JPH0113039B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0113039B2 JPH0113039B2 JP17493683A JP17493683A JPH0113039B2 JP H0113039 B2 JPH0113039 B2 JP H0113039B2 JP 17493683 A JP17493683 A JP 17493683A JP 17493683 A JP17493683 A JP 17493683A JP H0113039 B2 JPH0113039 B2 JP H0113039B2
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- JP
- Japan
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- tube
- thin
- heat transfer
- cut
- spiral
- Prior art date
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- Expired
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 21
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 12
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は空気調和機や冷凍機の熱交換器のよう
に管内に相変化する冷媒を流動させ管外流体と熱
交換させる伝熱管に関するものである。
に管内に相変化する冷媒を流動させ管外流体と熱
交換させる伝熱管に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来この種伝熱管としては第１図に示すように
管内壁に管軸に対する角度がβである複数のらせ
ん細溝１を有する管内らせん溝付管２が用いられ
ている。
管内壁に管軸に対する角度がβである複数のらせ
ん細溝１を有する管内らせん溝付管２が用いられ
ている。
この管内らせん溝付管２は管軸に対する角度β
＝４〜15゜の細溝を設けることにより、凝縮熱伝
達の場合は凝縮液が表面張力の作用で溝底部に集
まり、管壁に生成される凝縮液膜の平均厚さが薄
くなり、沸騰熱伝達の場合は管底部の液冷媒が毛
細管現象によつて細溝内を上昇し、管壁に形成さ
れる冷媒液膜の平均厚さが薄くなり、共に伝熱性
能が向上すると言われていた。
＝４〜15゜の細溝を設けることにより、凝縮熱伝
達の場合は凝縮液が表面張力の作用で溝底部に集
まり、管壁に生成される凝縮液膜の平均厚さが薄
くなり、沸騰熱伝達の場合は管底部の液冷媒が毛
細管現象によつて細溝内を上昇し、管壁に形成さ
れる冷媒液膜の平均厚さが薄くなり、共に伝熱性
能が向上すると言われていた。
しかし、我々の経験によれば、例えば、凝縮熱
伝達の場合に凝縮液が細溝底部に集まつて溝内を
流動し溝頂部に薄い凝縮液膜が生成されるのは冷
媒の乾きが大きい、すなわち凝縮過程の初期だけ
である。そして、凝縮過程が進行し乾き度が小さ
くなるにつれて生成された多量の凝縮液は容易に
細溝を埋めてしまい細溝を乗り越えて流動する為
に伝熱性能は余り向上しない。また、沸騰熱伝達
の場合にも、沸騰過程が進行し高乾き度域になる
と管壁にそつて流動する液冷媒が細溝に衝突して
液滴となり管壁から離れて蒸気中を浮遊する為に
伝熱性能は余り向上しない。
伝達の場合に凝縮液が細溝底部に集まつて溝内を
流動し溝頂部に薄い凝縮液膜が生成されるのは冷
媒の乾きが大きい、すなわち凝縮過程の初期だけ
である。そして、凝縮過程が進行し乾き度が小さ
くなるにつれて生成された多量の凝縮液は容易に
細溝を埋めてしまい細溝を乗り越えて流動する為
に伝熱性能は余り向上しない。また、沸騰熱伝達
の場合にも、沸騰過程が進行し高乾き度域になる
と管壁にそつて流動する液冷媒が細溝に衝突して
液滴となり管壁から離れて蒸気中を浮遊する為に
伝熱性能は余り向上しない。
発明の目的
本発明は以上のような従来の欠点を除去するも
ので、凝縮液に埋まりにくく、浮遊した液冷媒を
捕獲できる伝熱面を付加し、しかもその伝熱面に
薄い温度境界層を形成させて伝熱性能の著しい向
上を図ることを目的とする。
ので、凝縮液に埋まりにくく、浮遊した液冷媒を
捕獲できる伝熱面を付加し、しかもその伝熱面に
薄い温度境界層を形成させて伝熱性能の著しい向
上を図ることを目的とする。
発明の構成
本発明の伝熱管は、内壁に複数のらせん細溝を
有する外管に、管軸方向の両端が開口した開口部
を有する複数の切り起し部と複数の小孔を設けた
環状薄肉部材を挿入し、外管と熱的に接触させた
ものである。
有する外管に、管軸方向の両端が開口した開口部
を有する複数の切り起し部と複数の小孔を設けた
環状薄肉部材を挿入し、外管と熱的に接触させた
ものである。
このような構成によつて、先づ凝縮熱伝達の場
合には、環状薄肉部材の複数の切り起し部はフイ
ンすなわち伝熱面として機能し、らせん細溝が凝
縮液で埋まつても切り起し部は蒸気中にあり薄い
温度境界層を形成し境界層前縁効果によつて蒸気
を凝縮させる。また切り起し部が凝縮液に埋まつ
た場合でも、凝縮液膜は層流である為に薄い温度
境界層を形成させる効果が大きい。次に沸騰熱伝
達の場合にも、環状薄肉部材の複数の切り起し部
は沸騰過程初期には液冷媒中にあり、フインとし
て機能して薄い温度境界層を形成して境界層前縁
効果によつて液冷媒を蒸発させる。また高乾き度
域では切り起し部は細溝に衝突して管壁から離れ
た液滴を捕獲して蒸発させる。
合には、環状薄肉部材の複数の切り起し部はフイ
ンすなわち伝熱面として機能し、らせん細溝が凝
縮液で埋まつても切り起し部は蒸気中にあり薄い
温度境界層を形成し境界層前縁効果によつて蒸気
を凝縮させる。また切り起し部が凝縮液に埋まつ
た場合でも、凝縮液膜は層流である為に薄い温度
境界層を形成させる効果が大きい。次に沸騰熱伝
達の場合にも、環状薄肉部材の複数の切り起し部
は沸騰過程初期には液冷媒中にあり、フインとし
て機能して薄い温度境界層を形成して境界層前縁
効果によつて液冷媒を蒸発させる。また高乾き度
域では切り起し部は細溝に衝突して管壁から離れ
た液滴を捕獲して蒸発させる。
さらに環状薄肉部材の複数の小孔は凝縮熱伝達
ではらせん細溝内への冷媒蒸気の流入を、沸騰熱
伝達ではらせん細溝内への液冷媒の流入と蒸発し
た冷媒蒸気の流出をそれぞれ活発にする。
ではらせん細溝内への冷媒蒸気の流入を、沸騰熱
伝達ではらせん細溝内への液冷媒の流入と蒸発し
た冷媒蒸気の流出をそれぞれ活発にする。
加えて環状薄肉部材の切り起し部は管軸方向に
両端が開口している為に形状抵抗が小さく圧力損
失は殆んど増加しない。
両端が開口している為に形状抵抗が小さく圧力損
失は殆んど増加しない。
以上のことから本発明は伝熱性能の著しい向上
を達成できる。
を達成できる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第２図は伝熱管の全体図、第３図は環状薄肉部
材の展開図、第４図は環状薄肉部材の斜視図であ
る。
材の展開図、第４図は環状薄肉部材の斜視図であ
る。
図示する如く内壁に複数のらせん細溝３を有す
る外管４に複数の切り起し部５と複数の小孔６を
設けた環状薄肉部材７を挿入し、外管４と熱的接
触を得る為にらせん細溝３頂部と密着させて伝熱
管を構成している。そして環状薄肉部材７に設け
た複数の切り起し部５は管軸方向、すなわち冷媒
の流動方向の両端が開口した開口部５ａ，５ｂを
有しており、複数の小孔６は切り起し部５以外の
環状薄肉部材７基板に設けている。環状薄肉部材
７は、第３図に示すように、薄内板８に複数の切
り起し部５と複数の小孔６を設け、この薄肉板８
を、第４図に示すように、外管４の内径に見合つ
た曲率で環状に成形し、管軸方向両端部を接合し
ている。
る外管４に複数の切り起し部５と複数の小孔６を
設けた環状薄肉部材７を挿入し、外管４と熱的接
触を得る為にらせん細溝３頂部と密着させて伝熱
管を構成している。そして環状薄肉部材７に設け
た複数の切り起し部５は管軸方向、すなわち冷媒
の流動方向の両端が開口した開口部５ａ，５ｂを
有しており、複数の小孔６は切り起し部５以外の
環状薄肉部材７基板に設けている。環状薄肉部材
７は、第３図に示すように、薄内板８に複数の切
り起し部５と複数の小孔６を設け、この薄肉板８
を、第４図に示すように、外管４の内径に見合つ
た曲率で環状に成形し、管軸方向両端部を接合し
ている。
なお、環状薄肉部材７を外管４に挿入しらせん
細溝３頂部との線接触を良好にする為に環状薄肉
部材７にあらかじめロウ材を塗布しておき外管４
に挿入後加熱してロウ付しても良い。
細溝３頂部との線接触を良好にする為に環状薄肉
部材７にあらかじめロウ材を塗布しておき外管４
に挿入後加熱してロウ付しても良い。
また切り起し部５は基盤配列にしているが千鳥
配列でも良く、さらに切り起し部５の頂部は環状
に成形しやすいことから管軸に平行にしている
が、管軸に垂直な速度成分を持たせてらせん細溝
３内への冷媒の流入を促進する為に、管軸に対し
て傾斜させる、すなわち開口部５ａ，５ｂの高さ
を変えて切り起しても良い。
配列でも良く、さらに切り起し部５の頂部は環状
に成形しやすいことから管軸に平行にしている
が、管軸に垂直な速度成分を持たせてらせん細溝
３内への冷媒の流入を促進する為に、管軸に対し
て傾斜させる、すなわち開口部５ａ，５ｂの高さ
を変えて切り起しても良い。
次に作用と効果を説明する。
先づ凝縮熱伝達の場合、環状薄肉部材７の複数
の切り起し部５はフインすなわち伝熱面として機
能し、しかも流動冷媒中にある間隔でとぎれとぎ
れに存在する為に温度境界層が薄く熱伝達率の高
いいわゆる境界層前縁効果を利用できる。そして
らせん細溝３が凝縮液で埋まつても切り起し部５
は蒸気中にあり薄い温度境界層を形成し蒸気を凝
縮させる。また切り起し部５が凝縮液に埋まつた
場合でも凝縮液膜は層流である為に薄い温度境界
層を形成させる効果が大きい。
の切り起し部５はフインすなわち伝熱面として機
能し、しかも流動冷媒中にある間隔でとぎれとぎ
れに存在する為に温度境界層が薄く熱伝達率の高
いいわゆる境界層前縁効果を利用できる。そして
らせん細溝３が凝縮液で埋まつても切り起し部５
は蒸気中にあり薄い温度境界層を形成し蒸気を凝
縮させる。また切り起し部５が凝縮液に埋まつた
場合でも凝縮液膜は層流である為に薄い温度境界
層を形成させる効果が大きい。
次に沸騰熱伝達の場合にも、環状薄肉部材７の
複数の切り起し部５は沸騰過程初期には液冷媒中
にあり、フインとして機能して薄い温度境界層を
形成して液冷媒を蒸発させる。また高乾き度域で
は切り起し部５は蒸発した蒸気流に誘引され速度
が速くなつた液冷媒が細溝に衝突して管壁から離
れ蒸気流中に浮遊しようとする液滴を捕獲して蒸
発させる。
複数の切り起し部５は沸騰過程初期には液冷媒中
にあり、フインとして機能して薄い温度境界層を
形成して液冷媒を蒸発させる。また高乾き度域で
は切り起し部５は蒸発した蒸気流に誘引され速度
が速くなつた液冷媒が細溝に衝突して管壁から離
れ蒸気流中に浮遊しようとする液滴を捕獲して蒸
発させる。
さらに、環状薄肉部材７の複数の小孔６は外管
４の内壁に密着しており、凝縮熱伝達ではらせん
細孔３への冷媒蒸気の流入を、沸騰熱伝達ではら
せん細溝３への液冷媒の流入とらせん細溝３内で
蒸発した冷媒蒸気の流出をそれぞれ活発にさせ、
らせん細溝３での熱伝達率を促進させる。
４の内壁に密着しており、凝縮熱伝達ではらせん
細孔３への冷媒蒸気の流入を、沸騰熱伝達ではら
せん細溝３への液冷媒の流入とらせん細溝３内で
蒸発した冷媒蒸気の流出をそれぞれ活発にさせ、
らせん細溝３での熱伝達率を促進させる。
一方、環状薄肉部材７の切り起し部５は管軸方
向の両端に開口部５ａ，５ｂを有している為に形
状抵抗が小さく圧力損失は殆んど増加しない。
向の両端に開口部５ａ，５ｂを有している為に形
状抵抗が小さく圧力損失は殆んど増加しない。
以上のことから、凝縮および沸騰の伝熱性能を
著しく向上できる。
著しく向上できる。
また、外管４の内壁はらせん細溝３を有してい
るから、環状薄肉部材７はらせん細溝３の頂部と
線接触し、回転させればらせんに沿つて容易に挿
入できるので製作が簡単であり、挿入時の摩擦抵
抗が小さいので挿入動力も少なくてすむ。
るから、環状薄肉部材７はらせん細溝３の頂部と
線接触し、回転させればらせんに沿つて容易に挿
入できるので製作が簡単であり、挿入時の摩擦抵
抗が小さいので挿入動力も少なくてすむ。
発明の効果
以上のように本発明は、内壁に複数のらせん細
溝を有する外管に管軸方向の両端が開口した開口
部を有する複数の切り起し部と複数の小孔を設け
た環状薄肉部材を挿入し、外管と熱的に接触させ
た伝熱管である為に下記の効果を奏する。
溝を有する外管に管軸方向の両端が開口した開口
部を有する複数の切り起し部と複数の小孔を設け
た環状薄肉部材を挿入し、外管と熱的に接触させ
た伝熱管である為に下記の効果を奏する。
(1) 切り起し部が境界層前縁効果を持つたフイン
および管壁から離脱した未蒸発液滴の捕獲板と
して機能する為に凝縮、沸騰両伝達性能を著し
く向上する。
および管壁から離脱した未蒸発液滴の捕獲板と
して機能する為に凝縮、沸騰両伝達性能を著し
く向上する。
(2) 小孔がらせん細溝へないしはらせん細溝への
冷媒の流出入を活発にする為に凝縮、沸騰両伝
熱性能を著しく向上する。
冷媒の流出入を活発にする為に凝縮、沸騰両伝
熱性能を著しく向上する。
第１図ａ，ｂは従来の伝熱管の正面図及び側面
断面図、第２図ａは本発明の伝熱管の正面断面
図、第２図ｂは第２図ａのＡ―Ａ線における断面
図、第３図ａは同伝熱管に用いる環状薄肉部材の
展開図、第３図ｂは第３図ａのＡ―Ａ線における
断面図、第４図は同環状薄肉部材の斜視図であ
る。 ３……らせん細溝、４……外管、５……切り起
し部、５ａ，５ｂ……開口部、６……小孔、７…
…環状薄肉部材、８……薄肉板。
断面図、第２図ａは本発明の伝熱管の正面断面
図、第２図ｂは第２図ａのＡ―Ａ線における断面
図、第３図ａは同伝熱管に用いる環状薄肉部材の
展開図、第３図ｂは第３図ａのＡ―Ａ線における
断面図、第４図は同環状薄肉部材の斜視図であ
る。 ３……らせん細溝、４……外管、５……切り起
し部、５ａ，５ｂ……開口部、６……小孔、７…
…環状薄肉部材、８……薄肉板。
Claims (1)
- １ 内壁に複数のらせん細溝を有する外管に、管
軸方向の両端が開口した開口部を有する複数の切
り起し部と複数の小孔を設けた環状薄肉部材を挿
入し、前記外管と熱的に接触させた伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58174936A JPS6066097A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58174936A JPS6066097A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066097A JPS6066097A (ja) | 1985-04-16 |
| JPH0113039B2 true JPH0113039B2 (ja) | 1989-03-03 |
Family
ID=15987311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58174936A Granted JPS6066097A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066097A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1538415A1 (de) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | Balcke-Dürr GmbH | Strömungskanal |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP58174936A patent/JPS6066097A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066097A (ja) | 1985-04-16 |
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