JPS5939679B2 - 沸騰伝熱面 - Google Patents
沸騰伝熱面Info
- Publication number
- JPS5939679B2 JPS5939679B2 JP5564381A JP5564381A JPS5939679B2 JP S5939679 B2 JPS5939679 B2 JP S5939679B2 JP 5564381 A JP5564381 A JP 5564381A JP 5564381 A JP5564381 A JP 5564381A JP S5939679 B2 JPS5939679 B2 JP S5939679B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- transfer surface
- boiling heat
- grooved surface
- holes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、接触する液体に有利に熱伝達を行なうことの
できる沸騰伝熱面に関するものである。
できる沸騰伝熱面に関するものである。
一般に沸騰熱伝達を促進する方法としては、金属性の管
や板などの伝熱面表面に、第１図に示すような内部が広
く、開口部１が小さい微小空間２（いわゆる、リエント
ラント・キャビティ）を多数形成し、これを安定な沸騰
気泡核として使用する方法が知られている。
や板などの伝熱面表面に、第１図に示すような内部が広
く、開口部１が小さい微小空間２（いわゆる、リエント
ラント・キャビティ）を多数形成し、これを安定な沸騰
気泡核として使用する方法が知られている。
なお、その促進効果を目詰りから守るためには、上記の
微小空間が隣接する空間と内部で連通しているものが良
いといわれている。
微小空間が隣接する空間と内部で連通しているものが良
いといわれている。
このような伝熱面は、通常の平滑面に比べて格段に良好
な沸騰伝熱特性を有するため、蒸発器等の熱交換器の分
野における工業的価値は非常に大きなものであり、これ
までにその製作法について数多くの考案がなされている
。
な沸騰伝熱特性を有するため、蒸発器等の熱交換器の分
野における工業的価値は非常に大きなものであり、これ
までにその製作法について数多くの考案がなされている
。
例としては、管や板の表面に金属粉末を焼結させて多孔
層部を設けたもの、第２図のように金属板３を切削して
溝を成形した後、ローレットをかけて突起部４を潰し、
多孔層を設けたもの、そして、第３図に示すように電子
ビーム加工またはレーザー加工により金属薄板５にベル
状、テーパ状の孔をあけ、その後孔径の犬なる側を多数
の細溝（内部連通用）を有する金属面６に接合すること
によって多孔層を設けたもの等が挙げらたる。
層部を設けたもの、第２図のように金属板３を切削して
溝を成形した後、ローレットをかけて突起部４を潰し、
多孔層を設けたもの、そして、第３図に示すように電子
ビーム加工またはレーザー加工により金属薄板５にベル
状、テーパ状の孔をあけ、その後孔径の犬なる側を多数
の細溝（内部連通用）を有する金属面６に接合すること
によって多孔層を設けたもの等が挙げらたる。
しかし、焼結による方法は焼結時の雰囲気や接合剤など
の管理が難しく、また、金属粉末がお互いに溶融結合し
ているため形状が複雑であり、均一な製品を多量に作る
にはその工程管理が非常に複雑になってしまうという欠
点があった。
の管理が難しく、また、金属粉末がお互いに溶融結合し
ているため形状が複雑であり、均一な製品を多量に作る
にはその工程管理が非常に複雑になってしまうという欠
点があった。
また、切削後口−レット加工により製作する方法も孔形
状のコントロールが難しく、特にチタンなどの展延性の
劣る材料に加工を施すことは非常に困難である。
状のコントロールが難しく、特にチタンなどの展延性の
劣る材料に加工を施すことは非常に困難である。
また、電子ビーム加工またはレーザー加工によって多孔
板を作り、それを細溝を有する面に接合する方法も、多
孔板の加工が電子ビーム加工などの特殊なものに限定さ
れていること、そして、この方法で先に述べたりエンド
ラント・キャビティを形成するためには、どうしても多
孔板をある程度厚（しなければならないことなどの大き
な欠点を持っていた。
板を作り、それを細溝を有する面に接合する方法も、多
孔板の加工が電子ビーム加工などの特殊なものに限定さ
れていること、そして、この方法で先に述べたりエンド
ラント・キャビティを形成するためには、どうしても多
孔板をある程度厚（しなければならないことなどの大き
な欠点を持っていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、伝熱面表面に非常に簡単な方法で従
来より言われているリエントラント・キャビティ、つま
りは内部が広く開口部が小さい微小空間を多数形成し、
もって高性能な沸騰伝熱面を容易に提供することにある
。
的とするところは、伝熱面表面に非常に簡単な方法で従
来より言われているリエントラント・キャビティ、つま
りは内部が広く開口部が小さい微小空間を多数形成し、
もって高性能な沸騰伝熱面を容易に提供することにある
。
すなわち、本発明は厚さ方向に貫通する孔を多数有する
多孔材を溝付面に接合して沸騰伝熱面を構成するにあた
り、上記孔を細長い形状を有する長孔とし、その長孔の
長手方向の長さが少なくとも前記溝付面の溝を挾む山部
先端幅より大きく、かつ、前記長孔を溝付面の山部の尾
根方向と交差するように接合して構成することによって
、前記目的を達成せんとしたものである。
多孔材を溝付面に接合して沸騰伝熱面を構成するにあた
り、上記孔を細長い形状を有する長孔とし、その長孔の
長手方向の長さが少なくとも前記溝付面の溝を挾む山部
先端幅より大きく、かつ、前記長孔を溝付面の山部の尾
根方向と交差するように接合して構成することによって
、前記目的を達成せんとしたものである。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第６図は本発明の沸騰伝熱面の概略構成を示す外観図で
あり、第４図、第５図でそれぞれ示される多孔材７（長
孔８の長さｔ＝ｏ、６ｍｍ、間隙δ１１＝Ｑ、１７ＷＪ
ピッチｐ１＝Ｑ、２１１ｉ［、ｐ２＝−０，８ｍｔｎ
、板厚ｔ＝０．１５ｍｍ） と溝付面９（溝間隙δｆ
＝ ０．６７Ｗ７ｍ、溝深さｈ＝ｏ、６ｍｍ、山部先
端１０の幅Ｗ＝０．２朋）によって構成されている。
あり、第４図、第５図でそれぞれ示される多孔材７（長
孔８の長さｔ＝ｏ、６ｍｍ、間隙δ１１＝Ｑ、１７ＷＪ
ピッチｐ１＝Ｑ、２１１ｉ［、ｐ２＝−０，８ｍｔｎ
、板厚ｔ＝０．１５ｍｍ） と溝付面９（溝間隙δｆ
＝ ０．６７Ｗ７ｍ、溝深さｈ＝ｏ、６ｍｍ、山部先
端１０の幅Ｗ＝０．２朋）によって構成されている。
その接合方法としては、圧着、シーム溶接等が考えられ
るが、単に機械的固定し、接触させているだけでも十分
性能は発揮される。
るが、単に機械的固定し、接触させているだけでも十分
性能は発揮される。
このように構成されているので、その表面には第７図（
第６図の矢視ａ−ａ断面）に示したような理想的な空間
１１が形成されるとともに、第８図（第６図の矢視ｂ−
ｂ断面）に示す如く、多孔材の孔が溝付面の山部先端１
０に位置した場合でも、その部分を塞ぐことなく気泡離
脱に役立つため、非常に良好な沸騰伝熱特性が実現され
る。
第６図の矢視ａ−ａ断面）に示したような理想的な空間
１１が形成されるとともに、第８図（第６図の矢視ｂ−
ｂ断面）に示す如く、多孔材の孔が溝付面の山部先端１
０に位置した場合でも、その部分を塞ぐことなく気泡離
脱に役立つため、非常に良好な沸騰伝熱特性が実現され
る。
上記の二つの利点のうちでも、特に後者は、溝付面の山
部先端幅が加工上の制約を受けて比較的大きくなった場
合に著しく効力を発揮するものである。
部先端幅が加工上の制約を受けて比較的大きくなった場
合に著しく効力を発揮するものである。
本発明による沸騰伝熱面を適用した第９図に示すような
伝熱管１２（管軸方向に溝を有する外径Ｄ＝２５．４朋
の１フルーテツド管”１３に多孔材１４を巻きつけたも
のであり、多孔材、溝付面の各寸法は上記のものとほぼ
同じである）のフレオンＲ１１３におけるプール沸騰熱
伝達率を調べたところ、第１０図の実線Ｐに示す如くな
った。
伝熱管１２（管軸方向に溝を有する外径Ｄ＝２５．４朋
の１フルーテツド管”１３に多孔材１４を巻きつけたも
のであり、多孔材、溝付面の各寸法は上記のものとほぼ
同じである）のフレオンＲ１１３におけるプール沸騰熱
伝達率を調べたところ、第１０図の実線Ｐに示す如くな
った。
ただし、第１０図の特性図において横軸は平均熱流速ｑ
（Ｗ／ｙ４ ）、縦軸はプール沸騰熱伝達率α（Ｗ／
ｙ４Ｋ）をそれぞれ対数尺度で示したものであり、また
、図中の実線Ｑは参考のため多孔材を巻きつけない場合
のフルーテッド管の結果を示したものである。
（Ｗ／ｙ４ ）、縦軸はプール沸騰熱伝達率α（Ｗ／
ｙ４Ｋ）をそれぞれ対数尺度で示したものであり、また
、図中の実線Ｑは参考のため多孔材を巻きつけない場合
のフルーテッド管の結果を示したものである。
この特性図からも明らかなように本発明に係る沸騰伝熱
面においては沸騰熱伝達の促進が確実に実現される。
面においては沸騰熱伝達の促進が確実に実現される。
以上、詳述したように厚さ方向に貫通する孔を多数有す
る多孔材を溝付面に接合して構成する沸騰伝熱面におい
て、前記孔を細長い形状を有する長孔とし、その長孔の
長手方向の長さが少なくとも前記溝付面の溝を挾む山部
先端幅より大きく、かつ、前記長孔が溝付面の山部の尾
根方向と交差するように接合構成することによって理想
的な気泡核を形成することが可能となり、極めて高性能
な沸騰伝熱面を提供することができる。
る多孔材を溝付面に接合して構成する沸騰伝熱面におい
て、前記孔を細長い形状を有する長孔とし、その長孔の
長手方向の長さが少なくとも前記溝付面の溝を挾む山部
先端幅より大きく、かつ、前記長孔が溝付面の山部の尾
根方向と交差するように接合構成することによって理想
的な気泡核を形成することが可能となり、極めて高性能
な沸騰伝熱面を提供することができる。
なお上記長孔の配置関係は、その長孔の側方間隙が溝付
面の溝間隙および溝深さの各溝形状寸法より小さくすれ
ば好ましい構成となる。
面の溝間隙および溝深さの各溝形状寸法より小さくすれ
ば好ましい構成となる。
なお、本発明の効果は上記の条件さえ満足すれば得られ
るものであり、多孔材や溝付面の製作方法、そしてその
二つの要素を接合する方法などによって制限されるもの
ではない。
るものであり、多孔材や溝付面の製作方法、そしてその
二つの要素を接合する方法などによって制限されるもの
ではない。
具体的に述べれば、多孔材に関しては厚さ方向に貫通し
た長孔が存在すればよいわけであり、孔の形状はもちろ
んのこと板状ではなく、網状のものでも良い。
た長孔が存在すればよいわけであり、孔の形状はもちろ
んのこと板状ではなく、網状のものでも良い。
第１図は理想的な沸騰伝熱面形状を示す断面図、第２図
は従来の伝熱面の断面図、第３図は他の従来の伝熱面の
断面図、第４図は本発明の一実施例である伝熱面に使用
する多孔材の平面図、第５図は本発明の伝熱面を構成す
る溝付面を示す図、第６図は本発明の一実施例の概略構
成を示す図、第７図は第６図の矢視ａ−ａ断面を示す図
、第８図は第６図の矢視ｂ−ｂ断面を示す図、第９図は
本発明に係る伝熱管を示す図、第１０図は実験データを
示す特性図である。 ７・・・・・・多孔材、８・・・・・・長孔、９・・・
・・・溝付面。
は従来の伝熱面の断面図、第３図は他の従来の伝熱面の
断面図、第４図は本発明の一実施例である伝熱面に使用
する多孔材の平面図、第５図は本発明の伝熱面を構成す
る溝付面を示す図、第６図は本発明の一実施例の概略構
成を示す図、第７図は第６図の矢視ａ−ａ断面を示す図
、第８図は第６図の矢視ｂ−ｂ断面を示す図、第９図は
本発明に係る伝熱管を示す図、第１０図は実験データを
示す特性図である。 ７・・・・・・多孔材、８・・・・・・長孔、９・・・
・・・溝付面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 厚さ方向に貫通する孔を多数有する多孔材を、溝付
面に接合して構成する沸騰伝熱面において、前記孔を細
長い形状を有する長孔とし、その長孔の長手方向の長さ
が少なくとも前記溝付面の溝を挾む山部先端幅より大き
く、かつ前記長孔の長手方向を前記溝付面の山部の尾根
方向と交差するように接合して構成したことを特徴とす
る沸騰伝熱面。 ２ 溝付面を管体に形成し、かつ前記管体の管軸方向に
溝を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の沸騰伝熱面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5564381A JPS5939679B2 (ja) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | 沸騰伝熱面 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5564381A JPS5939679B2 (ja) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | 沸騰伝熱面 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57172193A JPS57172193A (en) | 1982-10-22 |
| JPS5939679B2 true JPS5939679B2 (ja) | 1984-09-25 |
Family
ID=13004488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5564381A Expired JPS5939679B2 (ja) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | 沸騰伝熱面 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939679B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112199A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-28 | Hitachi Ltd | 熱交換壁及びその製造方法 |
| US4709754A (en) * | 1985-07-18 | 1987-12-01 | International Business Machines Corp. | Heat transfer element with nucleate boiling surface and bimetallic fin formed from element |
-
1981
- 1981-04-15 JP JP5564381A patent/JPS5939679B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57172193A (en) | 1982-10-22 |
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