ肉厚：３ｍｍ 上記の如く、ファウリングセンサ１の評価チューブ２の
外面に沿って流れる冷却水の流速は熱交換器２２内の冷
却水流速と同一とし、ファウリングセンサ１の熱負荷を
熱交換器２２の出口付近の熱負荷にそろえるべく、上記
ファウリングセンサ１の伝熱量の条件設定を行なった。
【００４０】即ち、熱交換器の出口付近の熱負荷は、上
記運転条件を数３の式に代入すると１１６０００ｋｃａ
ｌ／ｍ2 ・ｈｒとなるため、この熱負荷量にそろえるべ
く、下式により伝熱量を算出した。
記運転条件を数３の式に代入すると１１６０００ｋｃａ
ｌ／ｍ2 ・ｈｒとなるため、この熱負荷量にそろえるべ
く、下式により伝熱量を算出した。
【００４１】
【数５】
【００４２】そしてファウリングセンサ１内の評価チュ
ーブ２の温度（温度センサ５の検出値）が熱交換器２２
のプロセス温度（温度センサ３３の検出温度）に達し
て、しばらくしてから、ファウリングセンサ１の評価チ
ューブ２を新しいものと交換した（第１回目の交換）。
ーブ２の温度（温度センサ５の検出値）が熱交換器２２
のプロセス温度（温度センサ３３の検出温度）に達し
て、しばらくしてから、ファウリングセンサ１の評価チ
ューブ２を新しいものと交換した（第１回目の交換）。
【００４３】ファウリングセンサ設置用カラム２３への
冷却水流入開始から、上記の評価チューブの温度がプロ
セス温度に達するまでの時間Ｔ1 は、２０．０時間であ
った。この時間Ｔ1 と、ファウリングセンサ１の評価チ
ューブ２の伝熱面長さＬ0 ＝０．１６５ｍとから、スケ
ール進行速度Ｓｃは、 Ｓｃ＝０．１６５／２０．０＝０．００８２５（ｍ／Ｈ
ｒ） と求められる。
冷却水流入開始から、上記の評価チューブの温度がプロ
セス温度に達するまでの時間Ｔ1 は、２０．０時間であ
った。この時間Ｔ1 と、ファウリングセンサ１の評価チ
ューブ２の伝熱面長さＬ0 ＝０．１６５ｍとから、スケ
ール進行速度Ｓｃは、 Ｓｃ＝０．１６５／２０．０＝０．００８２５（ｍ／Ｈ
ｒ） と求められる。
【００４４】一方、熱交換器の汚れ付着前の総括伝熱係
数Ｕ0 は１１７６ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃であり、上
記水質の冷却水により生成するカルシウム系スケールの
汚れが付着した時の熱交換器の伝熱面の伝熱係数Ｕｓは
９００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃であることが認められ
た。この、Ｕ0 ＝１１７６ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃，
Ｕｓ＝９００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃，Ｌ＝２．７５
ｍ，Ｓｃ＝０．００８２５と冷却水通水開始からの任意
の経過時間ｔ1 （ただしｔ1 ≧２０．０ｈｒ）を前記
（Ｉ）式のｔとして代入することにより汚れ係数の推定
値Ｒｆを求めることができる。
数Ｕ0 は１１７６ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃であり、上
記水質の冷却水により生成するカルシウム系スケールの
汚れが付着した時の熱交換器の伝熱面の伝熱係数Ｕｓは
９００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃であることが認められ
た。この、Ｕ0 ＝１１７６ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃，
Ｕｓ＝９００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈｒ・℃，Ｌ＝２．７５
ｍ，Ｓｃ＝０．００８２５と冷却水通水開始からの任意
の経過時間ｔ1 （ただしｔ1 ≧２０．０ｈｒ）を前記
（Ｉ）式のｔとして代入することにより汚れ係数の推定
値Ｒｆを求めることができる。
【００４５】また、例えば、通水開始１２０時間後の汚
れ係数の推定値Ｒｆ(120) は、ｔ1＝１２０をｔに代入
することにより、同様にして算出することができる。
れ係数の推定値Ｒｆ(120) は、ｔ1＝１２０をｔに代入
することにより、同様にして算出することができる。
【００４６】ここで、ｔ1 ＝２１．２５として求めた汚
れ係数の推定値Ｒｆ(21.25) は０．００００１２９であ
った。
れ係数の推定値Ｒｆ(21.25) は０．００００１２９であ
った。
【００４７】上記第１回目の交換後、交換した新しい評
価チューブの温度が熱交換器のプロセス温度に達するま
での時間Ｔ2 は４．５時間であった。
価チューブの温度が熱交換器のプロセス温度に達するま
での時間Ｔ2 は４．５時間であった。
【００４８】従って、スケール進行速度Ｓｃは Ｓｃ＝０．１６５／４．５＝０．０３６７ で求められる。
【００４９】この値を前記（Ｉ）式に代入し、Ｔ2 ≧
４．５の任意の時間、ここでは１８時間について汚れ係
数の推定値Ｒｆ(18)を求め、この値に、Ｒｆ(21.25) を
加えることにより、冷却水通水開始から３９．２５（＝
２１．２５＋１８）時間後の汚れ係数の推定値Ｒｆ
(39.25) を求めることができる。
４．５の任意の時間、ここでは１８時間について汚れ係
数の推定値Ｒｆ(18)を求め、この値に、Ｒｆ(21.25) を
加えることにより、冷却水通水開始から３９．２５（＝
２１．２５＋１８）時間後の汚れ係数の推定値Ｒｆ
(39.25) を求めることができる。
【００５０】この熱交換器について、既知の温度、流量
の温水を被冷却媒体として流すと共に、既知の温度、流
量の冷却水を流し、被冷却媒体の流出温度、冷却水の流
出温度を求めて、実測による汚れ係数を計算し、結果を
上記汚れ係数の推定値と共に表１に示した。また、汚れ
係数の推定値と実測値の推移を図４に示した。
の温水を被冷却媒体として流すと共に、既知の温度、流
量の冷却水を流し、被冷却媒体の流出温度、冷却水の流
出温度を求めて、実測による汚れ係数を計算し、結果を
上記汚れ係数の推定値と共に表１に示した。また、汚れ
係数の推定値と実測値の推移を図４に示した。
【００５１】
【表１】
【００５２】表１及び図４より明らかなように、本発明
の方法により求めた汚れ係数の推定値は、実測値との誤
差が測定誤差の割合の多い初期を除き約２０％程度であ
り、十分に実用に耐える値である。
の方法により求めた汚れ係数の推定値は、実測値との誤
差が測定誤差の割合の多い初期を除き約２０％程度であ
り、十分に実用に耐える値である。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の熱交換器の
汚れ係数の推定方法によれば、熱交換器の汚れの付着状
況を示す汚れ係数を、熱交換器の運転を停止することな
く、容易かつ確実に推定ないし予測することができる。
汚れ係数の推定方法によれば、熱交換器の汚れの付着状
況を示す汚れ係数を、熱交換器の運転を停止することな
く、容易かつ確実に推定ないし予測することができる。
【００５４】従って、本発明によれば、熱交換器の汚れ
の状況を常時予測して、的確なファウリング防止手段を
講じることにより、ファウリングを未然に防止すること
ができ、その工業的有用性は極めて大きい。
の状況を常時予測して、的確なファウリング防止手段を
講じることにより、ファウリングを未然に防止すること
ができ、その工業的有用性は極めて大きい。
【図１】本発明の熱交換器の汚れ係数の推定方法の一実
施例方法を説明する系統図である。
施例方法を説明する系統図である。
【図２】本発明に好適に採用されるファウリングセンサ
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図３】図２の−線に沿う断面図である。
【図４】実施例における汚れ係数の推定値と実測値の推
移を示すグラフである。
移を示すグラフである。
１ ファウリングセンサ ２ 評価チューブ ３ ヒータ ４ 温度センサ挿入穴 ５ 温度センサ ２１ 冷却塔 ２２ 熱交換器 ２３ ファウリングセンサ設置用カラム ３３，３４，３５，３６ 温度センサ ３７ 流量センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 熱交換器の冷却水出口近傍に、該熱交換
器の伝熱管を構成する材料と同一材質又は略同一材質よ
りなり、かつ、長手方向管肉部に温度センサ挿入孔を穿
った評価チューブと、該評価チューブ内に装入されたヒ
ータと、前記温度センサ挿入穴に挿入された温度センサ
とを備えてなるファウリングセンサを設け、該ファウリ
ングセンサで検出されるスケール進行速度に基づいて前
記熱交換器の汚れ係数を推定する方法であって、 該ファウリングセンサの評価チューブの外面に沿って該
熱交換器から流出した冷却水を該熱交換器内の冷却水流
通速度と略同一速度で流通させると共に、該ファウリン
グセンサに該熱交換器の熱負荷と略同一の熱負荷を加
え、この状態で該ファウリングセンサにおけるスケール
進行速度Ｓｃを求め、 該スケール進行速度から、下記（Ｉ）式に基いて該熱交
換器の汚れ係数の推定値を算出することを特徴とする熱
交換器の汚れ係数の推定方法。 【数１】 - 【請求項２】 請求項１の方法において、スケール進行
速度Ｓｃは、評価チューブの伝熱面長さＬ0 を、評価チ
ューブへの通水開始から評価チューブの検出温度が熱交
換器のプロセス温度に達するまでの時間Ｔで除した値で
あることを特徴とする熱交換器の汚れ係数の推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29334693A JPH07146263A (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱交換器の汚れ係数の推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29334693A JPH07146263A (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱交換器の汚れ係数の推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146263A true JPH07146263A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=17793614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29334693A Pending JPH07146263A (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱交換器の汚れ係数の推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07146263A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008541080A (ja) * | 2005-05-10 | 2008-11-20 | アンスティテュ ナスィヨナル ドゥ ラ ルシェルシュ アグロナミーク−イエヌエールア | 反応器のファウリングを測定し、そして検査する方法と装置 |
| JP2010101840A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Kurita Water Ind Ltd | 付着物検出装置及び検出方法 |
| CN102735708A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-17 | 广东工业大学 | 一种铜管换热系数的测定系统及方法 |
| RU2474753C2 (ru) * | 2011-05-05 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Способ определения коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера |
| CN103130286A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-05 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 | 换流站外冷却水系统的稀释池及外冷却水稀释方法及换流站 |
| JP2014114993A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Asahi Kokusai Techneion Co Ltd | 熱交換器運転装置 |
| JP2015105895A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 栗田工業株式会社 | 汚れ監視センサー及び汚れ監視装置 |
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| WO2023074697A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 富士電機株式会社 | シリカスケール生成量の予測方法 |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP29334693A patent/JPH07146263A/ja active Pending
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