JPH07167530A - 吸収器用伝熱管 - Google Patents
吸収器用伝熱管Info
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- JPH07167530A JPH07167530A JP5313861A JP31386193A JPH07167530A JP H07167530 A JPH07167530 A JP H07167530A JP 5313861 A JP5313861 A JP 5313861A JP 31386193 A JP31386193 A JP 31386193A JP H07167530 A JPH07167530 A JP H07167530A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B37/00—Absorbers; Adsorbers
-
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- 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
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 吸収液の攪拌（マランゴニ対流）が促進さ
れ、漏れ広がりが大きく、最適な吸収液の滞留を得るこ
とができ、優れた伝熱性能を有する吸収器用伝熱管を提
供する。 【構成】 吸収器用伝熱管１０には、管軸方向に平行に
延びる山部１２と谷部１１とが管周方向に夫々ｎ個配置
されている。そして、山部１２の頂部の曲率半径を
Ｒ1、谷部１１の底部の曲率半径をＲ2、前記谷部の深さ
をｄ、前記山部の頂部の外接円直径をＤとしたとき、Ｐ
＝πＤ／ｎで与えられる山部ピッチＰに対する谷部深さ
ｄの比ｄ／Ｐが０．１乃至０．４、ｄが１．５０乃至
２．００ｍｍ、Ｒ2／ｄが２．５乃至６．０、Ｒ1／Ｒ2
が１以上である。
れ、漏れ広がりが大きく、最適な吸収液の滞留を得るこ
とができ、優れた伝熱性能を有する吸収器用伝熱管を提
供する。 【構成】 吸収器用伝熱管１０には、管軸方向に平行に
延びる山部１２と谷部１１とが管周方向に夫々ｎ個配置
されている。そして、山部１２の頂部の曲率半径を
Ｒ1、谷部１１の底部の曲率半径をＲ2、前記谷部の深さ
をｄ、前記山部の頂部の外接円直径をＤとしたとき、Ｐ
＝πＤ／ｎで与えられる山部ピッチＰに対する谷部深さ
ｄの比ｄ／Ｐが０．１乃至０．４、ｄが１．５０乃至
２．００ｍｍ、Ｒ2／ｄが２．５乃至６．０、Ｒ1／Ｒ2
が１以上である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機及び吸収
式冷温水機等の吸収器に使用される伝熱性能が優れた吸
収器用伝熱管に関する。
式冷温水機等の吸収器に使用される伝熱性能が優れた吸
収器用伝熱管に関する。
【０００２】
【従来の技術】吸収式冷凍機は塩の一部である臭化リチ
ウム（ＬｉＢｒ）を吸収液とし、水を冷媒として使用
し、臭化リチウムの強い吸湿力で冷凍機内の水蒸気を吸
収して冷凍機内圧力を低減し、冷媒である水を低い温度
で蒸発させることにより、空調等に使用する冷水を作る
ものである。
ウム（ＬｉＢｒ）を吸収液とし、水を冷媒として使用
し、臭化リチウムの強い吸湿力で冷凍機内の水蒸気を吸
収して冷凍機内圧力を低減し、冷媒である水を低い温度
で蒸発させることにより、空調等に使用する冷水を作る
ものである。
【０００３】この吸収式冷凍機の吸収器内には多数の伝
熱管が水平に設置され、管内に水を通水し、管外に吸収
液を流下させて、両者間で熱交換を行っている。吸収器
用伝熱管としては、従来平滑管が使用されており、この
吸収液は低流速、即ち層流の状態で流下するため、吸収
液に界面活性剤を投入し、水蒸気吸収時に発生するマラ
ンゴニ対流によって、吸収液の攪拌を増進させ、吸収効
率を増加させている。
熱管が水平に設置され、管内に水を通水し、管外に吸収
液を流下させて、両者間で熱交換を行っている。吸収器
用伝熱管としては、従来平滑管が使用されており、この
吸収液は低流速、即ち層流の状態で流下するため、吸収
液に界面活性剤を投入し、水蒸気吸収時に発生するマラ
ンゴニ対流によって、吸収液の攪拌を増進させ、吸収効
率を増加させている。
【０００４】図５はこのマランゴニ対流の発生状態を示
す管断面図である。吸収器内の伝熱管１の外面に界面活
性剤を添加した吸収液２が付着し、この吸収液２が管軸
方向に隆起し、周方向に延びる筋３が管軸方向に複数個
形成される。そして、図６に示すように、この筋３が管
軸方向に揺動しつつ、吸収液２が流下される。このマラ
ンゴニ対流とは、液体の表面張力が不均一になることに
より生じる対流であり、マランゴニ対流の発生により、
吸収液が流下方向に筋状に隆起し、更に管軸方向に揺動
しつつ流下するという流下形態を示す。
す管断面図である。吸収器内の伝熱管１の外面に界面活
性剤を添加した吸収液２が付着し、この吸収液２が管軸
方向に隆起し、周方向に延びる筋３が管軸方向に複数個
形成される。そして、図６に示すように、この筋３が管
軸方向に揺動しつつ、吸収液２が流下される。このマラ
ンゴニ対流とは、液体の表面張力が不均一になることに
より生じる対流であり、マランゴニ対流の発生により、
吸収液が流下方向に筋状に隆起し、更に管軸方向に揺動
しつつ流下するという流下形態を示す。
【０００５】従来、吸収器用の伝熱管としては平滑管が
常用されており、界面活性剤の添加によるマランゴニ対
流の発生により、ある程度の性能向上が得られていた。
常用されており、界面活性剤の添加によるマランゴニ対
流の発生により、ある程度の性能向上が得られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、平滑管の外面
の吸収液の滞留は、吸収液の粘度と平滑管の表面状態に
よって決まる。この吸収液の滞留時間を長くするには限
界があり、漏れ広がりもある程度以上は広くできず、且
つ吸収液の吸収能力も限界がある。一方、吸収液の攪拌
を増大することにより、吸収液の吸収能力を大きくする
ことができるが、吸収液の滞留と攪拌の２つの作用は相
反するものであり、伝熱性能の向上には限界があった。
の吸収液の滞留は、吸収液の粘度と平滑管の表面状態に
よって決まる。この吸収液の滞留時間を長くするには限
界があり、漏れ広がりもある程度以上は広くできず、且
つ吸収液の吸収能力も限界がある。一方、吸収液の攪拌
を増大することにより、吸収液の吸収能力を大きくする
ことができるが、吸収液の滞留と攪拌の２つの作用は相
反するものであり、伝熱性能の向上には限界があった。
【０００７】従って、熱交換器の更に一層の高性能化及
び小型化を図るためには、平滑管に代わり、伝熱性能が
優れた高性能な非平滑形状の伝熱管の開発が種々検討さ
れてきた。しかし、この伝熱性能の高性能化のために、
伝熱面積が大きいローフィンチューブを使用すると、管
外面のマランゴニ対流が阻害され、液の攪乱が不十分と
なるため、吸収性能が低下する。そこで、マランゴニ対
流を阻害しない形状の開発が検討されてきた。
び小型化を図るためには、平滑管に代わり、伝熱性能が
優れた高性能な非平滑形状の伝熱管の開発が種々検討さ
れてきた。しかし、この伝熱性能の高性能化のために、
伝熱面積が大きいローフィンチューブを使用すると、管
外面のマランゴニ対流が阻害され、液の攪乱が不十分と
なるため、吸収性能が低下する。そこで、マランゴニ対
流を阻害しない形状の開発が検討されてきた。
【０００８】その結果、吸収液の管軸方向の揺動を阻害
しない形状として、管外面に管軸方向に延びる溝を設け
たフルート管が提案されている（特開昭６３−６３６４
号）。この従来の管外面に溝を設けた伝熱管は、管外面
の山部の頂部及び谷部の底部がいずれも鋭角状をなす断
面を有しているため、吸収液が山部を乗り超える際には
吸収液の収縮が急激に起こり、伝熱管表面に吸収液が局
部的に存在しない局部乾き部が生じるか、又は吸収に寄
与しないほど、液膜が極度に薄い部分が生じるという問
題点がある。
しない形状として、管外面に管軸方向に延びる溝を設け
たフルート管が提案されている（特開昭６３−６３６４
号）。この従来の管外面に溝を設けた伝熱管は、管外面
の山部の頂部及び谷部の底部がいずれも鋭角状をなす断
面を有しているため、吸収液が山部を乗り超える際には
吸収液の収縮が急激に起こり、伝熱管表面に吸収液が局
部的に存在しない局部乾き部が生じるか、又は吸収に寄
与しないほど、液膜が極度に薄い部分が生じるという問
題点がある。
【０００９】このような局部的乾き部及び液膜が薄い部
分は、伝熱にほとんど寄与しないため、有効な性能向上
が得られない。更に、谷部が鋭角状であると液膜が厚す
ぎる部分が生じ、対流による攪拌効果が少なくなり、有
効な性能向上が得られない。
分は、伝熱にほとんど寄与しないため、有効な性能向上
が得られない。更に、谷部が鋭角状であると液膜が厚す
ぎる部分が生じ、対流による攪拌効果が少なくなり、有
効な性能向上が得られない。
【００１０】また、伝熱管を一定の段数設置して水蒸気
の吸収を行う場合、その吸収量を増大するためには伝熱
管表面にある程度の吸収液を滞留させる必要があるが、
必要以上に滞留させるとその箇所の吸収液の濃度が低下
し、吸収能力の低下をもたらし、結果として伝熱性能の
低下が生じる。
の吸収を行う場合、その吸収量を増大するためには伝熱
管表面にある程度の吸収液を滞留させる必要があるが、
必要以上に滞留させるとその箇所の吸収液の濃度が低下
し、吸収能力の低下をもたらし、結果として伝熱性能の
低下が生じる。
【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、吸収液の攪拌（マランゴニ対流）が促進さ
れ、漏れ広がりが大きく、最適な吸収液の滞留を得るこ
とができ、優れた伝熱性能を有する吸収器用伝熱管を提
供することを目的とする。
のであって、吸収液の攪拌（マランゴニ対流）が促進さ
れ、漏れ広がりが大きく、最適な吸収液の滞留を得るこ
とができ、優れた伝熱性能を有する吸収器用伝熱管を提
供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る吸収器用伝
熱管は、図１に一例を示すように、管軸方向に平行に延
びる山部１２と谷部１１とが管周方向に夫々ｎ個配置さ
れ、前記山部の頂部の曲率半径をＲ1、谷部の底部の曲
率半径をＲ2、前記谷部の深さをｄ、前記山部の頂部の
外接円直径をＤとしたとき、Ｐ＝πＤ／ｎで与えられる
山部ピッチＰに対する谷部深さｄの比ｄ／Ｐが０．１乃
至０．４、ｄが１．５０乃至２．００ｍｍ、Ｒ2／ｄが
２．５乃至６．０、Ｒ1／Ｒ2が１以上であることを特徴
とする。
熱管は、図１に一例を示すように、管軸方向に平行に延
びる山部１２と谷部１１とが管周方向に夫々ｎ個配置さ
れ、前記山部の頂部の曲率半径をＲ1、谷部の底部の曲
率半径をＲ2、前記谷部の深さをｄ、前記山部の頂部の
外接円直径をＤとしたとき、Ｐ＝πＤ／ｎで与えられる
山部ピッチＰに対する谷部深さｄの比ｄ／Ｐが０．１乃
至０．４、ｄが１．５０乃至２．００ｍｍ、Ｒ2／ｄが
２．５乃至６．０、Ｒ1／Ｒ2が１以上であることを特徴
とする。
【００１３】なお、この吸収器用伝熱管において、谷部
の深さｄは、図２に示すように、曲率半径がＲ1の隣り
合う山部の接線と、この山部間に存在する谷部の最深部
との間の距離である。また、山部のピッチＰは、この伝
熱管外面の外接円の直径をＤ、山部の数をｎ（ｎは自然
数）とした場合、Ｐ＝πＤ／ｎで表される弧長である。
更に、山部の湾曲の程度は山部の頂部の曲率半径Ｒ1で
表され、谷部の湾曲の程度は谷部の底部の曲率半径Ｒ2
で表される。この場合に、山部の頂部の曲率半径Ｒ1は
殆ど直線に近い曲率半径でもよいが、この頂部曲率半径
Ｒ1の上限は本発明の伝熱管の外径の半分以下とするこ
とが好ましい。
の深さｄは、図２に示すように、曲率半径がＲ1の隣り
合う山部の接線と、この山部間に存在する谷部の最深部
との間の距離である。また、山部のピッチＰは、この伝
熱管外面の外接円の直径をＤ、山部の数をｎ（ｎは自然
数）とした場合、Ｐ＝πＤ／ｎで表される弧長である。
更に、山部の湾曲の程度は山部の頂部の曲率半径Ｒ1で
表され、谷部の湾曲の程度は谷部の底部の曲率半径Ｒ2
で表される。この場合に、山部の頂部の曲率半径Ｒ1は
殆ど直線に近い曲率半径でもよいが、この頂部曲率半径
Ｒ1の上限は本発明の伝熱管の外径の半分以下とするこ
とが好ましい。
【００１４】
【作用】本発明においては、山部と谷部が曲率を有し、
湾曲した複数の山部と谷部とが管周方向に交互に配置さ
れ、山部と谷部とが滑らかに変化する。このように、滑
らかな山部と谷部とが連続する湾曲形状に成形し、山部
の頂部（Ｒ1）及び谷部の底部（Ｒ2）に曲率半径を持た
せているのは、山部付近での吸収液の極度な収縮を回避
し、乾き部の発生を防止すると共に、極度に液膜が薄く
なることがないようにしたものである。
湾曲した複数の山部と谷部とが管周方向に交互に配置さ
れ、山部と谷部とが滑らかに変化する。このように、滑
らかな山部と谷部とが連続する湾曲形状に成形し、山部
の頂部（Ｒ1）及び谷部の底部（Ｒ2）に曲率半径を持た
せているのは、山部付近での吸収液の極度な収縮を回避
し、乾き部の発生を防止すると共に、極度に液膜が薄く
なることがないようにしたものである。
【００１５】Ｒ1とＲ2との比Ｒ1／Ｒ2を１より大きくし
たのは、山部の方が谷部よりなだらかな形状とすること
により、山部付近での吸収液の極度な収縮を緩和し、乾
き部の発生を起こさせないようにすると共に、液膜が著
しく薄くならないようにするためである。
たのは、山部の方が谷部よりなだらかな形状とすること
により、山部付近での吸収液の極度な収縮を緩和し、乾
き部の発生を起こさせないようにすると共に、液膜が著
しく薄くならないようにするためである。
【００１６】谷部の深さｄを１．５０乃至２．００ｍｍ
とするのは、深さｄが１．５０ｍｍよりも浅い場合は、
この谷部への吸収液の滞留が短くなり、濡れ広がりが小
さくなって吸収液の吸収能力が小さくなり、伝熱性能が
低下するためである。また、深さｄが２．００ｍｍより
も深い場合は、吸収液の滞留が長くなりすぎ、所定量の
水蒸気の吸収が終了して吸収能力が飽和した吸収液がな
お伝熱管表面の谷部に残留することとなり、これにより
その箇所の吸収液濃度が低下すると共に、攪拌が減少
し、吸収能力が小さくなって伝熱性能が低下する。この
ため、谷部の深さｄは１．５０乃至２．００ｍｍとす
る。
とするのは、深さｄが１．５０ｍｍよりも浅い場合は、
この谷部への吸収液の滞留が短くなり、濡れ広がりが小
さくなって吸収液の吸収能力が小さくなり、伝熱性能が
低下するためである。また、深さｄが２．００ｍｍより
も深い場合は、吸収液の滞留が長くなりすぎ、所定量の
水蒸気の吸収が終了して吸収能力が飽和した吸収液がな
お伝熱管表面の谷部に残留することとなり、これにより
その箇所の吸収液濃度が低下すると共に、攪拌が減少
し、吸収能力が小さくなって伝熱性能が低下する。この
ため、谷部の深さｄは１．５０乃至２．００ｍｍとす
る。
【００１７】山部のピッチＰに対する深さｄの比（ｄ／
Ｐ）を０．１乃至０．４の大きさに設定しているのは、
（ｄ／Ｐ）が０．１より小さいと、山部のピッチの割に
は深さｄが浅いので、吸収液の滞留が短くなり、濡れ広
がりが小さくなり、吸収液の吸収が小さくなって伝熱性
能が低下するためである。
Ｐ）を０．１乃至０．４の大きさに設定しているのは、
（ｄ／Ｐ）が０．１より小さいと、山部のピッチの割に
は深さｄが浅いので、吸収液の滞留が短くなり、濡れ広
がりが小さくなり、吸収液の吸収が小さくなって伝熱性
能が低下するためである。
【００１８】また、（ｄ／Ｐ）が０．４より大きいと、
山部のピッチの割には、深さｄが深くなりすぎ、所定の
吸収が終了して吸収能力が飽和した吸収液が伝熱管表面
の谷部に滞留する時間が長くなり、吸収液濃度が低下す
ると共に攪拌が減少し、吸収能力が小さくなって伝熱性
能が低下するからである。
山部のピッチの割には、深さｄが深くなりすぎ、所定の
吸収が終了して吸収能力が飽和した吸収液が伝熱管表面
の谷部に滞留する時間が長くなり、吸収液濃度が低下す
ると共に攪拌が減少し、吸収能力が小さくなって伝熱性
能が低下するからである。
【００１９】谷部の底部の曲率半径（Ｒ2）と前記谷部
の深さ（ｄ）との比（Ｒ2／ｄ）を２．５乃至６．０の
大きさに設定しているのは、（Ｒ2／ｄ）が２．５より
も小さい場合は、所定の吸収が終了した吸収液が伝熱管
表面の谷部に滞留する滞留時間が長くなり、吸収液濃度
が低下すると共に攪拌が減少し、吸収能力が小さくなっ
て、伝熱性能が低下するからである。
の深さ（ｄ）との比（Ｒ2／ｄ）を２．５乃至６．０の
大きさに設定しているのは、（Ｒ2／ｄ）が２．５より
も小さい場合は、所定の吸収が終了した吸収液が伝熱管
表面の谷部に滞留する滞留時間が長くなり、吸収液濃度
が低下すると共に攪拌が減少し、吸収能力が小さくなっ
て、伝熱性能が低下するからである。
【００２０】また、（Ｒ2／ｄ）が６．０より大きい
と、外面が平滑管に近く凹凸が少ないものになり、吸収
液の滞留時間を長くするには限界がある。また、濡れ広
がりを広くできず、吸収能力も限界がある。一方、攪拌
を増進することにより、吸収能力を大きくすることもで
きるが、滞留と攪拌との２つの作用のバランス上、伝熱
性能の向上に限界がある。
と、外面が平滑管に近く凹凸が少ないものになり、吸収
液の滞留時間を長くするには限界がある。また、濡れ広
がりを広くできず、吸収能力も限界がある。一方、攪拌
を増進することにより、吸収能力を大きくすることもで
きるが、滞留と攪拌との２つの作用のバランス上、伝熱
性能の向上に限界がある。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例に係る吸収器用伝熱管
を実際に製造し、その伝熱性能を調べた結果について、
比較例と比較して説明する。
を実際に製造し、その伝熱性能を調べた結果について、
比較例と比較して説明する。
【００２２】なお、前述の図１，２に示す構造の本実施
例の伝熱管は、管周方向に複数個のダイス要素を組み立
てることにより構成される分割ダイスと、このダイスと
同軸的に配置されるプラグとを有する装置において、前
記分割ダイスの内面に複数個の管引き抜き方向に延びる
凹凸を設け、プラグの外面にもこのダイス内面の凹凸に
対応する凹凸を設けたものを使用し、分割ダイスとプラ
グとの間で管を抽伸加工することにより成形することが
できる。
例の伝熱管は、管周方向に複数個のダイス要素を組み立
てることにより構成される分割ダイスと、このダイスと
同軸的に配置されるプラグとを有する装置において、前
記分割ダイスの内面に複数個の管引き抜き方向に延びる
凹凸を設け、プラグの外面にもこのダイス内面の凹凸に
対応する凹凸を設けたものを使用し、分割ダイスとプラ
グとの間で管を抽伸加工することにより成形することが
できる。
【００２３】本実施例においては、外径が１９ｍｍ、肉
厚が０．６ｍｍのリン脱酸銅管（ＪＩＳ Ｈ３３００
Ｃ１２０１）の平滑管を、前述の如く管引き抜き方向に
延びる凹凸を有するダイス及びプラグを使用して引き抜
くことにより、図１に示すような断面形状を持つ伝熱管
１０を製作した。この伝熱管１０は周方向に複数の谷部
１１及び山部１２を有しており、夫々一定の曲率の曲面
を有している。管の形状寸法は下記表１に示すとおりで
ある。この管は有効長さが１０５０ｍｍであり、この管
を水平に１０段設置し、１列１０段の２５ｍｍピッチで
伝熱管を配置することにより吸収器を構成した。
厚が０．６ｍｍのリン脱酸銅管（ＪＩＳ Ｈ３３００
Ｃ１２０１）の平滑管を、前述の如く管引き抜き方向に
延びる凹凸を有するダイス及びプラグを使用して引き抜
くことにより、図１に示すような断面形状を持つ伝熱管
１０を製作した。この伝熱管１０は周方向に複数の谷部
１１及び山部１２を有しており、夫々一定の曲率の曲面
を有している。管の形状寸法は下記表１に示すとおりで
ある。この管は有効長さが１０５０ｍｍであり、この管
を水平に１０段設置し、１列１０段の２５ｍｍピッチで
伝熱管を配置することにより吸収器を構成した。
【００２４】
【表１】
【００２５】これらの供試管を図３に示す試験装置に装
着し、吸収性能を測定した。この吸収性能試験装置は、
吸収器１及び蒸発器２からなり、吸収器１と蒸発器２と
は仕切部材９により仕切られている。吸収器１及び蒸発
器２はその上部に夫々吸収器散布管５及び蒸発器散布管
３が配置されており、この各散布管５，３の下方に夫々
１０段の吸収器供試管６及び蒸発器供試管４が配置され
ている。吸収器１においては、冷却水入口７ａから導入
された冷却水は吸収器供試管６を介して通流し、冷却水
出口７ｂから排出される。一方、蒸発器２においては、
冷水入口８ａから導入された冷水は蒸発器供試管４を通
流して冷水出口８ｂから排出される。また、冷媒入口３
ａから蒸発器散布管３に導入された冷媒は蒸発器２内を
散布され、供試管４の管表面を流化して蒸発器下部の冷
媒出口３ｂから排出される。濃吸収液入口５ａから吸収
器散布管５に導入された濃吸収液は吸収器１内を滴下さ
れて冷却され、希吸収液出口５ｂから排出される。そし
て、試験装置前面には透明アクリル板が設置され、吸収
液の流下状態が観察できるようになっている。
着し、吸収性能を測定した。この吸収性能試験装置は、
吸収器１及び蒸発器２からなり、吸収器１と蒸発器２と
は仕切部材９により仕切られている。吸収器１及び蒸発
器２はその上部に夫々吸収器散布管５及び蒸発器散布管
３が配置されており、この各散布管５，３の下方に夫々
１０段の吸収器供試管６及び蒸発器供試管４が配置され
ている。吸収器１においては、冷却水入口７ａから導入
された冷却水は吸収器供試管６を介して通流し、冷却水
出口７ｂから排出される。一方、蒸発器２においては、
冷水入口８ａから導入された冷水は蒸発器供試管４を通
流して冷水出口８ｂから排出される。また、冷媒入口３
ａから蒸発器散布管３に導入された冷媒は蒸発器２内を
散布され、供試管４の管表面を流化して蒸発器下部の冷
媒出口３ｂから排出される。濃吸収液入口５ａから吸収
器散布管５に導入された濃吸収液は吸収器１内を滴下さ
れて冷却され、希吸収液出口５ｂから排出される。そし
て、試験装置前面には透明アクリル板が設置され、吸収
液の流下状態が観察できるようになっている。
【００２６】蒸発器２では、散布管３から冷媒が散布さ
れ、供試管４の管内の水から気化熱を奪い水蒸気を発生
する。吸収器１では、散布管５から濃吸収液が供試管６
に散布される。供試管６内には冷却水が通水され、蒸気
の吸収時に発生する吸収熱を除去し、吸収効率を維持
し、吸収器内の圧力を一定に保っている。
れ、供試管４の管内の水から気化熱を奪い水蒸気を発生
する。吸収器１では、散布管５から濃吸収液が供試管６
に散布される。供試管６内には冷却水が通水され、蒸気
の吸収時に発生する吸収熱を除去し、吸収効率を維持
し、吸収器内の圧力を一定に保っている。
【００２７】この試験装置を使用し、下記表２に示す運
転条件で試験装置を運転した。なお、吸収液としては臭
化リチウムを使用し、吸収能力の向上のために、吸収液
に界面活性剤として２エチル１ヘキサノールを体積濃度
で０．２％添加した。この界面活性剤の添加により、蒸
気吸収時にマランゴニ対流が発生し、図５，６に示すよ
うに、吸収液は流下方向に筋状に隆起し、且つ管軸方向
に揺動しつつ流下する。各伝熱管の吸収液の流下状態の
観察結果を下記表３に示す。但し、比較例８は平滑管で
あるので、その吸収液流下状態は周面におけるものであ
る。
転条件で試験装置を運転した。なお、吸収液としては臭
化リチウムを使用し、吸収能力の向上のために、吸収液
に界面活性剤として２エチル１ヘキサノールを体積濃度
で０．２％添加した。この界面活性剤の添加により、蒸
気吸収時にマランゴニ対流が発生し、図５，６に示すよ
うに、吸収液は流下方向に筋状に隆起し、且つ管軸方向
に揺動しつつ流下する。各伝熱管の吸収液の流下状態の
観察結果を下記表３に示す。但し、比較例８は平滑管で
あるので、その吸収液流下状態は周面におけるものであ
る。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】この表３は吸収液を通常の運転流量である
０．０６ｋｇ／ｍ・ｓで散布した場合における吸収液の
流下状態を目視により判定したもので、谷部における吸
収液の滞留が適度な場合を○、短い場合を△、長い場合
を▲、平滑管のように極度に短い場合を×とした。ま
た、山部において濡れ広がりが大きく、適度な膜厚を有
する場合を○、平滑管と同様に液膜の厚さが極度に薄い
部分ができる場合を△、液膜が切れて乾き部ができる場
合を×とした。
０．０６ｋｇ／ｍ・ｓで散布した場合における吸収液の
流下状態を目視により判定したもので、谷部における吸
収液の滞留が適度な場合を○、短い場合を△、長い場合
を▲、平滑管のように極度に短い場合を×とした。ま
た、山部において濡れ広がりが大きく、適度な膜厚を有
する場合を○、平滑管と同様に液膜の厚さが極度に薄い
部分ができる場合を△、液膜が切れて乾き部ができる場
合を×とした。
【００３１】比較例１は溝深さｄが１．５ｍｍより小さ
いため、谷部における滞留が小さく、濡れ広がりも小さ
くなる。また、山部において吸収液の膜厚が極度に薄く
なる部分が発生する。
いため、谷部における滞留が小さく、濡れ広がりも小さ
くなる。また、山部において吸収液の膜厚が極度に薄く
なる部分が発生する。
【００３２】比較例２は溝深さｄが２．０ｍｍより大き
く、Ｒ2／ｄが２．５より小さいため、谷部において滞
留が長くなり過ぎ、マランゴニ対流による攪拌が小さく
なる。
く、Ｒ2／ｄが２．５より小さいため、谷部において滞
留が長くなり過ぎ、マランゴニ対流による攪拌が小さく
なる。
【００３３】比較例３は（Ｒ1／Ｒ2）が１より小さく、
Ｒ2／ｄが２．５より小さいため、吸収液が山部を乗り
越える際に液膜が急激に収縮し、局部的に乾き部ができ
る。
Ｒ2／ｄが２．５より小さいため、吸収液が山部を乗り
越える際に液膜が急激に収縮し、局部的に乾き部ができ
る。
【００３４】比較例４は（ｄ／ｐ）が０．１より小さい
ため、谷部において吸収液の滞留が短く、濡れ広がりが
小さくなる。
ため、谷部において吸収液の滞留が短く、濡れ広がりが
小さくなる。
【００３５】比較例５は（ｄ／ｐ）が０．４より大きい
ため、谷部において吸収液の滞留が長くなり過ぎ、マラ
ンゴニ対流による攪拌が小さくなる。
ため、谷部において吸収液の滞留が長くなり過ぎ、マラ
ンゴニ対流による攪拌が小さくなる。
【００３６】比較例６は（Ｒ2／ｄ）が２．５よりも小
さく、谷部において吸収液の滞留が長くなり過ぎ、マラ
ンゴニ対流による攪拌が小さくなる。
さく、谷部において吸収液の滞留が長くなり過ぎ、マラ
ンゴニ対流による攪拌が小さくなる。
【００３７】比較例７は（Ｒ2／ｄ）が６．０よりも大
きく、谷部において吸収液の滞留が短く濡れ広がりが小
さくなる。
きく、谷部において吸収液の滞留が短く濡れ広がりが小
さくなる。
【００３８】比較例８の平滑管においては、吸収液はマ
ランゴニ対流の発生で大きな攪拌が見られたが、流下方
向に障害物がないため、滞留を生じることなく、速やか
に液が流下し、濡れ広がりも大きくならない。
ランゴニ対流の発生で大きな攪拌が見られたが、流下方
向に障害物がないため、滞留を生じることなく、速やか
に液が流下し、濡れ広がりも大きくならない。
【００３９】これに対し、本発明の実施例１及び２の伝
熱管は、谷部での吸収液が適度に滞留し、濡れ広がりが
大きく、且つ吸収液の攪拌効果が大きい。
熱管は、谷部での吸収液が適度に滞留し、濡れ広がりが
大きく、且つ吸収液の攪拌効果が大きい。
【００４０】図４は横軸に吸収液の散布量、縦軸に総括
伝熱係数をとって、本発明の実施例及び比較例の伝熱管
の伝熱性能を測定した結果を示すグラフ図である。な
お、図中のハッチングで囲んだ部分は比較例１〜７の総
括伝熱係数の範囲を示すものである。この図４から明ら
かなように、吸収液散布量０．０６ｋｇ／ｍ・ｓにおい
て比較した場合、実施例１及び２の伝熱管は比較例８の
平滑管の１．３５〜１．４５倍の性能を示し、比較例１
〜７よりも高い性能を示す。実施例２は実施例１よりも
谷部の深さが深く、吸収液の滞留時間が長くなっている
ため、約１０％程度性能が高くなっている。
伝熱係数をとって、本発明の実施例及び比較例の伝熱管
の伝熱性能を測定した結果を示すグラフ図である。な
お、図中のハッチングで囲んだ部分は比較例１〜７の総
括伝熱係数の範囲を示すものである。この図４から明ら
かなように、吸収液散布量０．０６ｋｇ／ｍ・ｓにおい
て比較した場合、実施例１及び２の伝熱管は比較例８の
平滑管の１．３５〜１．４５倍の性能を示し、比較例１
〜７よりも高い性能を示す。実施例２は実施例１よりも
谷部の深さが深く、吸収液の滞留時間が長くなっている
ため、約１０％程度性能が高くなっている。
【００４１】なお、本発明の実施例に示す伝熱管は銅製
であるが、鉄、ステンレス等の異種金属の伝熱管にも適
用が可能である。
であるが、鉄、ステンレス等の異種金属の伝熱管にも適
用が可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る吸収
器用伝熱管は、管軸方向に延びる複数個の山部及び谷部
を管周方向に交互に配置し、山部の頂部の曲率半径Ｒ1
と谷部の底部の曲率半径Ｒ2との比（Ｒ1／Ｒ2）を１よ
りも大きく設定し、且つ谷部の深さｄを１．５０〜２．
００ｍｍに設定し、谷部の深さｄと前記山部の管周方向
の山部ピッチＰとの比（ｄ／Ｐ）を０．１〜０．４に設
定し、谷部の底部の曲率半径Ｒ2と深さｄとの比（Ｒ2／
ｄ）を２．５〜６．０の大きさに設定しているので、吸
収液の攪拌（マランゴニ対流）を促進し、濡れ広がりを
大きくし、最適な吸収液の滞留を得ることができ、本発
明は優れた伝熱性能を示し、熱交換器のコンパクト化及
び高性能化には極めて有効である。
器用伝熱管は、管軸方向に延びる複数個の山部及び谷部
を管周方向に交互に配置し、山部の頂部の曲率半径Ｒ1
と谷部の底部の曲率半径Ｒ2との比（Ｒ1／Ｒ2）を１よ
りも大きく設定し、且つ谷部の深さｄを１．５０〜２．
００ｍｍに設定し、谷部の深さｄと前記山部の管周方向
の山部ピッチＰとの比（ｄ／Ｐ）を０．１〜０．４に設
定し、谷部の底部の曲率半径Ｒ2と深さｄとの比（Ｒ2／
ｄ）を２．５〜６．０の大きさに設定しているので、吸
収液の攪拌（マランゴニ対流）を促進し、濡れ広がりを
大きくし、最適な吸収液の滞留を得ることができ、本発
明は優れた伝熱性能を示し、熱交換器のコンパクト化及
び高性能化には極めて有効である。
【図１】本発明の実施例に係る吸収器用伝熱管の管軸直
角断面を表す断面図である。
角断面を表す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る吸収器用伝熱管の管軸直
角断面の一部を拡大して示す断面図である。
角断面の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】吸収性能を測定した性能評価装置の模式図を表
す。
す。
【図４】横軸に吸収液散布量、縦軸に総括伝熱係数をと
って、本発明の実施例に係る伝熱管と従来使用されてい
る伝熱管の総括伝熱係数を比較して示すグラフ図であ
る。
って、本発明の実施例に係る伝熱管と従来使用されてい
る伝熱管の総括伝熱係数を比較して示すグラフ図であ
る。
【図５】冷媒蒸気吸収時の吸収液のマランゴニ対流を表
す模式図である。
す模式図である。
【図６】平滑管における吸収液の流下状態を示す図であ
る。
る。
１０；吸収器伝熱管 １１；谷部 １２；山部 ｄ；谷部の深さ Ｐ；山部のピッチ Ｒ1；山部曲率半径 Ｒ2；谷部曲率半径
Claims (1)
- 【請求項１】 管軸方向に平行に延びる山部と谷部とが
管周方向に夫々ｎ個配置され、前記山部の頂部の曲率半
径をＲ1、谷部の底部の曲率半径をＲ2、前記谷部の深さ
をｄ、前記山部の頂部の外接円直径をＤとしたとき、Ｐ
＝πＤ／ｎで与えられる山部ピッチＰに対する谷部深さ
ｄの比ｄ／Ｐが０．１乃至０．４、ｄが１．５０乃至
２．００ｍｍ、Ｒ2／ｄが２．５乃至６．０、Ｒ1／Ｒ2
が１以上であることを特徴とする吸収器用伝熱管。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31386193A JP3315785B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 吸収器用伝熱管 |
| US08/357,275 US5590711A (en) | 1993-12-14 | 1994-12-13 | Heat transfer tube for absorber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31386193A JP3315785B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 吸収器用伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167530A true JPH07167530A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3315785B2 JP3315785B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=18046395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31386193A Expired - Fee Related JP3315785B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 吸収器用伝熱管 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5590711A (ja) |
| JP (1) | JP3315785B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6098420A (en) * | 1998-03-31 | 2000-08-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Absorption chiller and heat exchanger tube used the same |
| CN106075940A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-09 | 佛山科学技术学院 | 中央循环管式蒸发器 |
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| JPH09152290A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 吸収式冷凍機 |
| US5714678A (en) * | 1996-11-26 | 1998-02-03 | American Air Liquide Inc. | Method for rapidly determining an impurity level in a gas source or a gas distribution system |
| CN1091244C (zh) * | 1997-01-27 | 2002-09-18 | 株式会社神户制钢所 | 一种吸收器用传热管 |
| JPH10267460A (ja) * | 1997-01-27 | 1998-10-09 | Kobe Steel Ltd | 吸収器用伝熱管 |
| US6589600B1 (en) | 1999-06-30 | 2003-07-08 | General Electric Company | Turbine engine component having enhanced heat transfer characteristics and method for forming same |
| US6537619B2 (en) | 2001-04-13 | 2003-03-25 | General Electric Company | Method of salvaging castings with defective cast cooling bumps |
| US7096931B2 (en) * | 2001-06-08 | 2006-08-29 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Increased heat exchange in two or three phase slurry |
| JP3992106B2 (ja) * | 2004-01-16 | 2007-10-17 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 界面を有する二流体に発生する界面張力差対流を利用した駆動方法と駆動機構 |
| US20080236803A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Wolverine Tube, Inc. | Finned tube with indentations |
| US8286594B2 (en) * | 2008-10-16 | 2012-10-16 | Lochinvar, Llc | Gas fired modulating water heating appliance with dual combustion air premix blowers |
| US8517720B2 (en) * | 2008-10-16 | 2013-08-27 | Lochinvar, Llc | Integrated dual chamber burner |
| US8844472B2 (en) | 2009-12-22 | 2014-09-30 | Lochinvar, Llc | Fire tube heater |
| US9097436B1 (en) | 2010-12-27 | 2015-08-04 | Lochinvar, Llc | Integrated dual chamber burner with remote communicating flame strip |
| CA2746285C (en) | 2011-03-31 | 2018-01-23 | Nova Chemicals Corporation | Furnace coil fins |
| CA2738273C (en) | 2011-04-28 | 2018-01-23 | Nova Chemicals Corporation | Furnace coil with protuberances on the external surface |
| US9464805B2 (en) | 2013-01-16 | 2016-10-11 | Lochinvar, Llc | Modulating burner |
| WO2020220256A1 (zh) * | 2019-04-30 | 2020-11-05 | 清华大学 | 一种防止蒸汽穿透的隔压装置 |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
| US3273599A (en) * | 1966-09-20 | Internally finned condenser tube | ||
| DE347773C (de) * | 1917-10-27 | 1922-01-26 | Jacob Geb | Metallschlauch und Verfahren zur Abdichtung von Metallschlaeuchen |
| US3217799A (en) * | 1962-03-26 | 1965-11-16 | Calumet & Hecla | Steam condenser of the water tube type |
| US3177936A (en) * | 1963-06-05 | 1965-04-13 | Walter Gustave | Fluted heat exchange tube with internal helical baffle |
| US3875997A (en) * | 1970-06-30 | 1975-04-08 | Atomic Energy Authority Uk | Tubular heat transfer members |
| US3779312A (en) * | 1972-03-07 | 1973-12-18 | Universal Oil Prod Co | Internally ridged heat transfer tube |
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| SE458717B (sv) * | 1986-11-17 | 1989-04-24 | Sandvik Ab | Cylinder foer vaermevaexlare |
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| US4827074A (en) * | 1988-04-08 | 1989-05-02 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. | Method of thermally decomposing hydrocarbon and thermal decomposition tube |
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| US5353865A (en) * | 1992-03-30 | 1994-10-11 | General Electric Company | Enhanced impingement cooled components |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP31386193A patent/JP3315785B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-12-13 US US08/357,275 patent/US5590711A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3315785B2 (ja) | 2002-08-19 |
| US5590711A (en) | 1997-01-07 |
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