JP2000304485A - 流下液膜式熱交換器用伝熱管 - Google Patents

流下液膜式熱交換器用伝熱管

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JP2000304485A
JP2000304485A JP11110495A JP11049599A JP2000304485A JP 2000304485 A JP2000304485 A JP 2000304485A JP 11110495 A JP11110495 A JP 11110495A JP 11049599 A JP11049599 A JP 11049599A JP 2000304485 A JP2000304485 A JP 2000304485A
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Japan
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heat transfer
tube
transfer tube
grooves
pitch
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JP11110495A
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English (en)
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Takeshi Nakai
剛 中井
Mamoru Hofuku
守 法福
Inao Fujisaki
稲雄 藤崎
Masaru Horiguchi
賢 堀口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】単位長さ当たりの重量を増加させることなく、
高性能な流下液膜式熱交換器用伝熱管を提供しようとす
る。 【解決手段】外面に管軸方向に延びる高さが0.3〜
1.5mm、ピッチが0.4〜1.5mmの複数の溝と、該
溝間に設けられた深さが0.5〜2.0mm、円周方向に
おける間隔が0.3〜4.0mmの多数のフィンとを有
し、内面には管外面側から管壁を変形させて管軸方向に
螺旋状に延びる断続的な突起を形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機、吸収
冷温水機、吸収ヒートポンプ等の吸収冷凍サイクルを用
いる流下液膜式熱交換器に用いられる伝熱管に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】流下液膜式蒸発器は、密閉容器内に水平
に多数の伝熱管を配置して構成され、この伝熱管内部に
加熱流体を流し、伝熱管の上方から液冷媒を供給し、伝
熱管外面に沿って液冷媒を膜状に流下させつつ蒸発さ
せ、過熱流体をその潜熱によって冷却するようにしたも
のである。従って、満液式蒸発器のように冷媒の静水頭
によって蒸発抑制がないため、冷媒の蒸発圧力が低い低
温熱源用蒸発器に適しており、これまでにも海水淡水化
装置や吸収冷凍機、化学プロセス装置等の蒸発器として
使用され、また最近では海洋温度差等を利用した低温度
差発電プラントや、ヒートポンプ装置の蒸発器としても
広く検討がなされている。
【0003】最近、この種の伝熱管として、伝熱面積を
増加させる目的で外面にフィンや突起を有した加工管を
使用する試みがなされている。そして、これにより冷媒
液の濡れ性が改善されると共に、実濡れ面積が向上し、
優れた伝熱性能を得ることができるようになった。
【0004】流下液膜式蒸発では、管外の性能は管内の
性能と同等或いはそれ以上であるので、管内の性能を向
上させることでトータルとしての性能をさらに向上させ
ることができる。そのため、管内面に螺旋状に連続する
突起を設け、管内の性能を向上させる等の方策が採られ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】最近のトレンドとし
て、性能向上もさることながら、伝熱管軽量化のニーズ
も増加してきている。そのため、管内面に螺旋状に連続
する突起を設けた場合、それがないものに比べると、単
位長さ当たりの重量が重くなってしまう。
【0006】本発明の目的は、上記したような実情に鑑
み、単位長さ当たりの重量を増加させることなく、高性
能な流下液膜式熱交換器用の伝熱管を提供しようとする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、伝熱管
の外面に微細なピッチの多数のフィンを形成し、該フィ
ン間に長手方向に延びる複数の溝を形成させ、さらに管
外から管壁を変形させることにより管内に断続的な螺旋
状の突起を設けることにより、従来例に比較して軽量で
かつ伝熱性能を飛躍的に向上させたものである。
【0008】管内に設けられた断続的な螺旋状の突起
は、管外では窪みとなる。従って、管内の突起による重
量の増加は実質ないことになる。しかし、この突起は、
管内に流れる冷媒を乱流にさせるものであり、これによ
り管内の性能が向上する。
【0009】ところで、フィンのピッチは、液の濡れ性
を決めるパラメータであり、これを大きくすると濡れ性
は低下する。一方、これを小さくすると、高いフィンを
形成することが困難となり伝熱面積を確保できなくな
る。従って、このフィンピッチは0.4〜1.5mmが適
当である。
【0010】また、溝深さは、フィン高さより大きくし
なければ管軸方向への液の分散効果は向上しない。さら
に、フィン高さは高ければ高いほど伝熱面積が増加し、
性能を向上させる手段として有効である。しかし、フィ
ン高さを高くすると、管の内径が小さくなるため、管内
に流す流体の圧力損失増加を招くことになる。従って、
このようなことを考慮すると、フィン高さは0.3〜
1.5mm、溝深さは0.5〜2mm程度が適当である。ま
た、溝数は性能に深い関係がある。これが少ないと、管
軸方向への液分散効果は低下するが、多いとフィン部の
面積を減少させることになるので、円周方向の溝の間隔
は1〜4mmが適当である。なお、管軸と溝のなす角度
は、伝熱管が水平に配置して使用されることを考慮する
と、−10°〜+10°程度に留めることが望ましい。
【0011】突起は、その高さが高いほど性能を向上さ
せる傾向にあるが、圧力損失の増加、潰食の発生等を防
止する目的からも0.05〜0.5mmが適当である。管
軸方向における突起のピッチは、これが狭いほど性能が
向上する傾向にあるが、圧力損失の増加を招く。また、
ピッチが狭いと管外の伝熱面積が減少する。一方、該ピ
ッチが広すぎると、圧力損失は減少し、管外伝熱面積の
減少を抑えることが可能であるが、乱流効果の促進を害
する結果となるため、トータル性能は向上しないので、
該ピッチは20〜100mmが適当である。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る伝熱管外側
の外観を示す説明図であり、図2は該伝熱管内側の外観
を示す説明図である。同図において、1は例えば銅管の
外面に微細なピッチで形成されたフィン、2は該フィン
1を円周方向に分断するように長手方向に延び、円周方
向に等間隔に多数形成された溝で、この溝2はフィン1
の高さよりも大きく(深く)形成されている。3は管内
に断続的な螺旋状に設けた突起で、この突起3は管外か
ら所定の突型を螺旋状に断続的に押し付けることによっ
て管の壁を内側へ窪ませるて形成したものである。
【0013】
【実施例】具体例として、外径15.20mm、内径1
4.00mmの銅管本体にフィン1をピッチ1.0mm、高
さ0.3mmで軸直角に近い角度で螺旋状に形成する一
方、円周方向に深さ0.05mm、円周方向の間隔1.0
mm、管軸との角度0°の溝2を形成し、さらに、高さ
0.3mm、平面積にして1.85mm2 の円形に近い突起
3を管軸との角度40°、管軸方向のピッチ40mmで形
成した伝熱管を用意した。
【0014】この伝熱管4について、図3に示すような
性能測定装置の蒸発器5に9本を有効長200mmで1列
9段に組み込んで性能測定を行った。測定は液冷媒
(水)を滴下ノズル8により滴下する一方、管4内に1
2℃の冷水(管内流速2m/s)を流し、液冷媒の蒸発
温度が5℃となるように、凝縮器5に流す水の流量及び
温度をコントロールした。なお、図3中、6は冷媒タン
ク、7は散布管を示す。
【0015】結果を図4に示す。図4において、比較例
は、フィン外径15.88mmのローフィンチューブ(4
0山/インチ)の場合である。なお、横軸の液膜流量は
管の片側を流れる単位長さ当たりの質量流量を示す。
【0016】図4の結果から明らかなように、本発明に
よる伝熱管は、従来広く利用されてきたローフィンチュ
ーブと比較して1.3〜1.5倍以上と蒸発性能が飛躍
的に向上していることがわかる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による伝熱管によれば、液冷媒の管軸方向の液分散効果
が極めて優れ、下段の伝熱管においてもドライアウトの
発生を抑制することが可能となる。また、管内を流れる
水の乱流効果が促進されるため、これを用いる海水淡水
化装置や、吸収冷凍機、化学プロセス装置等の蒸発器の
性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による伝熱管の管外面を示す説明図。
【図2】本発明による伝熱管の管内面を示す説明図。
【図3】伝熱管の蒸発性能を測定する装置の模式図。
【図4】性能の測定結果を示す線図。
【符号の説明】
1 フィン 2 溝 3 突起
フロントページの続き (72)発明者 堀口 賢 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝熱管の管外に冷媒、吸収液等を滴下又は
    散布して前記伝熱管の外表面にその液膜を形成し、その
    液膜を通して熱移動を行わせる形式の熱交換器用伝熱管
    において、外面に管軸方向に延びる深さが0.5〜2.
    0mm、円周方向の間隔が0.3〜4.0mmの複数の溝
    と、該溝間に設けられた高さが0.3〜1.5mm、ピッ
    チが0.4〜1.5mmの多数のフィンとを有し、内面に
    は管軸方向に螺旋状に断続的に延びる複数の突起が設け
    られていることを特徴とする流下液膜式熱交換器用伝熱
    管。
  2. 【請求項2】断続的な突起が管壁を外面側から変形させ
    たものである請求項1に記載の伝熱管。
  3. 【請求項3】溝の底がフィンの付根よりも深く形成され
    ている請求項1又は請求項2に記載の伝熱管。
  4. 【請求項4】管軸に対する溝の角度が−10°〜+10
    °の範囲である請求項1、請求項2又は請求項3に記載
    の伝熱管。
  5. 【請求項5】断続的な突起の高さが0.05〜0.5mm
    であり、管軸方向におけるピッチが20〜100mmであ
    る請求項1〜4の何れか1つに記載の伝熱管。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7418978B2 (en) 2004-01-30 2008-09-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for providing fluid to a semiconductor device processing apparatus
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CN113566454A (zh) * 2021-08-16 2021-10-29 珠海格力电器股份有限公司 降膜式蒸发管及换热器及空调机组

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Effective date: 20030506