JPH09280783A - 熱交換管 - Google Patents

熱交換管

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JPH09280783A
JPH09280783A JP11302496A JP11302496A JPH09280783A JP H09280783 A JPH09280783 A JP H09280783A JP 11302496 A JP11302496 A JP 11302496A JP 11302496 A JP11302496 A JP 11302496A JP H09280783 A JPH09280783 A JP H09280783A
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JP
Japan
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tube
heat transfer
flow
twisted plate
fluid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11302496A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Kawaguchi
勲 川口
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP11302496A priority Critical patent/JPH09280783A/ja
Publication of JPH09280783A publication Critical patent/JPH09280783A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • 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
    • F28F1/40Tubular 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラその他各種熱交換器に使用される伝熱
管に関するもので、管内を流体が流れる時に管内面に形
成される境界層を剥離して熱伝達の低下を防ぎ伝熱効率
の向上を図ることを目的としている。 【解決手段】 被加熱物流体aが管内を流れる管1の長
手方向管路内に上下を支持金具4で支持したねじれ板2
が回転可能に軸支され、ねじれ板2の中心軸3が、上下
に設けた支持金具4の中心部に設けた嵌合部に嵌入され
ている。そして流体aが下方から流れてこのねじれ板2
の部分に達すると、流れの方向を変えられ、管内を旋回
して流れ、管1の内壁に押付けられるようになり、管内
面の形成された境界層を剥離させ、その発達を防ぐ。一
方ねじれ板2は流体の流れaによって力を受け、その大
きさが軸受け部の摩擦力より大きくなるとねじれ板2は
回転しはじめ、流体aの流れを攪拌し、旋回作用と合せ
て境界層の剥離を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラその他各種
の熱交換器に使用される伝熱管やその性能改良のために
行なわれる研究に供する試験装置の伝熱管の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ボイラその他各種熱交換器に使用される
管は一般に鋼管や合金の管が使用される。
【0003】従来のこの種熱交換器用管の1例として図
6及び図7に示すものがある。図6は縦断面図、図7は
図6のVII −VII 線横断面図である。
【0004】本例は管そのままを伝熱管として使用した
もので、管1の内部に被加熱物の流体aが流れており、
管1は外側から火炎や高温のガスその他からの熱bによ
って加熱されている条件になっているものである。
【0005】そして本例では、流体aが管1の中を流れ
る時、管の内表面には境界層が形成される。
【0006】そしてその境界層が熱伝達を阻害して伝熱
の効率を下げているためにより多くの伝熱面積が必要と
なっている。しかしながら本例は境界層を剥離させるた
めの対策は何も施されていない。
【0007】つぎに従来の熱交換器用に使用される管の
別例として、管内面の前記境界層を剥離させる手段とし
て図8及び図9に示すもの、又は図10及び図11に示
すものがある。
【0008】図8、図9に示すものは、管路にねじれ板
を設けた伝熱管で、図8は縦断面図、図9は図8のIX−
IX断面図である。
【0009】本例の場合は管1路内にねじれ板15を軸
長手方向に配設固定し、管内を流れる被加熱物の流体a
の流れの主流を旋回させるものである。
【0010】そしてこれにより管内面の境界層の発達を
抑制すると共に流れの主流を管の内面に接触させるもの
である。
【0011】また、さらに従来技術の別例として図1
0、図11に示すものがある。図10は伝熱管の縦断面
図、図11は図10のXI−XI断面図である。
【0012】本例の場合は、管内を流れる被加熱物の流
体aの主流を攪乱させるものの例として管路に一定の間
隔で支持棒10に円板11を配置固設したものである。
【0013】そして本例も前述の図8、図9の場合と同
様に、境界層の発達を抑制すると共に流れの主流を管の
内面に接触させるような対策を行っているものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
従来技術のうち、図6、図7に示す第1の従来例のもの
は、流体が管内を流れる時、管の内表面に境界層が形成
されその境界層が熱伝達を阻害して伝熱効率を低下させ
る不具合がある。
【0015】また図8、図9に示す第2の従来例の場合
及び図10、図11に示す第3の従来例の場合には、境
界層を剥離して管内面の熱伝達の低下を防ぐためには効
率が悪く、装置の大型化を必要とする等の不具合があっ
た。
【0016】本発明は上記各不具合点を解消した新たな
熱交換管を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明の熱交換管は、被加熱物流体を管内
に流過させる熱交換器等に使用される管の管内の長手方
向に、ねじれ板を回転可能に保持したことを特徴として
いる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下図面により本発明の最適と思
われる実施の形態について説明する。図1〜図3は本発
明の1例に係る伝熱管を示しいずれも管の内部に回転す
るねじれ板を取付けた状態図で、図1は縦断面図、図2
は図1のII−II断面図、図3は図1のIII −III 断面図
である。
【0019】なお、図1は管の縦断面であるが、完全な
断面図にはなっていない。それはねじれ板の形状を分り
易くするためにねじれ板と中心の軸を断面として示して
いないからである。
【0020】また、本図はねじれ板の下部の支持部を示
しているが、上部の支持部も同様の構造である。
【0021】これらの図において、回転するねじれ板は
ねじれ板2と中心軸3そして支持金具4から構成されて
おり、支持金具4の中心部には中心軸の軸受になる嵌合
部が設けられている。
【0022】図2はこの支持金具4の取付部の図1のII
−II断面における横断面図を示しているが、中心軸の軸
受けになる部分と管の内面周囲の取付け部以外は空間に
なっており、この部分が流体aの通路である。
【0023】また図3におけるねじれ板2の幅は全体が
回転しても管1の内面に当らない程度に、適度の隙間が
生じる大きさに作られるものである。
【0024】流体aが下方から流れてこのねじれ板の部
分に達するとねじれ板2によって流れの方向が変えら
れ、管内を旋回して流れる事から管の内壁に押付けられ
る格好となって境界層を剥離させ、その発達を防げる事
になる。
【0025】一方ねじれ板2は流体の流れaによって力
を受ける事になりその大きさが軸受け部の摩擦力より大
きくなるとねじれ板2は回転し始める。
【0026】ねじれ板2が回転すると流体の流れは攪拌
されるため、ねじれ板2による旋回の作用と合せて境界
層は大きく発達する前に剥離する結果となる。
【0027】つぎに、ボイラやその他の排ガス煙道に設
置した空気加熱器や給水加熱器等の熱交換器について説
明すると、図4は煙道に熱交換器を配置した時の横断面
図、図5は図4のV−V矢視図である。
【0028】これらの図において、高温の排ガスgは煙
道のケーシング21の内部を流れており、その排ガスの
残熱を回収するために空気加熱器その他の熱交換器を煙
道部に設置するが、煙道の断面全体をカバーするために
入口のヘッダー22から伝熱管23は何本かに枝分れし
て配管される。
【0029】その状態を図5に示すが、本例では伝熱管
23は8本に分岐している。
【0030】そしてそれぞれの管も煙道のガスの流れ方
向に何段かにつづら折りの様な形で配管して必要な伝熱
面積を確保している。本発明の伝熱管はこの煙道内の垂
直に配置された伝熱管23の部分に使用されるものであ
る。
【0031】つぎに本発明の作用を要約すると次のとお
りである。即ち、伝熱管内面に生ずる境界層による熱伝
達の低下を防ぐために、管1の内面に形成する境界層を
出来るだけ剥離させて、流体aの主流を直接管1の内面
に接触させようとするものである。
【0032】そしてその結果管内面の熱伝達を促進さ
せ、少ない伝熱面積で必要な熱交換を可能とし、熱交換
器の小型化を図るものである。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
熱管内面の境界層を剥離させて管内面の熱伝達を促進さ
せる。言いかえると、より少い伝熱面積で必要な熱交換
ができるものである。
【0034】そして図4、図5に示すような大型の熱交
換器では多数の伝熱管が必要になるので伝熱効率を上昇
させて伝熱管の本数を減少させる事が出来、熱交換器の
小型化及び資材の削減を図る事ができる。
【0035】一般に円管を使用した熱交換器を使用する
事は非常に多いので伝熱面積を減少させる事のメリット
は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の1例に係る伝熱管の縦断
面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1のIII −III 断面図である。
【図4】煙道に熱交換器を配置したときの横断面図であ
る。
【図5】図4のV−V矢視図である。
【図6】従来技術の1例に係る管の縦断面図である。
【図7】図6のVII −VII 断面図である。
【図8】従来技術の別例に係る管路にねじれ板を設けた
伝熱管の縦断面図である。
【図9】図8のIX−IX断面図である。
【図10】従来技術のさらに別の例に係る管路に一定の
間隔で円板を配置した伝熱管の縦断面図である。
【図11】図10のXI−XI断面図である。
【符号の説明】
1 管 2 ねじれ板 3 中心軸 4 支持金具 21 煙道のケーシング 22 ヘッダー 23 伝熱管 24 配管 a 流体の流れ b 熱の流れ g 排ガスの流れ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加熱物流体を管内に流過させる熱交換
    器等に使用される管の管内の長手方向に、ねじれ板を回
    転可能に保持したことを特徴とする熱交換管。
JP11302496A 1996-04-11 1996-04-11 熱交換管 Withdrawn JPH09280783A (ja)

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