JPH0566517B2 - - Google Patents

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JPH0566517B2
JPH0566517B2 JP62088229A JP8822987A JPH0566517B2 JP H0566517 B2 JPH0566517 B2 JP H0566517B2 JP 62088229 A JP62088229 A JP 62088229A JP 8822987 A JP8822987 A JP 8822987A JP H0566517 B2 JPH0566517 B2 JP H0566517B2
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JP
Japan
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tube
heat exchange
heat exchanger
heat
corrugated
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JP62088229A
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JPS63254397A (ja
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Mitsuhiro Imai
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RYUSEI SANGYO KK
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RYUSEI SANGYO KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00Heat exchange conduits
    • F28F2210/06Heat exchange conduits having walls comprising obliquely extending corrugations, e.g. in the form of threads

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  • Geometry (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は水蒸気熱交換媒体を使用して液状被熱
交換媒体に熱交換するフイン内蔵型熱交換チユー
ブに関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来、化学工場、ボイラー設備および貯湯設備
において、広く第8図に示すように、内筒に蒸気
等の熱媒体を通過させ、その内筒を取り巻く液状
熱交換媒体、例えば、温水を加熱する、シエルチ
ユーブ型熱交換器が使用されているが、一般に効
率が悪く、大きな伝熱面積が必要であるため、製
造コストが高く、また、使用される熱交換媒体に
よつて通常PV値が0.04以上となるため、第一種
または第二種圧力容器対象となり、種々の法規制
により取り扱いおよびメンテナンスが面倒である
という難点がある。
他方、エアコン用熱交換器として第9図および
第10図に示すように、フインチユーブ熱交換器
が提供されているが、熱交換媒体として液体また
は相変化する流体を使用し、チユーブ内を通過さ
せる一方、チユーブ外を通過する被熱交換媒体で
ある気体をフインを介して熱交換する形態である
ため、上記熱媒体として蒸気を用い、温水を加熱
する熱交換器としては適用できない。
(発明の目的) 本発明は、上記従来のシエルチユーブまたは二
重管式熱交換器に代わる単純構造で、熱交換効率
の高い熱交換器を提供することを目的とする。
この種熱交換チユーブとして実開昭59−139785
号に示す伝熱管が提案されている。この伝熱管は
チユーブの外部にスパイラルフインを巻いて伝熱
面積を増大させ、一方チユーブ内部は内部の流体
を攪乱するようにスパイラル状のバーを配置した
ものであるため、加熱媒体がスパイラルフインが
構成する螺旋状溝内に進入しにくく、特に水蒸気
である場合は熱効率の向上がいま一歩である。
(目的を達成するための構成) そこで、本発明は、二重管をなす内筒の伝熱管
の熱交換効率の高いフインとして上記スパイラル
フインの代わりに、長手方向に波形加工されたワ
イヤを螺旋状に巻回してなる波形熱交換面を利用
すると、従来のスパイラルフインと異なり、熱交
換効率の高い二重管式熱交換器が得られることを
見出して完成したもので、 「周囲に長手方向に波形加工されたワイヤを螺
旋状に巻回して波形熱交換面を形成し、内部に液
状被熱交換体を乱流状態で通過可能な伝熱管をな
す内筒と、該内筒の波形熱交換面外周を包囲する
外筒とからフイン内蔵二重管を構成してなり、該
内筒と外筒間に水蒸気熱交換媒体を通過させ、該
螺旋状フインを介して熱交換を行うようにしてな
るように構成した」ことを要旨とするフイン内蔵
型熱交換チユーブにある。
(作用) 本発明の波形加工されたワイヤを螺旋状に巻回
して形成した波形熱交換面がスパイラルフインに
比して熱交換効率がよい原因は、スパイラルフイ
ンによつて水蒸気の伝熱管外面との直接接触が害
されず、水蒸気の伝熱管外面との接触効率が向上
するためと思われる。
以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づ
き、詳細に説明する。
(実施例) 第1図は本発明に係る熱交換器の内部構成を示
す断面図で、第2図は内部伝熱管の拡大断面図、
第3図はその−線断面図、第4図は従来のス
パイラルフインを用いた内部伝熱管の拡大断面図
である。
図面において、熱交換器1は内筒をなす伝熱管
10を外筒20によつて包囲し、該外筒20の一
端には蒸気導入口21を、他端にはドレン導出口
22を設けてある。
内筒伝熱管10は銅、アルミブラスまたはキユ
プロニツケル管からなり、その外周に、第2図お
よび第3図の場合は、コルゲート加工(波形加
工)し、銅ワイヤ11を溶接しつつ螺旋状に巻回
して形成された波形熱交換面12が構成されてい
るが、他方、第4図の従来の場合は銅板13を溶
接しつつ巻回して螺旋状フイン14が形成されて
いる。
伝熱管10の内部には温水等の液状被熱交換媒
体を通過させるが、流速との関係で乱流状態で流
れるように設定される。そのため、スラリー等の
液体を流す場合は、伝熱管10の内面は平滑であ
つてもよいが、温水等の粘性の低いものは内面を
スパイラル状に形成し、乱流が得られやすいよう
にするのがよい。他方、伝熱管10と外筒20と
の波形熱交換面12が介在する間隙Mにはスチー
ム等の気体状熱媒体を通過させるように設定され
る。かかる間隙Mは波形熱交換面12の頭頂部と
外筒20の内面は出来る限り狭く設定し、スチー
ム等の気体状熱媒体が波形ワイヤ11に沿つて回
転するとともに、ワイヤの谷部を介して管長手方
向に通過するように設定するのがよい。
上記第3図の場合と第4図の従来例とを比較す
ると、第4図の場合は、内管と外管の間を通過す
る水蒸気はスパイラルフインの形成する螺旋状溝
の上方を通つて管円周方向に流れることになる。
これに対し、第3図の本発明の波形熱交換面12
では、螺旋状溝が形成されていないので、水蒸気
は直接伝熱管10の外面に接触し、管長手方向に
流れやすくなる。
本発明においては、上記伝熱管10の各々を外
筒20で包囲する構成が重要で、流量に応じて第
5図に示すように、熱交換器チユーブ1を複数本
合体させるのがよく、同等の伝熱管10を使用し
ても第6図に示すように、複数本の伝熱管10を
包囲するように外筒20を形成しても所定の熱交
換効率は得られない。
(実験例) 第1図に示す熱交換器を次のように構成し、そ
の熱交換効率を試験した。
従来例(タイプ) 第4図に示すフインチユーブを使用 内 筒 外径15.88(板厚0.8)×全長1000mm (容積0.234m2) フイン高3.2×ピツチ12/in 外 筒 内径27.6mm 内外筒間隙 2.6mm(フインの上端から外管内面まで) 本発明例(タイプ) 第2図および第3図に示すワイヤフインチユー
ブを使用 内 筒 外径19.05(板厚0.95)×全長1000mm (容積0.17m2) ワイヤ径0.5φ(波高1.45mm) 外 筒 内径27.6mm 内外筒間隙 2.85mm(フインの上端から外管内面まで) 上記従来例及び本発明例の熱交換器に対し、次
の条件下に水とスチームを供給した。
従来例(タイプ) 本発明例(タイプ) A:4500/h、13℃の水 同左 B:同上 25℃の温水 26℃ C:119.6℃、1Kg/cm2Gスチーム 同左 D:100℃、103Kg/hドレン
100℃、113Kg/h Q:54000Kcal/h 58000Kcal/h 伝熱係数 U:2300Kcal/m2h℃ 3400Kcal/m2h℃ 尚、上記熱交換器と従来の二重管式熱交換器と
の流量に対する伝熱係数の変化は第11図に示す
ようになつた。かかるグラフから明らかなよう
に、本発明に係る熱交換器においては、PV値
0.04以下の条件で伝熱係数2000Kcal/m2h℃以上
を得ることができるが、従来の熱交換器ではどん
なに流量を増加させても伝熱係数1200〜
1300Kcal/m2h℃どまりである。
また、タイプ(スパイラルフインを用いた場
合)よりもタイプ(コルゲート加工したワイヤ
を使用した場合)の方が高い伝熱係数が得られる
ことがわかる。
(適用例) 第7図に示す給湯システムに上記本発明に係る
熱交換器を使用する場合は次のように構成する。
図面において、貯湯槽とスチーム加熱式熱交換
器とは分離され、貯湯槽は非圧力容器に構成さ
れ、電気防食GPが施されるとともに圧力計PIに
て槽内圧力を検出し、自動空気抜弁AEを介して
一定のゲージ圧以下に保持される一方、熱交換器
は上記フィン内蔵式熱交換チユーブを使用し、
PV値0.04以下に設定され、循環容量に応じて第
5図に示すように、複数本束ねて使用される。
該貯湯槽と熱交換器とは循環ポンプPを介して
連結され、温度計TIにより貯湯槽内の湯温を測
定し、所定温度下限以下になると、循環ポンプP
を作動させ、熱交換器の熱交換チユーブ内筒10
に循環水を供給するとともに、外筒20と空間に
スチームを供給して内筒を乱流状態で通過する循
環水を昇温した後、貯湯槽に戻すことによつて、
貯湯槽内の温水温度を所定温度に設定でき、温水
を給湯することができるようになつている。
上記システムにおいて、水頭圧と蒸気圧との関
係をみると、第12図に示す関係がみられ、通常
使用されるスチーム圧(0.5Kg/cm2以下)では、
水頭圧20Kg/cm2近くまで、PV値0.04以下の熱交
換器を設定可能であるから、200m近くの超高層
ビルの屋上から循環水を供給するようにしても圧
力容器対象外に設計することができる。
(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、周囲に長手方向に波形加工されたワイヤを螺
旋状に巻回して波形熱交換面を形成し、内部に液
状被熱交換体を乱流状態で通過可能な伝熱管をな
す内筒と、該内筒の波形熱交換面外周を包囲する
外筒とからフイン内蔵二重管を構成してなり、該
内筒と外筒間に水蒸気熱交換媒体を通過させ、該
螺旋状フインを介して熱交換を行うようにしてな
るように構成したので、上記従来のシエルチユー
ブまたは二重管式熱交換器と同等の単純な構造
で、しかもスパイラルフインを使用する場合より
も熱交換効率の高い熱交換器を安価に提供するこ
とができる(第11図参照)。
また、本発明に係る熱交換器を使用すれば、超
高層ビルにおける給湯システムにおいても、PV
値0.04以下で、所定の熱交換効率を達成すること
ができるので、圧力対象外となり、製造における
認可申請、設置届け他煩雑な手続、毎年の官庁検
査を必要とせず、また、分割搬入が可能となり、
いかなる狭少な場所にも設置可能となるので、利
用価値頗る大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る熱交換器の内部構成を示
す断面図で、第2図は内部伝熱管の拡大断面図、
第3図はその−線断面図、第4図は従来のス
パイラルフインを使用した内部伝熱管の拡大断面
図、第5図は第1図に示す熱交換チユーブを複数
本合体させた熱交換器を示す正面図、第6図は伝
熱管は同一であるが、外筒内に複数本の伝熱管を
配設する場合の内部構成を示す断面図、第7図は
本発明に係る熱交換チユーブを使用した圧力容器
対象外給湯システムのフローを示す概要図、第8
図は従来の熱交換器内蔵型の貯湯槽を示す正面
図、第9図および第10図はエアコン用フインチ
ユーブ式熱交換器の概要を示す斜視図、第11図
は本発明に係る熱交換チユーブと従来の熱交換器
との流量変化に対する伝熱係数変化を示す比較グ
ラフ、第12図は本発明に係る熱交換チユーブを
使用した場合の水頭圧とスチーム蒸気圧との関係
を示すグラフである。 1……熱交換チユーブ、10……内筒伝熱管、
12および14……螺旋状フイン、20……外
筒。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 周囲に長手方向に波形加工されたワイヤを螺
    旋状に巻回して波形熱交換面を形成し、内部に液
    状被熱交換体を乱流状態で通過可能な伝熱管をな
    す内筒と、該内筒の波形熱交換面外周を包囲する
    外筒とからフイン内蔵二重管を構成してなり、該
    内筒と外筒間に水蒸気熱交換媒体を通過させ、該
    螺旋状フインを介して熱交換を行うようにしてな
    るように構成したことを特徴とするフイン内蔵型
    熱交換チユーブ。
JP8822987A 1987-04-09 1987-04-09 フイン内蔵型熱交換チユ−ブ Granted JPS63254397A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8822987A JPS63254397A (ja) 1987-04-09 1987-04-09 フイン内蔵型熱交換チユ−ブ

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8822987A JPS63254397A (ja) 1987-04-09 1987-04-09 フイン内蔵型熱交換チユ−ブ

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JPS63254397A JPS63254397A (ja) 1988-10-21
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