JPH10318691A

JPH10318691A - 流下液膜式蒸発器用伝熱管

Info

Publication number: JPH10318691A
Application number: JP3078998A
Authority: JP
Inventors: 宏行 ▲高▼橋; Hiroyuki Takahashi; Hiroyuki Kijima; 広行木島; Chikara Saeki; 主税佐伯
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】外表面積が大きいと共に、冷媒の濡れ拡がり
性が優れた流下液膜式蒸発器用伝熱管を提供する。【解決手段】流下液膜式蒸発器用伝熱管は、管本体１
と、この管本体の外面に設けられ管軸方向に直交又は傾
斜する方向に延びるフィン２と、フィン２に交差する方
向に延びフィンを切り欠く切欠部４とを有する。切欠部
４の深さはフィン２の高さと実質的に同一である。ま
た、フィンは管軸方向のピッチが０．６２乃至１．２７
ｍｍであり、切欠部の管周方向のピッチが０．５０乃至
０．９ｍｍであり、フィンの高さが０．２乃至０．４ｍ
ｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸収冷凍機等の流下
液膜式蒸発器に組み込むのに好適の流下液膜式蒸発器用
伝熱管に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷温水機等の流下液膜式蒸発器で
は、伝熱管の外周面に冷媒を流下させて、管内を通流す
る例えば水と前記冷媒との間で熱交換させ、管内の水を
冷却している。伝熱管に接触した冷媒は、伝熱管表面を
濡れ拡がり、低い圧力で蒸発して伝熱管の伝熱面から熱
を奪うことにより、伝熱管内部の水を冷却する。また、
伝熱管の表面に濡れ拡がった冷媒が蒸発する際に、伝熱
管から気化熱を奪うため、効率的に管内の水等を冷却す
ることができる。従って、伝熱性能が良好な高性能の伝
熱管を得るためには、冷媒と伝熱管との接触面積（即
ち、伝熱面の面積）を可及的に増大させることが必要で
ある。

【０００３】冷媒と伝熱管との接触面積を増大させるた
めには、伝熱管の外表面積を増大させること及び伝熱管
表面での冷媒の濡れ拡がり性を良好にすることが必要で
ある。

【０００４】そこで、管外面に円周方向に延びるフィン
を設け、このフィンの先端周方向に所定のピッチで割れ
を設け、先端側が微小な間隔で分割された滴下液分散用
伝熱管が提案されている（特開昭６２−２０６３５６号
公報）。このフィンのピッチは０．５乃至１．５ｍｍ、
フィンの高さが０．５乃至２ｍｍ、フィンの割れピッチ
が２ｍｍ以下、フィンの割れ深さが２ｍｍ以下である。

【０００５】また、フィンの頂部にフィンに沿って溝部
を形成した流下液膜式蒸発器用伝熱管が提案されている
（特開平７−７１８８９号公報）。このフィンは管軸方
向の１ｍ当たりに９０５乃至１１０２列設けられてお
り、フィンの高さが０．２乃至０．８ｍｍであり、前記
切欠部は管周方向に０．５乃至１．０ｍｍのピッチで設
けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−２０６３５６号公報に開示された伝熱管では、フ
ィン高さが高いため、フィンに散布された冷媒が、フィ
ンの円周方向に所定ピッチで設けた割れに引き込まれる
まえに、フィン間の溝に引き込まれてしまい、冷媒が所
定の割れに落ちず、そのため濡れ拡がりが少なく、かつ
冷媒が管壁を濡らさず、落下しやすくなる。また、フィ
ン先端が鋭利になっているため、冷媒がフィン壁面全体
に濡れ拡がりにくく、伝熱管上部では特に濡れ拡がり性
が悪くなるという難点がある。

【０００７】更に、特開平７−７１８８９号公報に開示
された伝熱管では、フィンの頂部に溝部を形成してフィ
ン先端が２分割されていることにより、フィン間の溝部
へ冷媒が広がりにくく、濡れ拡がり性が低いという欠点
がある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、外表面積が大きいと共に、冷媒の濡れ拡が
り性が優れた流下液膜式蒸発器用伝熱管を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る流下液膜式
蒸発器用伝熱管は、管本体と、この管本体の外面に設け
られ管軸方向に直交又は傾斜する方向に延びるフィン
と、前記フィンに交差する方向に延び前記フィンを切り
欠く切欠部とを有する流下液膜式蒸発器用伝熱管におい
て、前記切欠部の深さは前記フィンの高さと実質的に同
一であることを特徴とする。

【００１０】この流下液膜式蒸発器用伝熱管において、
前記フィンは管軸方向のピッチが０．６２乃至１．２７
ｍｍであり、前記切欠部の管周方向のピッチが０．５０
乃至０．９ｍｍであり、前記フィンの高さが０．２乃至
０．４ｍｍであることが好ましい。

【００１１】本発明においては、切欠部の深さがフィン
の高さと実質的に同一であるので、切欠部の底部と、フ
ィン間の溝の底部とが同一面上にあり、このため、冷媒
の管軸方向への濡れ拡がり性が極めて優れたものとな
る。

【００１２】フィンの高さが０．２乃至０．４ｍｍであ
ることが好ましい。フィンの高さを０．２乃至０．４ｍ
ｍにすることで、伝熱管に向けてその上方から散布した
冷媒がフィン溝に引き込まれるが、フィン高さが０．４
ｍｍを超えると、滴下液が管周方向へ廻り込みやすくな
り、管軸方向への濡れ拡がり性が悪くなる。一方、フィ
ン高さが０．２ｍｍ未満の場合は、管円周方向への濡れ
拡がり性が悪くなる。このため、フィン高さは０．２乃
至０．４ｍｍにすることが好ましい。

【００１３】フィンの管軸方向のピッチは、０．６２乃
至１．２７ｍｍであることが好ましい。このフィンピッ
チが０．６２ｍｍ未満であると、フィン溝に冷媒が引き
込まれずに、冷媒が流れてしまいやすく、濡れ性が悪く
なる。逆に、フィンピッチが１．２７ｍｍを超えると、
フィン間の溝に冷媒が引き込まれるものの、冷媒が管円
周方向に速く流れてしまいやすく、フィン底面を濡らす
ことなく、流れ落ちてしまうことが多い。このため、フ
ィンピッチは０．６２乃至１．２７ｍｍであることが好
ましい。

【００１４】切欠部の管円周方向のピッチが０．９ｍｍ
を超えると、伝熱管の下部では濡れ広がるものの、管の
上部では、フィン間の溝の冷媒は、切欠部に引き込まれ
る前に、フィン間の溝に沿って管下方に流れ落ちやす
く、管上部での濡れ拡がり性が低下する。即ち、切欠部
の効果が伝熱管下部でしか得られない。また、切欠部の
管周方向のピッチを０．５０ｍｍ未満にすると、ピッチ
が細かすぎるため、冷媒が管軸方向に入り込みにくく、
このため、フィン間の溝にある冷媒がフィン間の溝に沿
って管周方向に流れ落ちやすくなり、管軸方向への濡れ
広がり性が低下する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施
例に係る伝熱管の外表面の一部を示す斜視図である。管
本体１の外表面に、管軸方向に垂直又は管軸方向に傾斜
して延びるフィン２が管軸方向に所定のピッチで形成さ
れている。このフィン２の高さはＨ、フィン２の管軸方
向のピッチはＰである。また、このフィン２に交差する
ようにして、管軸方向に延びる切欠部４が設けられてい
る。この切欠部４の管円周方向のピッチはＱである。

【００１６】そして、本実施例においては、このフィン
２の高さＨと、フィンに設けた切欠部４の深さが実質的
に同一である。このため、フィン２間に形成される溝３
の底部と、フィン２に設けた切欠部４の底部とが同一の
高さにあり、その間に段差がない。

【００１７】このように、本実施例においては、溝３の
底部と切欠部４の底部との間に段差がないので、管外表
面に滴下した冷媒は、管円周方向と共に、管軸方向にも
濡れ拡がり、極めて高い伝熱効率が得られる。

【００１８】なお、本発明は、銅又は銅合金管、鉄管、
及びチタン管等、種々の材質の伝熱管に適用することが
でき、いずれも同様の効果を奏する。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の効果を実証するために行った
試験の結果について説明する。

【００２０】第１実施例ＪＩＳ・Ｈ３３００・Ｃ１２０１Ｔのリン脱酸銅管を使
用し、その外面にフィンを形成した。なお、内面は平滑
のままである。実施例の伝熱管は、フィン形成前の伝熱
管の外径が１６ｍｍ、厚さが１．０ｍｍである。フィン
数は１インチ当たり２６山であり、フィン高さは０．３
ｍｍである。フィンの切欠部のピッチは０．６２ｍｍで
ある。また、フィン高さは切欠部の深さと同一である。

【００２１】比較例の伝熱管は、フィン高さが０．５ｍ
ｍであり、フィンの尖端部には、特開平７−７１８８９
号公報に記載されたように、フィンの長手方向に延びる
溝が形成されている。この溝の内面は、底部と側面部と
が９０°に直交している。その他の条件は実施例と同様
である。また、フィン切欠部のピッチは０．６２ｍｍで
ある。

【００２２】これらの伝熱管について、濡れ拡がり性を
調べた。図３（ａ）は、濡れ拡がり性の試験装置を示す
模式図である。供試管表面の脱脂を十分に行うため、ト
リクロロエタンに１時間浸漬し、更に酸化雰囲気で２０
０℃に１時間加熱する熱処理を行った。供試管１０を軸
方向を水平にして設置し、ピペット７を管１０の略中央
部の上方２０ｍｍの位置にその先端が配置されるように
固定した、このピペット７にはインクで着色した水８が
装入されており、コック９を調節することにより供試管
１０上に着色した水８を２ｃｃ滴下した。その後、図３
（ｂ）に示す供試管１０の周方向の８カ所の位置Ｐ１乃
至Ｐ８での濡れ拡がり長さを測定し、平均濡れ長さを算
出した。

【００２３】この平均濡れ長さは、比較例の場合は１０
０ｍｍであるのに対し、本実施例の伝熱管の濡れ長さは
１５０ｍｍであり、本実施例の場合は冷媒の濡れ性が著
しく向上していることがわかる。なお、ベア管（フィン
を形成していない管）の場合は、平均濡れ長さは２５ｍ
ｍである。

【００２４】図２は、横軸に冷媒散布量をとり、縦軸に
総括伝熱係数をとって、本実施例と比較例との伝熱管の
伝熱性能を示すグラフ図である。この図に示すように、
本実施例の伝熱性能は比較例と比較して極めて高い。な
お、このようにして得た総括伝熱係数の値は下記表１に
示すとおりである。

【００２５】

【表１】

【００２６】第２実施例第１実施例と同様のリン脱酸銅管を使用して、その外面
に下記表２及び３に示す形状のフィンを形成した。な
お、フィン部外径は１５．８ｍｍ、底肉厚は０．８５ｍ
ｍであり、内面は平滑のままである。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】そして、第１実施例と同様にして、各伝熱
管について濡れ拡がり性を調査した。更に、各伝熱管の
伝熱係数を測定した。

【００３０】伝熱係数の測定では、器内圧力を６（ｍｍ
Ｈｇ）、冷媒散布量を１．００（ｋｇ／ｍ・分）、冷水
流速を１．５（ｍ／秒）、供試管の配列を１列４段、冷
水出口温度を７（℃）、パス数を４パスとした。

【００３１】これらの結果を下記表４及び５並びに図４
（ａ）乃至（ｄ）及び図５（ａ）乃至（ｄ）に示す。図
４は、横軸に種々の変数をとり、縦軸に伝熱係数をとっ
て、本実施例と比較例との伝熱管の伝熱性能を示すグラ
フ図であって、（ａ）の横軸は切欠き深さ、（ｂ）の横
軸は切欠きピッチ、（ｃ）の横軸はフィンピッチ、
（ｄ）の横軸はフィン高さである。また、図５は、横軸
に種々の変数をとり、縦軸に濡れ長さをとって、本実施
例と比較例との伝熱管の濡れ拡がり性を示すグラフ図で
あって、（ａ）の横軸は切欠き深さ、（ｂ）の横軸は切
欠きピッチ、（ｃ）の横軸はフィンピッチ、（ｄ）の横
軸はフィン高さである。なお、図４（ａ）乃至（ｄ）及
び図５（ａ）乃至（ｄ）中で、●は実施例の結果を示
し、◆は比較例の結果を示している。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】上記表４及び５並びに図４（ａ）乃至
（ｄ）及び図５（ａ）乃至（ｄ）に示すように、各実施
例の伝熱性能及び冷媒の濡れ拡がり性は各比較例のそれ
よりも極めて高いことがわかる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、管外表面に滴下さ
れた液の管軸方向への拡がり性が優れたものとなり、蒸
発伝熱性能を向上させることができる。これにより、滴
下液量を少なくでき、蒸発器機内での滴下液である冷媒
量を少なくすることができ、散布用ポンプ等を小型化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る伝熱管の外表面の一部を
示す斜視図である。

【図２】本発明の効果を示すグラフ図である。

【図３】（ａ）は伝熱管の濡れ拡がり性を測定する装置
の模式図、（ｂ）は伝熱管の濡れ拡がり性を測定する点
を示す模式図である。

【図４】伝熱性能を示すグラフ図である。

【図５】冷媒の濡れ拡がり性を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１：伝熱管本体２：フィン３：溝４：切欠部７：ピペット８：水９：コック１０：供試管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管本体と、この管本体の外面に設けられ
管軸方向に直交又は傾斜する方向に延びるフィンと、前
記フィンに交差する方向に延び前記フィンを切り欠く切
欠部とを有する流下液膜式蒸発器用伝熱管において、前
記切欠部の深さは前記フィンの高さと実質的に同一であ
ることを特徴とする流下液膜式蒸発器用伝熱管。
【請求項２】前記フィンは管軸方向のピッチが０．６
２乃至１．２７ｍｍであり、前記切欠部の管周方向のピ
ッチが０．５０乃至０．９ｍｍであり、前記フィンの高
さが０．２乃至０．４ｍｍであることを特徴とする請求
項１に記載の流下液膜式蒸発器用伝熱管。