0.5mmの付着で、消費電力はどれだけ増えるのか

熱交換器や冷却塔のスケールで、どれだけ効率が落ちているのかを数字で示す必要がある設備担当の方に向けて、測定例の幅とその読み方をまとめました。

測定例には幅がある

スケールで効率がどれだけ落ちるかを調べると、いくつもの数字が出てきます。同じ0.5mm前後の付着でも、ある報告では数%、別の報告では半分以上という開きがあります。

どれかが間違っているというより、それぞれが別の設備・別の条件で測った結果です。数字だけを抜き出して並べると食い違って見えますが、条件を添えて並べれば、幅そのものが1つの情報になります。

0.4mmで15%、0.5mmで約60%、0.8mmで30%、1.5mmで5.2% という報告がある

よく引かれる数字を、厚さの順に並べると次のようになります。厚いほど損失が大きくなるはずなのに、0.5mmの約60%のあとに0.8mmの30%、1.5mmの5.2%が続いています。

この並びを見ると、厚さだけでは損失が決まらないことが分かります。数字の大小を比べるのではなく、それぞれの数字がどんな設備のものかを見る必要があります。

なぜ幅が出るのか（条件が違う）

幅が出る理由は、少なくとも3つあります。1つ目はスケールの種類です。熱伝導率は、炭酸カルシウム系で約0.6〜2.0、シリカ系で約0.3 W/m·Kと、同じ厚さでも熱の通しにくさが数倍違います。

2つ目は、何を損失として測ったかです。熱の伝わり方の低下を測った報告もあれば、機器全体の消費電力の増加を測った報告もあります。3つ目は機器の種類と運転の条件で、伝熱面の広さや、そのときの負荷によって、同じ層の影響の出方が変わります。

銅の熱伝導率は約400 W/m·Kです。どの種類のスケールも銅より2桁以上熱を通さないという点だけは、どの報告でも共通しています。

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だから「0.5mm前後の僅かな付着で、15〜60%規模のロスが生じ得る」と読む

条件の違う報告を1つにまとめるなら、下の端と上の端をそのまま残した幅で言うのが、数字に対していちばん正確です。0.5mm前後という、はがき2枚分ほどの厚さの層でも、15〜60%規模のロスが生じ得る、という読み方です。

幅が広いので、自分の設備がどこに入るかは、この数字からは決まりません。この幅が教えてくれるのは、薄い層でも放っておける大きさではない、ということです。自分の設備の数字は、自分の設備で測って出します。

自分の設備で確かめる方法（電力・温度・圧力の3つ）

伝熱面の状態は、分解しなくても3つの数字の変化で追えます。測る道具の多くは、設備にすでに付いています。清掃の直後と、そこから数か月後で同じ数字を取り、変わり方を見ます。

落とす手と付き方を変える手で、数字の変わり方がどう違うか

付いた層を落とすと、3つの数字はその場で付着の少なかったころの水準に近づきます。ただ、水の条件が同じなら、そこからまた同じ向きに変わっていきます。落とす手は、数字をいったん戻す手です。

付き方を変える手は、数字が変わっていく速さのほうを遅くします。当社が扱う emiiR®（エミール）は、電源も薬剤も使わずに、スケールの成分が伝熱面に硬く張り付きにくい状態にする装置です。清掃直後の数字が、長く保たれる方向に働きます。

比べるときは、清掃の直後から次の清掃までの、数字の傾きを並べてください。傾きがゆるやかになれば、清掃の周期を延ばす根拠になります。

沼倉 孝秀（ぬまくら たかひで）

アリージェンス合同会社 CEO。UFB DUAL®・emiiR®（エミール）・α-HT® の正規一次販売店として、製品の選定から設置、設置後の窓口までを担当しています。