JPS636364A

JPS636364A - 吸収器用伝熱管

Info

Publication number: JPS636364A
Application number: JP14925186A
Authority: JP
Inventors: 永岡　義一; 教之西山; 修行井上; 元八橋; 川又　治; 忠男大谷; 沢田　篤; 篠原　義広; 宮内　徳雄
Original assignee: Ebara Corp; Hitachi Cable Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Hitachi Cable Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-12
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0745994B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は吸収式冷凍機、吸収式ヒートポンプ等の吸収器
に使用される伝熱管に関するものである。

［従来技術とその問題点］吸収式冷凍機、吸収式ヒートポンプ等の吸収器は、密閉
容器内に水平あるいは垂直に多数の伝熱管を並列配置し
て構成されている。この場合、伝熱管は管外側に吸収液
、例えばＬｉＢｒ水溶液（濃度約６０質量％）が滴下散
布され、蒸発器で発生した水蒸気を吸収させると同時に
、吸収時の吸収熱を管内を流れる冷却水により取去るよ
うに作用する。吸収は、蒸発器での蒸発圧力と伝熱管表
面上に滴下された吸収液の飽和蒸気圧との圧力差によっ
て生じ、この圧力差が大きければ能力は向上する。また
、吸収液は温度が低いほど、あるいは濃度が低いほど飽
和蒸気圧が低く、圧力差が大きくなって吸収能力の向上
に寄与する。したがって、この種の伝熱管には熱の移動
と吸収液内へ凝縮した水が拡散する物質移動の両面の向
上が要求される。しかし、これまでこの吸収機構につい
ては不明な点が多く、伝熱管としては平滑管が主流とな
っている。

一方、吸収器では伝熱管が水平に配置され、吸収液が上
方から滴下される方式が主流である。この際、管表面上
を流れる吸収液は薄膜状となり、さらに伝熱抵抗の減少
、機器の効率向上のため、より薄膜化の方向に進んでい
る。しかし、吸収においては熱移動よりも物質移動が律
速となる。したがって、現状の薄膜流下方式では伝熱を
促進させることよりも物質移動の促進を図らなければ吸
収性能の飛躍的向上は望めない。例えば最近この伝熱管
として、伝熱面積を増加させると同時に吸収液の薄膜化
を図る目的でローフインチューブ等の加工管を使用する
試みがなされているが、伝熱面積の増加に見合うまでの
吸収能力の向上には至っていない。

吸収器は、機器の性能を左右する重要なコンポーネント
であるため、今後機器の小形化、高性能化を図る上で吸
収器を高性能化することが大きな意味をもつ。したがっ
て、伝熱管の高性能化が重要なポイントであり、特に吸
収過程における物資移動の促進を図る必要がある。

［発明の目的］商用の吸収式冷凍機、吸収式ヒートポンプ等の吸収液に
はジエチルヘキサノール等の界面活性剤が加えられてい
る。これは吸収能力を向上させる方法として経験的に知
られている。

本発明ではこのような界面活性剤を添加した吸収液を用
いる吸収器であってもの飛躍的な性能向上を図ることの
できる新規な伝熱管を提供することにある。

［発明の概要］発明者等は伝熱性能と共に、物質伝熱性能についても研
究、実験を重ねた結果、伝熱管表面上の吸収液膜内で対
流が発生すると、熱と共に、特に物質移動が大幅に促進
されることが分った。伝熱管表面上の溶液は水蒸気と接
する面では水蒸気を吸収して低濃度となるが、深さ方向
への移動は拡散だけではあまり進展しない。そこで対流
が発生すれば液膜内での撹乱が発生し、溶液表面だけが
低濃度となって吸収を抑制することはなくなり、性能が
向上する。また、−般に対流は界面活性剤の添加による
表面張力差により引き起こされ、溶液の厚さが厚い方が
発生しやすいことが知られている。

そこで本発明では管表面上に高い突条を設け、さらにそ
の突条に切欠きを多数設けることにより、溶液中に対流
を発生させるための厚い溶液の液膜を形成させると同時
に、切欠きにより円周方向にも溶液を分配して流し、溶
液が突条を乗り越え次ぎの段に移動する際にさらに撹拌
され、熱・物質移動が大幅に促進されるようにしている
。

−方、機器の運転が停止されたときには溶液が突条間に
停滞して結晶化してしまう心配があるので、本発明では
各突条の切欠きが表面の濡れ性を向上させると共に、液
切れが促進されるようにしている。

なお、突条は高さ０．５〜１０＋ｎｍ程度が望ましく、
また、切欠きは深さ０，１〜１０＋ｎｏ＋、ピッチ１〜
１０ｍｍ程度が望ましい。また、切欠きの円周方向の配
列は、千鳥、格子配列等どのような配列でもよい。

［実施例］本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、外径１９１Ｉｌｌｌ＋の伝熱管用の鋼管に高
さ２■の突条２を管軸と平行に１２条設けて管内側にそ
の突条２に相対した形状の溝を出現させると共に、各突
条２にピッチ５ＩＩＩ１１１で、深さ０．５ｍｍの切欠
き４を設けて伝熱管１とした場合を示している。

この伝熱管１について、第２図に示す実験装置により、
界面活性剤としてｎ−オクチルアルコールが添加された
ＬｉＢｒ水溶液（ａ度６０質量％）７を用いて流下状態
を観察したところ、溶液７は管外面の突条２間を優先的
に流れ、凹部３で滞留すると同時に、切欠き４によって
円周方向へも流れが分配された。また、管１は全体が溶
液７で覆われた。なお、第２図中、５は滴下管、６は透
明筐体、８は滴、９はバルブ、１０は溶液槽、１１はポ
ンプ、１２は流量計を示す。

次に、第３図に示すような性能測定装置に、４８本の有
効長、３００　ｍｍの伝熱管１を６列８段に組込んで性
能測定した。

実験は、４０℃の吸収液（前記と同じ）７を滴下し、伝
熱管１内に冷却水１８を流す一方、蒸発温度が１０℃で
一定となるよう蒸発器１６の伝熱管１３内へ流す水１９
の流量をコントロールした。

なお、第３図中、１４は滴下管、１５は吸収器、１７は
冷媒（水）、２０は水蒸気、２１は低濃度のＬｉＢｒ水
溶液を示す。

この実験方法では、吸収器１５の伝熱管１の性能がよけ
れば水蒸気２０の吸収量が多くなり、蒸発器１６での冷
却能力が向上する。

ｎ１定結果を第５図に示す。横軸の液膜流量Ｆは、流量
を管外周で割ったものである。この結果、ｒ’−０，１
ｋｇ／ｍ−ｓにおいて約１．５倍、平滑管に対して冷却
性能が向上した。これは前述したように、本発明の伝熱
管では滴下された管表面上の液厚さを厚くしたことによ
る対流の発生と、突条を液が乗り越える際の撹拌により
熱・物質伝達が大幅に促進されたと予想できる。

第４図は伝熱管の別の例を示す。第１図の例では溶液７
が滞留する部分は平滑であったが、この例は、その部分
に突条２よりも高さの低い細かいフィン２２を設けてい
る。これは凹部３の伝熱面積の増加、濡れ性の向上のた
めに有効に作用する。

このような構造は、例えばローフインチューブのように
細かいフィンが円周方向に設けられた加工管に、第１図
に示すような深い凹凸を設けることによって得ることが
できる。

［発明の効果］本発明の伝熱管は、投手力向に連続した突条を円周方向
に複数設けて滴下された管表面上の液厚さを厚くして対
流を発生させると共に、切欠きにより液を円周方向へも
分配し、液が突条を乗り越える際の撹拌により熱・物質
伝達を大幅に向上させる得るようにしたものであるから
、これを用いる吸収式冷凍機、吸収式ヒートポンプ等の
吸収器の性能を向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる伝熱管の一実施例を示す説明図
、第２図は溶液滴下実験装置の概略図、第３図は性能測
定装置の概略図、第４図は伝熱管の別の例を示す説明図
、第５図は実施例の性能測定結果を示すグラフである。１・・・伝熱管、２・・・突条、３・・・凹部、４・・・切欠き、２２・・・フィン。代理人　　弁理士　　薄　１）利　幸第１図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉容器内に水平に配置され、外側に吸収液が滴
下され、内側に冷却水が流される吸収器の伝熱管であっ
て、外面には長手方向に連続する突条が円周方向に複数
設けられ、その突条の各々には複数の切欠きが設けられ
ていることを特徴とする吸収器用伝熱管。
（２）管内側に外面の突条に相対した形状の溝が形成さ
れている、前記第１項記載の伝熱管。
（３）管外面に突条よりも高さの低い多数のフィンが設
けられている、前記第１項または第２項記載の伝熱管。