第 5 章 熱交換器最適化検討
5.3 従来熱交換器の最適化 .1 パラメータの選定
5.3.4 最適化検討（凝縮器）
表5.3.13 各解析No.におけるSN比，感度計算結果
M1 (1800rpm) M2 (2000rpm) M3 (2200rpm) ＳＮ比 感度 解析
No. N1 N2 N3 N1 N2 N3 N1 N2 N3 （ｄｂ）（ｄｂ）
1 18.52 18.15 17.71 20.63 20.19 19.66 22.21 21.71 21.11 -33.62 -40.01 2 13.24 12.80 12.27 14.59 14.03 13.43 15.58 14.93 14.28 -38.30 -43.17 3 9.62 9.21 8.64 10.54 10.10 9.47 11.21 10.74 10.07 -40.25 -46.07 4 15.23 14.82 14.38 16.84 16.40 15.86 18.04 17.58 16.97 -35.58 -41.82 5 14.37 14.07 13.77 16.19 15.87 15.54 17.59 17.26 16.91 -31.58 -42.09 6 11.35 11.03 10.70 12.55 12.22 11.82 13.45 13.09 12.66 -35.56 -44.38 7 15.18 14.90 14.66 16.85 16.47 16.44 18.09 17.67 17.82 -30.36 -41.70 8 13.01 12.93 12.87 14.53 14.36 14.39 15.68 15.45 15.55 -26.92 -42.91 9 14.11 13.85 13.61 15.87 15.59 15.31 17.20 16.91 16.61 -30.60 -42.24 10 15.27 14.73 14.07 16.87 16.27 15.58 18.07 17.44 16.73 -37.49 -41.89 11 11.12 10.74 10.19 12.21 11.74 11.13 13.01 12.45 11.81 -39.28 -44.75 12 14.19 13.68 13.41 15.80 15.28 14.91 17.01 16.48 16.04 -34.77 -42.39 13 15.56 15.06 14.62 17.16 16.55 16.27 18.34 17.67 17.54 -34.97 -41.66 14 13.41 13.10 12.79 14.96 14.63 14.31 16.14 15.79 15.47 -32.59 -42.79 15 10.41 10.10 9.79 11.61 11.27 10.94 12.52 12.16 11.81 -34.85 -45.06 16 17.04 16.89 16.74 18.97 18.87 18.57 20.41 20.35 19.95 -29.31 -40.62 17 16.70 16.49 16.20 18.61 18.35 18.23 20.04 19.76 19.80 -28.23 -40.80 18 9.48 9.18 8.91 10.48 10.12 9.90 11.22 10.83 10.66 -35.14 -45.96
表5.3.14 SN比の水準平均値 パス数
A
フィンピッチ B
フィン高さ C
フィン幅 D
フィン厚さ E
水力直径 F
流路断面積 G
水準1 -37.3 -33.6 -33.7 -34.4 -32.3 -32.1 -33.3 水準2 -34.2 -32.8 -34.2 -33.3 -35.0 -34.1 -34.7
表5.3.15 感度の水準平均値 パス数
A
フィンピッチ B
フィン高さ C
フィン幅 D
フィン厚さ E
水力直径 F
流路断面積 G
水準1 -43.0 -41.3 -42.4 -43.3 -42.0 -41.7 -43.0 水準2 -43.0 -42.8 -42.8 -42.7 -43.0 -42.8 -42.8 水準3 -42.4 -44.3 -43.1 -42.5 -43.4 -43.9 -42.6
-46.0 -44.0 -42.0 -40.0 -38.0 -36.0 -34.0 -32.0 -30.0 -28.0
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
パス数 フィンピッチ フィン高さ フィン幅 フィン厚さ 水力直径 流路断面積
SN比，感度 db
SN比 感度
図5.3.25 SN比，感度の要因効果図
蒸発器と同様に，要因効果図からSN比を最大にする設計パラメータの組合せ，感度を最 大にする設計パラメータの組合せは表5.3.16に示す通りとなる．このときのSN比，感度の 推定値は，それぞれ式(5.3.10)及び式(5.3.11)で表され，表5.3.17が得られる．また要因効果 図から得られた推定利得に対して再現性の検証を行うために，表5.3.18 に示す 2つのモデ ルについて解析を行った．解析結果を表5.3.19に示す．この表からSN比，感度について，
実際の利得を算出すると，SN比については，利得＝(-32.16) - (-24.32) = -7.84となり，感度 については，利得＝(-41.38) - (-39.14) = -2.24となる．表5.3.17に示した推定値と比較すると，
感度については，利得はほぼ一致しており，解析の再現性が確認できたといえる．一方で，
SN 比については，推定値と大きく乖離しており再現性は確認できず，解析を行った 20 モ デルのうちSN 比が最も高くなったのは，感度最大とした場合の組合せとなった．ただし，
凝縮器の場合には前述のように圧力損失の影響が小さく，そのばらつきも小さくなるため，
SN比の重要性は蒸発器の場合よりも低くなると考えられる．
いるため，本解析範囲何においては，図5.3.26に示した組合せが感度，SN比ともに最も高 い組合せであるといえる．
表5.3.16 各水準におけるSN比とSN比の最適水準 パス数
A
フィンピッチ B
フィン高さ C
フィン幅 D
フィン厚さ E
水力直径 F
流路断面積 G
SN比最大 3 2 3 2 1 1 1
感度最大 3 1 1 3 1 1 3
A
3 B
2 C
3 D
2 E
1 F
1 G
1 6
(5.3.10)G
SF E D C B A
S
3
1
1
3
1
1
3 6
(5.3.11)表5.3.17 最適水準におけるSN比と感度
推定SN比 推定感度 推定利得（SN比） 推定利得（感度）
SN比最大 -24.2 -40.7 感度最大 -25.9 -38.0
1.67 -2.72
表5.3.18 最適水準における熱交換器仕様 フィン
ピッチ
フィン 高さ
フィン 幅
フィン 厚さ
水力 直径
流路 断面積
開口面積 解析No. パス数
mm mm mm mm mm mm2
1パス当り チューブ本数
mm2 SN比最大 6 1.4 7.0 16.0 0.04 0.6 18.0 22 0.285
感度最大 6 1.0 5.0 18.0 0.04 0.6 22.0 58 0.285
表5.3.19 最適水準におけるSN比と感度
M1 (1800rpm) M2 (2000rpm) M3 (2200rpm) ＳＮ比 感度 解析
No. N1 N2 N3 N1 N2 N3 N1 N2 N3 （ｄｂ）（ｄｂ）
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
1600 1800 2000 2200 2400
ファン回転数 rpm
Y kW/m2
感度最大
図5.3.26 各最適組合せにおけるファン回転数とYの関係