JPH0961082A - 空冷式吸収器用伝熱管 - Google Patents

空冷式吸収器用伝熱管

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JPH0961082A
JPH0961082A JP23600095A JP23600095A JPH0961082A JP H0961082 A JPH0961082 A JP H0961082A JP 23600095 A JP23600095 A JP 23600095A JP 23600095 A JP23600095 A JP 23600095A JP H0961082 A JPH0961082 A JP H0961082A
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JP
Japan
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groove
heat transfer
transfer tube
tube
air
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Pending
Application number
JP23600095A
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English (en)
Inventor
Yasutoshi Mori
康敏 森
Koji Yamamoto
孝司 山本
Hajime Yatsuhashi
元 八橋
Osayuki Inoue
修行 井上
Akiyoshi Suzuki
晃好 鈴木
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.)
Ebara Corp
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Ebara Corp
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空冷式吸収器用伝熱管において、特に低流量
域での吸収液の保持力と攪拌力を向上させ、これにより
熱伝達および物質伝達を向上させて空冷式吸収器の性能
を向上させる。 【解決手段】 内壁に沿ってLiBr(臭化リチウム)
溶液等の吸収液を流下させると共に、管内に水蒸気を通
し、管外にフィンを装着し、これを空気等の冷却用媒体
で冷却することにより、前記吸収液に水蒸気を吸収させ
る吸収器用伝熱管において、管内に形成された溝が、そ
の溝形成方向に対して直角の断面において左右非対称形
状であり、溝底平面と溝の両側面との成す角度θ1 とθ
2 のいずれか一方が70°〜 110°の範囲で他の一方より
小さな角度を有し、螺旋溝のねじれ角が15°〜45°、そ
の溝ピッチがP=0.4 〜 4.0(mm)、溝の溝深さ(H)
がH=0.3 〜 0.7mmであることを特徴とする内面溝付伝
熱管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機や吸収
ヒートポンプ等に用いられる空冷式吸収器用伝熱管に関
し、特に管内を液膜状で流下する吸収液の攪拌力と保持
力を向上させ、かつ吸収液と水蒸気の接触時間を大幅に
増加させ、熱伝達性能と吸収液の水蒸気吸収効率を高め
た空冷式吸収器用伝熱管に関する。
【0002】
【従来の技術】吸収冷凍機や吸収ヒートポンプ等におけ
る吸収器は、蒸発器で発生させた水蒸気を高濃度の臭化
リチウム(LiBr)のような吸収液に吸収させ、発生
する吸収熱を伝熱管を通して除去するように構成されて
いる。例えば空冷式吸収器の場合、垂直に配置した伝熱
管の内側(内壁)に吸収液を流下させて水蒸気と接触さ
せ、伝熱管外面に密着させた放熱フィンを空気等の冷却
用媒体を用いて冷却することで管内を液膜状で流下する
吸収液の吸収熱を除去し、吸収液に水蒸気の水分を吸収
させるようになっている。
【0003】このような空冷式吸収器に使用される伝熱
管の公知例として、特開昭64-3474号公報あるいは特開
昭64-3475 号公報などがある。特開昭64-3474 号公報は
管内に管軸に対して垂直な溝を多数形成したもので吸収
液の攪拌能力を向上させたものであり、特開昭64-3475
号公報は管軸に垂直なフィンを管内に形成し、そのフィ
ンに切り欠きを設けたもので吸収液を円周方向と管軸に
沿った方向に分配し吸収液の物質伝達率の向上を図った
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の空冷式吸収器用
伝熱管は形状的には管軸に対して垂直な方向に環状のフ
ィンまたは溝を管内に形成したもので、主に吸収液の攪
拌能力に主眼をおいたものが中心であった。しかしなが
らこれらの伝熱管は溝あるいはフィンを管軸に対して垂
直またはそれに近い方向に形成するため、吸収器が僅か
でも傾くと管内で吸収液のドライアウトが発生し、伝熱
管の性能が極端に低下する。
【0005】またこのような環状の溝は吸収液の流量が
ある程度多い時には十分な吸収液攪拌能力を発生させる
が、実際には伝熱管一本当たりに流す吸収液の流量は非
常に少ないため(0.07kg/m・s程度)フィン上での吸
収液の流速が遅くなり吸収液攪拌能力が低下する。
【0006】さらにこのような環状の溝あるいはフィン
を伝熱管内に形成するためには管内を切削加工するか、
あるいは条に溝付け加工した後、溶接により管状に成形
する以外に方法が無く、切削で加工する場合、製造時に
発生する切り屑の処理や形成するフィンが高い(1〜3
mm)ため切削油の洗浄が困難であり、また内面を切削加
工するために加工速度の向上が望めずコストが高くなる
といった問題点があった。また溶接により溝付け加工し
た条を管に成形する場合、加工速度の点では問題無い
が、製造時に管軸に平行に発生するビード(溶接跡)に
よって吸収液がビードに沿って流れてしまい溝を形成し
てもその効果がほとんど現れないといった問題点があ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに種々検討の結果、本発明は低流量時の吸収液攪拌能
力と吸収液保持力を兼ね備え、且つ加工性に優れた外径
が15〜31mmの伝熱管を提供するものである。
【0008】即ち本発明の内面溝付伝熱管は、内壁に沿
って吸収液を流下させると共に、管内に水蒸気を通し、
管外にフィンを装着し、これを空気等の冷却用媒体で冷
却することにより、前記吸収液に水蒸気を吸収させる吸
収器用伝熱管において、管内に形成された溝が、その溝
形成方向に対して直角の断面(以下溝直角断面という)
において左右非対称形状であり、溝底平面と溝の両側面
との成す角度θ1 とθ2 のいずれか一方が70°〜 110°
の範囲で他の一方より小さな角度を有し、螺旋溝のねじ
れ角が15°〜45°、その溝ピッチがP=0.4 〜 4.0(m
m)、溝の溝深さ(H)がH=0.3 〜 0.7mmであること
を特徴とするものであり、この際管内面に溝を形成した
伝熱管の外径(Do)を15mm〜31mmとするのは有効であ
る。なお本発明でいう吸収液としては、例えばLiBr
(臭化リチウム)溶液等を用いることができる。
【0009】図1は本発明に係る左右非対称の溝直角断
面を有する伝熱管の溝形状を示した部分断面図である。
このように溝直角断面を左右非対称にすることにより図
1に示すように溝の一方の側面(MR)と溝底平面のな
す角度θ1 を70°前後まで起こすことができる。通常左
右対称の溝形状では加工上の問題からこのθ1 の角度は
110°〜 115°が限界であり、θ1 をこれより小さくす
ると溝付けプラグの破損や拡管時に溝形状が変形するな
どの問題がある。
【0010】しかしながら本発明に係る溝形状は左右非
対称であるためにθ1 を70°前後まで起こしてもθ2
140°以上の角度にすることにより実質的な山頂角αの
値を30°以上に設定することが可能であり、従来発生し
ていた加工上の問題を解決することができる。
【0011】またθ1 の角度を70°前後まで起こすこと
により、低流量域においては溝の一方の側面(MR)上
での吸収液の保持力を飛躍的に増大させ、高流量域にお
いては角度θ1 を70°近くまで起こしているために従来
形状よりも液膜攪拌能力に優れた伝熱管を提供できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について説
明する。溝付プラグを用い転造加工により、外径15、1
9、25、31mmの溝付管を作成した。この伝熱管の溝形状
は図1に示したとおりであり、内面に形成されている溝
の各寸法値はすべて本発明の範囲内である。
【0013】図2に本発明に関する伝熱管と、従来型の
θ1 =θ2 = 115°で左右対称の溝を管内に形成した伝
熱管の物質伝達率を、吸収式伝熱管評価装置で測定した
結果を示す。なお図中横軸の液膜流量は次式で求めた。
【0014】測定のために試作した伝熱管の寸法は、従
来型の三角山伝熱管が外径19mm、山高さH=0.3mm 、溝
ピッチP=0.6mm 、溝ねじれ角15°、θ1 =θ2 = 115
°であり、本発明伝熱管は外径19mm、山高さH=0.3mm
、溝ピッチP=0.6mm 、溝ねじれ角15°で一定とし、
溝の両側面と溝底平面の成す角度をそれぞれθ1 =70
°、θ2 = 140°;θ1 =80°、θ2 = 130°;θ1
90°、θ2 = 120°;θ1= 100°、θ2 = 110°と変
化させたものである。
【0015】図2から従来型の溝付伝熱管と比較して本
発明に関する伝熱管の性能は全流量域において向上して
おり、特に低流量域での性能向上が顕著であった。即ち
本発明に関する伝熱管は特に低流量域において安定した
性能を有している。これは本発明において、伝熱管内面
に形成されている溝が溝直角断面において左右非対称形
状であることに起因する。
【0016】ここでこの点に関して図3を用いて説明す
る。図3は本発明における溝直角断面、即ち伝熱管の管
軸に平行な断面を示したもので、溝の一方の側面(ML
1 )と溝底平面の成す角度が90°前後まで起きているの
で特に吸収液の流量が少なくなった時に、この溝の側面
(ML1 )上での吸収液の保持力が、上記角度が90°よ
り大きい他の形状のものと比較して大きくなり、吸収液
が形成された溝にそって順次流れ有効伝熱面積の増大に
伴って性能が向上する。
【0017】図4は図3と同様、本発明における伝熱管
の管軸に平行な断面を示したもので、溝の一方の側面
(ML2 )と溝底平面の成す角度を70°前後まで起こす
ことにより吸収液の保持力が飛躍的に増大し、少流量時
における吸収液の流路をほぼ完全にコントロールでき
る。従って溝の側面(ML2 )上での吸収液の攪拌が促
進され熱伝達率と物質伝達率が向上する。
【0018】図5は従来の伝熱管の管軸に沿った断面を
示したもので、溝の一方の側面(ML3 )と溝底平面の
成す角度が加工上の理由から 110°以上になるため低流
量域での吸収液の保持力が小さくなり、溝の側面(ML
3 )上での液膜保持が困難になる。従って吸収液の液膜
切れの発生により有効伝熱面積が減少し性能が低下す
る。
【0019】表1は外径15、19、25、31mmの各内面溝付
管において、山高さH=0.3mm 、溝ピッチP=0.6mm 、
溝の両方の側面と溝底平面の成す角度をそれぞれθ1
90°、θ2 = 130°で一定にし、溝ねじれ角を10°〜50
°まで変化させた時の性能値を示したものである。いず
れの管においてもねじれ角10°の場合の物質伝達率の性
能値を 100とした相対値で示した。表1より各溝付管の
性能は15°〜45°の間で良好な性能を維持しているのが
わかる。
【0020】
【表1】
【0021】表2は外径15、19、25、31mmの各内面溝付
管において、溝ピッチP=0.6mm 、溝の両方の側面と溝
底平面の成す角度をそれぞれθ1 =90°、θ2 = 130
°、溝ねじれ角15°で一定にし、山高さ(H)を 0.1〜
0.9mm まで変化させた時の性能値を示したものである。
いずれの管においても山高さ0.1mm の場合の物質伝達率
の性能値を 100とした相対値で示した。この表2による
山高さが0.3mm より小さいと吸収液の膜厚より低くなっ
てしまい吸収液で溝部が埋まるために水蒸気と吸収液の
接触面積が減少し、伝熱性能の低下をまねいてしまう。
また 0.7mmより高くなると吸収液の膜厚よりも山が高く
なりすぎるため山全体を吸収液で濡らすことが困難にな
るために性能が低下しているのがわかる。
【0022】
【表2】
【0023】表3は外径15、19、25、31mmの各内面溝付
管において、溝の両方の側面と溝底平面の成す角度をそ
れぞれθ1 =90°、θ2 = 130°、溝ねじれ角15°、山
高さH=0.3mm で一定にし、溝ピッチを 0.2〜4.2mm ま
で変化させた時の性能値を示したものである。いずれの
管においても溝ピッチを0.2mm の場合の物質伝達率の性
能値を 100とした相対値で示した。表3によれば溝ピッ
チが0.4mm より小さいと溝部における吸収液の膜厚が厚
くなり熱抵抗の増大に伴って性能の低下をまねいてしま
い、4.0mm より大きくなると管内で頻繁に吸収液の液膜
切れが発生し、有効伝熱面積の減少に伴い性能が低下し
ている。
【0024】
【表3】
【0025】以上の結果より本発明の内面溝付伝熱管は
優れた吸収液の保持力と液膜攪拌能力を有し、吸収液の
各流量全域において従来品より優秀な性能を示すことが
判明した。
【0026】
【発明の効果】本発明の内面溝付伝熱管によれば、その
内壁面に連続する複数の溝を設け、その溝形状を溝直角
断面において左右非対称形にし、溝の一方の側面と溝底
平面とのなす角度が他の一方より小さな角度を有する溝
側面で吸収液の流れを保持するように設置することによ
って特に低流量域での優れた吸収液の保持力と攪拌力を
あわせ持ち、これにより熱伝達および物質伝達が向上す
るので空冷式吸収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】本発明に係わる左右非対称の要部溝直角断面
図。
【図2】従来品と本発明による伝熱管の各吸収液流量に
おける物質伝達率を示す線図。
【図3】本発明による伝熱管の管軸に平行な部分断面
図。
【図4】本発明による他の伝熱管の管軸に平行な部分断
面図。
【図5】従来品の管軸に平行な部分断面図。
【符号の説明】
α 山頂角 P 溝ピッチ H 山高さ MR、ML1 、ML2 、ML3 溝の一方の側面 θ1 溝の一方の側面と溝底平面の成す角度 θ2 溝の他方の側面と溝底平面の成す角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八橋 元 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 井上 修行 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 鈴木 晃好 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁に沿って吸収液を流下させると共
    に、管内に水蒸気を通し、管外にフィンを装着し、これ
    を空気等の冷却用媒体で冷却することにより、前記吸収
    液に水蒸気を吸収させる吸収器用伝熱管において、管内
    に形成された溝が、その溝形成方向に対して直角の断面
    において左右非対称形状であり、溝底平面と溝の両側面
    との成す角度θ1 とθ2 のいずれか一方が70°〜 110°
    の範囲で他の一方より小さな角度を有し、螺旋溝のねじ
    れ角が15°〜45°、その溝ピッチがP=0.4 〜 4.0(m
    m)、溝の溝深さ(H)がH=0.3 〜 0.7mmであること
    を特徴とする内面溝付伝熱管。
  2. 【請求項2】 管内面に溝を形成した伝熱管の外径(D
    o)が15mm〜31mmである請求項1に記載された内面溝付
    伝熱管。
JP23600095A 1995-08-22 1995-08-22 空冷式吸収器用伝熱管 Pending JPH0961082A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102527202A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 肖天存 一种含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺及其设备

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