PL202538B1 - Rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła - Google Patents

Rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła

Info

Publication number
PL202538B1
PL202538B1 PL371255A PL37125503A PL202538B1 PL 202538 B1 PL202538 B1 PL 202538B1 PL 371255 A PL371255 A PL 371255A PL 37125503 A PL37125503 A PL 37125503A PL 202538 B1 PL202538 B1 PL 202538B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
tube
heat transfer
ribs
bubble boiling
notches
Prior art date
Application number
PL371255A
Other languages
English (en)
Other versions
PL371255A1 (pl
Inventor
Petur Thors
Tommy Tyler
Original Assignee
Wolverine Tube
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wolverine Tube filed Critical Wolverine Tube
Publication of PL371255A1 publication Critical patent/PL371255A1/pl
Publication of PL202538B1 publication Critical patent/PL202538B1/pl

Links

Classifications

    • 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
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0017Flooded core heat exchangers
    • 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
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • 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
    • F28F1/42Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/422Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element with outside means integral with the tubular element and inside means integral with the tubular element
    • 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
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/024Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger
    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/01Geometry problems, e.g. for reducing size
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49377Tube with heat transfer means
    • Y10T29/49378Finned tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Liquid Developers In Electrophotography (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła.
Wynalazek dotyczy ogólnie rur do wymiany ciepła, sposobów ich wytwarzania i stosowania. Wynalazek dotyczy zwłaszcza rury grzejnej, sposobu wytwarzania i stosowania tej rury w nowej konstrukcji parownika czynnika chłodniczego lub chłodziarki.
Urządzeniem składowym przemysłowych instalacji klimatyzacyjnych i chłodniczych jest parownik czynnika chłodniczego lub chłodziarka. W normalnych warunkach chłodziarki odprowadzają ciepło z czynnika chłodniczego wpływającego do zespołu i doprowadzają odświeżony czynnik chłodniczy do instalacji klimatyzacyjnej lub chłodniczej w celu chłodzenia struktury, urządzenia lub danego obszaru. W parownikach czynnika chłodniczego w chłodziarkach stosuje się ciekły czynnik chłodniczy lub inną ciecz roboczą realizującą to zadanie. Parowniki czynnika chłodniczego w chłodziarkach obniżają temperaturę czynnika chłodzącego, takiego jak woda (albo jakiś inny płyn) poniżej tej, jaką można byłoby uzyskać z warunków otoczenia z przeznaczeniem do instalacji klimatyzacyjnych lub chłodniczych.
Jednym z typów chłodziarki jest chłodziarka zanurzona. W odniesieniu do chłodziarki zanurzonej, szereg rur do wymiany ciepła jest całkowicie zanurzonych w basenie z dwufazowym wrzącym czynnikiem chłodniczym. Czynnikiem chłodniczym jest często chlorofluorowany węglowodór (tj. „Freon”) o określonej temperaturze wrzenia. W chłodziarce stosuje się czynnik chłodzący, którym często jest woda. Czynnik chłodzący wpływa do parownika i jest doprowadzany do szeregu rur, które są zanurzone we wrzącym ciekłym czynniku chłodniczym. W wyniku tego takie rury są powszechnie znane jako „rury grzejne. Czynnik chłodzący przepływający przez szereg rur jest chłodzony, ponieważ oddaje swoje ciepło wrzącemu czynnikowi chłodniczemu. Para z wrzącego czynnika chłodniczego jest doprowadzana do sprężarki, która spręża parę do wyższego ciśnienia i temperatury. Następnie para o wyższym ciś nieniu i temperaturze jest kierowana do skraplacza, gdzie jest skraplana w celu końcowego powrotu przez urządzenie rozprężające do parownika w celu obniżenia ciśnienia i temperatury. Powszechnie wiadomo w tej dziedzinie, że powyższy ciąg wydarzeń występuje w dobrze znanym cyklu chłodniczym.
Wiadomo, że sprawność wymiany ciepła rur grzejnych zanurzonych w czynniku chłodniczym można zwiększyć formując żebra na zewnętrznej powierzchni rury. Wiadomo również, że zwiększenie możliwości wymiany ciepła rury grzejnej można uzyskać modyfikując powierzchnię wewnętrzną rury, stykającą się z czynnikiem chłodzącym. Jeden z przykładów takiej modyfikacji powierzchni wewnętrznej rury ujawniono w opisie patentowym Stanów nr US 3,847,212, według którego formuje się grzbiety na wewnętrznej powierzchni rury.
Wiadomo również, że istnieje możliwość modyfikacji żeber w celu dalszej poprawy wymiany ciepła. Na przykład, niektóre rury grzejne są określane jako rury do wrzenia pęcherzykowego. Zewnętrzną powierzchnię rur do wrzenia pęcherzykowego formuje się tak, żeby powstało wiele zagłębień lub porów (często określanych miejscami wrzenia lub wrzenia pęcherzykowego), stanowiących otwory umożliwiające powstawanie w nich małych pęcherzyków pary czynnika chłodniczego. Pęcherzyki pary mają skłonność do powstawania u podstawy lub na dnie miejsca pęcherzykowania i zwiększają swoje wymiary do chwili wydostania się przez zewnętrzną powierzchnię rury. Po uwolnieniu się pęcherzyków, dodatkowy ciekły czynnik chłodniczy zajmuje zwolnione miejsce i proces jest powtarzany do chwili powstania następnych pęcherzyków pary. W ten sposób ciekły czynnik chłodniczy jest wygotowywany lub odparowywany w wielu miejscach wrzenia pęcherzykowego, znajdujących się na zewnętrznej powierzchni metalowych rur.
W opisie patentowym nr US 4,660,630 ujawniono komory lub pory do wrzenia pę cherzykowego formowane poprzez karbowanie lub wycinanie żeber na zewnętrznej powierzchni rury. Karby formuje się w kierunku w przybliżeniu prostopadłym do płaszczyzny żeber. Na wewnętrznej powierzchni rury znajdują się spiralne grzbiety. W patencie tym ujawniono również operację krzyżowego rowkowania, która deformuje końcówki żeber tak, że powstają komory (lub kanały) wrzenia pęcherzykowego o większej szerokoś ci niż otwory w powierzchni. Taka konstrukcja umożliwia przepływ pęcherzyków pary na zewnątrz przez komorę, do i przez węższe otwory w powierzchni, co jeszcze bardziej zwiększa zdolność do wymiany ciepła. Różnorodne rury wytwarzane według tego patentu są rozprowadzane na rynku pod nazwą handlową TURBO-B®. W innej znanej rurze do wrzenia pęcherzykowego, sprzedawanej na rynku pod znakiem handlowym TURBO-BII®, karby są formowane pod kątem ostrym do płaszczyzny żeber.
PL 202 538 B1
W niektórych rurach do wymiany ciepł a ż ebra są zwijane na i/lub spł aszczane po uformowaniu tak, żeby powstały wąskie szczeliny, które leżą na większych komorach lub kanałach wyznaczonych przez bruzdy pomiędzy żebrami i boki sąsiednich par żeber. Przykładami są rury według następujących opisów patentowych nr US 4,660,630, nr US 4,765,058, nr US 5,054,548, nr US 5,186,252 oraz nr US 5,333,682.
Znane jest w technice regulowanie gęstości i wymiarów porów wrzenia pęcherzykowego. Znana jest również ponadto zależność pomiędzy wymiarami porów a typem czynnika chłodniczego. Na przykład, w opisie patentowym nr US 5,146,979 postawiono cel zwiększenia parametrów technicznych za pomocą czynników chłodniczych o wyższym ciśnieniu poprzez zastosowanie rur z porami do wrzenia pęcherzykowego o wielkościach od 0,1419 mm2 - 0,2839 mm2 (0,000220 cala kwadratowego do 0,000440 cala kwadratowego) (całkowite pole powierzchni porów od 14% do 28% całkowitego pola powierzchni zewnętrznej). W innym przykładzie, ujawnionym w opisie patentu nr US 5,697,430, ujawniono również rurę do wymiany ciepła z szeregiem wychodzących promieniowo na zewnątrz spiralnych żeber. W wewnętrznej powierzchni rury znajduje się szereg spiralnych grzbietów. W żebrach w powierzchni zewnętrznej znajdują się karby zapewniające miejsca wrzenia pęcherzykowego z porami. Żebra i karby są w pewnych odstępach od siebie, w wyniku czego powstają pory o średnim polu powierzchni poniżej 0,0581 mm2 (0,00009 cala kwadratowego) i gęstości porów co najmniej 310 porów/cm2 (2000 na cal kwadratowy) zewnętrznej powierzchni rury. Spiralne grzbiety na wewnętrznej powierzchni mają zadaną z góry wysokość grzbietu i podziałkę i są usytuowane pod z góry zadanym kątem pochylenia spirali. Rury wykonane zgodnie z wynalazkiem według tego patentu są oferowane i sprzedawane pod nazwą handlową TURBO BIII®.
Przemysł nadal poszukuje nowych i ulepszonych konstrukcji umożliwiających poprawę wymiany ciepła i parametrów technicznych chłodziarki. Na przykład, w opisie patentu nr US 5,333,682 ujawniono rurę do wymiany ciepła z powierzchnią zewnętrzną skonfigurowaną tak, żeby uzyskać zarówno większe pole powierzchni zewnętrznej powierzchni rury jak i zapewnić wtórne komory wlotowe w postaci miejsc pęcherzykowania w celu intensyfikacji wrzenia pęcherzykowego. Podobnie, w opisie patentowym nr US 6,167,950 ujawniono rurę do wymiany ciepła przeznaczoną do skraplaczy z karbowanymi i użebrowanymi powierzchniami skonfigurowanymi tak, żeby intensyfikowały odprowadzanie czynnika chłodniczego z żebra. Jak wynika z tendencji rozwojowych w tej dziedzinie, pozostaje cel zwiększenia sprawności wymiany ciepła rur do wrzenia pęcherzykowego z równoczesnym utrzymaniem kosztów produkcji i kosztów eksploatacji instalacji chłodniczych na minimalnych poziomach. Do celów tych należą konstruowanie bardziej sprawnych rur i chłodziarek oraz sposoby wytwarzania takich rur. Spójnie z tym celami, wynalazek jest nakierowany ogólnie na poprawę parametrów technicznych rur do wymiany ciepła, a zwłaszcza parametrów technicznych rur do wymiany ciepła stosowanych w chłodziarkach zanurzonych lub urządzeniach ze zraszanymi powierzchniami.
Rura do wymiany ciepła nadająca się do stosowania w parowniku czynnika chłodniczego, zawierająca powierzchnię zewnętrzną, która posiada szereg żeber oraz szereg kanałów biegnących pomiędzy tymi żebrami, przy czym na żebrach utworzone są karby, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden dwukomorowy por wrzenia pęcherzykowego uformowany w miejscu przecię cia się karbu z kanał em, przy czym por wrzenia pę cherzykowego zawiera pierwszą komorę wrzenia pęcherzykowego oraz drugą komorę wrzenia pęcherzykowego, która to pierwsza komora wrzenia pęcherzykowego jest co najmniej częściowo określona poprzez co najmniej część karbu biegnącego co najmniej częściowo ponad kanałem, a druga komora wrzenia pęcherzykowego jest określona co najmniej częściowo poprzez co najmniej część karbowanego żebra biegnącego co najmniej częściowo ponad karbem.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera od 40 do 70 żeber.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera szereg karbów bazowych uformowanych w szeregu kanałach.
Korzystnie, karby bazowe mają kształt, korzystnie, trapezowy.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera od 20 do 100 karbów bazowych na obwodzie rury.
Korzystnie, karby bazowe mają głębokość od 0,0127 do 0,127 mm.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera powierzchnię wewnętrzną, która to powierzchnia wewnętrzna zawiera spiralne grzbiety.
Sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła posiadającej powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną, w którym, formuje się szereg żeber na zewnętrznej powierzchni rury, przy czym pomiędzy sąsiednimi żebrami biegną liczne kanały oraz poddaje się karbowaniu co najmniej
PL 202 538 B1 niektóre żebra i formuje się szereg karbów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kształtuje się pierwszą komorę wrzenia pęcherzykowego, która jest co najmniej częściowo określona poprzez kanał i karb oraz następnie wygina się lub spłaszcza co najmniej część karbowanych żeber i kształtuje się drugą komorę wrzenia pęcherzykowego łączącą się z pierwszą komorą wrzenia pęcherzykowego.
Korzystnie, na wewnętrznej powierzchni rury kształtuje się spiralne grzbiety.
Korzystnie, podczas kształtowania szeregu żeber na zewnętrznej powierzchni rury kształtuje się żebra mające wysokość od około 0,381-1,524 mm.
Korzystnie, kształtuje się szereg karbów bazowych co najmniej w części z szeregu kanałów.
Korzystnie, kształtuje się karby bazowe mające ogólnie trapezowy kształt.
Korzystnie, podczas kształtowania szeregu karbów bazowych formuje się od 20 do 100 karbów bazowych na obwodzie rury.
Korzystnie, kształtuje się karby bazowe o głębokości od 0,0127 do 0,127 mm.
Parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła, przy czym parownik zawiera obudowę, w której znajduje się czynnik chłodniczy oraz co najmniej jedna rura do wymiany ciepła umieszczona w obudowie i w kontakcie z czynnikiem chłodniczym, przy czym rura do wymiany ciepła zawiera powierzchnię zewnętrzną, która posiada szereg żeber z kanałami biegnącymi pomiędzy sąsiednimi żebrami, na których to żebrach ukształtowane są karby, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na przecięciu karbu i kanału ukształtowany jest co najmniej jeden dwukomorowy por wrzenia pęcherzykowego, przy czym por wrzenia pęcherzykowego zawiera pierwsza, komorę wrzenia pęcherzykowego i drugą komorę wrzenia pęcherzykowego, która to pierwsza komora wrzenia pęcherzykowego jest określona co najmniej częściowo poprzez co najmniej część karbu wystającego co najmniej częściowo ponad kanałem, zaś druga komora wrzenia pęcherzykowego jest co najmniej częściowo określona poprzez co najmniej część karbowanego żebra biegnącego co najmniej częściowo ponad karbem.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera od 40 do 70 żeber.
Korzystnie, parownik zawiera szereg karbów bazowych ukształtowanych w szeregu kanałach.
Korzystnie, karby bazowe mają ogólnie trapezowy kształt.
Korzystnie, karby bazowe mają głębokość od 0,0127 do 0,127 mm.
Korzystnie, rura do wymiany ciepła zawiera ponadto powierzchnię wewnętrzną, a powierzchnia wewnętrzna zawiera spiralne grzbiety.
Według wynalazku opracowano ulepszoną rurę do wymiany ciepła i parowniki czynnika chłodniczego dzięki formowaniu i zapewnieniu usprawnionych komór do wrzenia pęcherzykowego w celu poprawy zdolności do wymiany ciepła rury i, w wyniku tego, parametrów technicznych chłodziarki zawierającej jedną lub więcej takich rur. Rozumie się samo przez się, że w zalecanym przykładzie wykonania wynalazku znajduje się lub istnieje rura z co najmniej jedną podwójną komorą lub porem wrzenia. Ujawnione tu rury są szczególnie skuteczne w zastosowaniach z czynnikami chłodniczymi o wysokim ciśnieniu, ale można je również stosować do czynników chłodniczych o niskim ciśnieniu.
Według wynalazku zaproponowano ulepszoną rurę do wymiany ciepła. Ulepszona rura do wymiany ciepła według wynalazku nadaje się do parowników wrzących lub ze zraszanymi powierzchniami, w których zewnętrzna powierzchnia rury styka się z wrzącym ciekłym czynnikiem chłodniczym. W zalecanym przykł adzie wykonania, na zewnę trznej powierzchni rury formuje się szereg wychodzą cych promieniowo na zewnątrz spiralnych żeber. Żebra te są karbowane, a wierzchołki wygięte tak, żeby powstały komory wrzenia pęcherzykowego. Doliny pomiędzy żebrami mogą być karbowane w celu zwiększenia objętości i wymiarów komór wrzenia pęcherzykowego. Górne powierzchnie żeber są wygięte i zwinięte tak, że powstaje druga komora pora. W wynikowej konfiguracji powstają pory lub kanały z podwójnymi komorami w celu intensyfikacji produkcji pęcherzyków odparowujących. Można również zwiększyć wewnętrzną powierzchnię rury, na przykład stosując spiralne grzbiety wzdłuż powierzchni wewnętrznej, w celu dalszego ułatwienia wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem chłodzącym płynącym przez rurę a czynnikiem chłodniczym, w którym może być zanurzona rura. Oczywiście, wynalazek nie ogranicza się do jakiegoś konkretnego zwiększenia powierzchni wewnętrznej.
Według wynalazku zaproponowano ponadto sposób formowania ulepszonej rury do wymiany ciepła. W skład zalecanego przykładu wykonania sposobu według wynalazku wchodzą etapy formowania szeregu wychodzących promieniowo na zewnątrz żeber na zewnętrznej powierzchni rury oraz wyginania żeber na zewnętrznej powierzchni rury, karbowania i wyginania materiału (pozostałego pomiędzy karbami) w celu utworzenia dwukomorowych miejsc wrzenia pęcherzykowego, co intensyfiPL 202 538 B1 kuje wymianę ciepła pomiędzy czynnikiem chłodzącym płynącym przez rurę i wrzącym czynnikiem chłodniczym, w którym może być zanurzona rura.
Wynalazek obejmuje ponadto ulepszoną konstrukcję parownika czynnika chłodniczego. W skład parownika, lub chłodziarki, wchodzi co najmniej jedna rura wykonana według wynalazku, która nadaje się do zastosowania w parownikach wrzących lub ze zraszanymi powierzchniami. W zalecanym przykł adzie wykonania, w zewn ę trznej powierzchni rury znajduje się szereg wychodzą cych promieniowo na zewnątrz żeber. Żebra te są karbowane. Żebra te są wygięte w celu zwiększenia dostępnego pola powierzchni, na którym może następować wymiana ciepła oraz utworzenia dwukomorowych miejsc wrzenia pęcherzykowego, pęcherzykowego tym samym poprawy parametrów technicznych wymiany ciepła.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie ulepszonej rury do wymiany ciepła, która nadawałaby się zarówno w zastosowaniach w parownikach zanurzonych jak i ze zraszanymi powierzchniami.
Kolejną zaletą wynalazku jest zapewnienie rury do wymiany ciepła, w której znajduje się co najmniej jedno dwukomorowe miejsce lub komora wrzenia pęcherzykowego.
Ponadto sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła według wynalazku zapewnia uzyskanie rury do zastosowań w urządzeniach wrzących i ze zraszanymi powierzchniami, w których na zewnętrznej powierzchni rury znajduje się co najmniej jedno dwukomorowe miejsce wrzenia pęcherzykowego w celu zwiększenia zdolności rury do wymiany ciepła.
Ponadto korzystnie żebra utworzone na zewnętrznej powierzchni rury zostały wygięte dla zapewnienia dodatkowego pola powierzchni do konwekcyjnego odparowywania, w celu zwiększenia zdolności rury do wymiany ciepła.
Inna zaleta rozwiązania według wynalazku polega na zastosowaniu ulepszeń powierzchniowych zewnętrznej powierzchni rury, które można wytwarzać w trakcie pojedynczego przejścia przez urządzenie do formowania żeber.
Kolejną zaletą wynalazku jest zapewnienie rury do wymiany ciepła z ulepszeniami powierzchniowymi wewnętrznej powierzchni rury, które ułatwiają przepływ cieczy wewnątrz rury, zwiększają pole powierzchni wewnętrznej oraz ułatwiają styczność pomiędzy cieczą a polem powierzchni wewnętrznej tak, żeby dodatkowo zwiększyć zdolność rury do wymiany ciepła.
Według wynalazku zapewniono sposób wytwarzania ulepszonej rury do wymiany ciepła, w której znajduje się co najmniej jedno dwukomorowe miejsce wrzenia pęcherzykowego.
Jeszcze inną zaletą wynalazku jest zapewnienie parownika czynnika chłodniczego, w szczególności ulepszonego parownika czynnika chłodniczego z co najmniej jedną rurą do wymiany ciepła z co najmniej jednym dwukomorowym miejscem wrzenia pęcherzykowego.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest ponadto zapewnienie ulepszonego parownika czynnika chłodniczego z szeregiem rur do wymiany ciepła, w którym w każdej takiej rurze znajduje się szereg dwukomorowych miejsc wrzenia pęcherzykowego, w szczególności z co najmniej jedną rurą do wymiany ciepła, w której znajdują się dwukomorowe miejsca wrzenia pęcherzykowego.
Korzystnie, według wynalazku zapewniono sposób formowania rury do wymiany ciepła poprzez wyginanie żeber w celu utworzenia wielu dwukomorowych miejsc wrzenia pęcherzykowego.
Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ilustrację parownika czynnika chłodniczego wykonanego według wynalazku, fig. 2 - rurę do wymiany ciepła wykonaną według wynalazku, w powiększeniu, częściowo z odsłoniętym przekrojem osiowym, fig. 3 - zalecany przykład wykonania rury do wymiany ciepła wykonanej według wynalazku, w powiększeniu, częściowo z odsłoniętym przekrojem osiowym, fig. 4 - mikrofotografię zewnętrznej powierzchni rury z fig. 2, fig. 5 - przekrój płaszczyzną 5-5 na fig. 4, fig. 6 - przekrój płaszczyzną 6-6 na fig. 4, fig. 7 - schematyczny obraz zewnętrznej powierzchni rury z fig. 3, fig. 8 - wykres porównujący współczynnik sprawności rury według wynalazku i znanej rury do wymiany ciepła wykonanej według wynalazków ujawnionych w opisie patentowym nr US 5,697,430, fig. 9 - wykres porównujący parametry techniczne wymiany ciepła wewnątrz rury według wynalazku oraz rury do wymiany ciepła wykonanej według wynalazków ujawnionych w opisie patentowym nr US 5,697,430, fig. 10 wykres porównujący spadek ciśnienia dla rury według wynalazku i rury do wymiany ciepła wykonanej według US 5,697,430, fig. 11 - wykres porównujący całkowity współczynnik wymiany ciepła U0 dla czynnika chłodniczego HFC-134A przy zmiennych strumieniach ciepła, Q/A0.
Nawiązując obecnie do figur, na których podobne numery identyfikacyjne oznaczają podobne części, na fig. 1 pokazano szereg rur 10 do wymiany ciepła wykonanych według wynalazku. Rury 10
PL 202 538 B1 znajdują się wewnątrz parownika 14 czynnika chłodniczego. Poszczególne rury 10a, 10b i 10c są reprezentatywne, jak mogą się zorientować profesjonaliści w tej dziedzinie, dla potencjalnie setek rur 10, które zazwyczaj znajdują się w parowniku 14 chłodziarki. Rury 10 mogą być zamocowane w dowolny odpowiedni sposób, w celu realizacji wynalazku, jak opisano dalej. W parowniku 14 znajduje się wrzący czynnik chłodniczy 15. Czynnik chłodniczy 15 jest doprowadzany do parownika 14 ze skraplacza do obudowy 18 przez otwór 20. Wrzący czynnik chłodniczy 15 w obudowie 18 znajduje się w dwóch fazach, cieczy i pary. Para czynnika chłodniczego wypływa z obudowy parownika 18 przez wylot 21 pary. Jak powszechnie wiadomo w tej dziedzinie, można się zorientować, że para czynnika chłodniczego jest doprowadzana do sprężarki, gdzie jest sprężana do pary o wyższej temperaturze i ciśnieniu, z przeznaczeniem do obiegu w znanym cyklu chłodzenia.
W obudowie 18 znajduje się w stanie zawieszonym w odpowiedni sposób szereg rur 10a-c do wymiany ciepła, które opisano szczegółowo dalej. Na przykład, rury 10a-c mogą być podtrzymywane przez przegrody i podobne. Taka konstrukcja parownika czynnika chłodniczego jest znana w technice. Czynnik chłodzący, najczęściej woda, wpływa do parownika 14 wlotem 25 do zbiornika wlotowego 24. Czynnik chłodzący, który wpływa do parownika 14 w stanie stosunkowo ciepłym, jest doprowadzany ze zbiornika wlotowego 24 do szeregu rur 10a-c do wymiany ciepła, gdzie czynnik chłodzący oddaje swoje ciepło wrzącemu czynnikowi chłodniczemu 15. Schłodzony czynnik chłodzący przepływa przez rury 10a-c i wypływa rurami do zbiornika wylotowego 27. Odświeżony czynnik chłodzący wypływa z parownika 14 przez wylot 28. Jak powszechnie wiadomo w tej dziedzinie, można się zorientować, że przykładowy zanurzony parownik 14 nie jest jedynym przykładem parownika czynnika chłodniczego. Znane są i stosowane w tej dziedzinie różnorodne typy parowników, w tym parowniki w chłodziarkach absorpcyjnych oraz stosowane w urządzeniach ze zraszanymi powierzchniami. Można się również zorientować, że wynalazek znajduje zastosowanie głównie w chłodziarkach i parownikach, oraz że wynalazek nie jest ograniczony do gałęzi lub typu.
Na fig. 2 pokazano reprezentatywną rurę 10 w powiększeniu, z wyrwaniem, w rzucie głównym. Fig. 3, na której przedstawiono w powiększeniu przekrój zalecanego wykonania rury 10, jest łatwo analizować łącznie z fig. 2. Nawiązując najpierw do fig. 2, rura 10 ma powierzchnię zewnętrzną 30, oraz powierzchnię wewnętrzną 35. Korzystnie, na powierzchni wewnętrznej 35 znajduje się szereg grzbietów 38. Osoby o odpowiedniej wiedzy w tej dziedzinie zorientują się, że wewnętrzna powierzchnia rury może być gładka, albo mogą znajdować się na niej grzbiety i rowki, albo może być w inny sposób ulepszona. Zatem rozumie się samo przez się, że ujawniony przykład wykonania, w którym widać szereg grzbietów, nie jest ograniczający dla wynalazku.
Nawiązując do przykładu wykonania, grzbiety 38 na wewnętrznej powierzchni 35 rury mają podziałkę „p”, szerokość „b” i wysokość „e”, każdy według definicji pokazanych na fig. 3. Podziałka „p” stanowi odległość pomiędzy grzbietami 38. Wysokość „e” oznacza odległość pomiędzy wierzchołkiem 39 grzbietu 38 a skrajnie wewnętrzną częścią grzbietu 38. Szerokość „b” jest mierzona na skrajnie górnych, zewnętrznych krawędziach grzbietu 38, w miejscu gdzie występuje styczność z wierzchołkiem 39. Kąt pochylenia spirali „θ” jest mierzony od osi rury, jak również pokazano na fig. 3. Zatem rozumie się samo przez się, że na wewnętrznej powierzchni 35 rury 10 (z przykładu wykonania) znajdują się spiralne grzbiety 38 oraz że grzbiety te mają z góry zadaną wysokość i podziałkę grzbietu i są ustawione pod z góry zadanym kątem pochylenia spirali. Takie z góry zadane pomiary można zmieniać w razie potrzeby, w zależności od konkretnego zastosowania. Na przykład, według patentu nr US 3,847,212 rozwiązanie posiada stosunkowo małą liczbę grzbietów, przy stosunkowo dużej podziałce 0,85 cm (0,333 cala) i stosunkowo dużym kącie pochylenia spirali (51°). Korzystnie, parametry te wybiera się tak, żeby polepszyć parametry wymiany ciepła rury. Tworzenie takich ulepszeń powierzchni wewnętrznej jest powszechnie znane w tej dziedzinie i nie musi być dalej omawiane bardziej szczegółowo niż dotychczas. Uznaje się, na przykład, że w opisie patentowym nr US 3,847,212 ujawniono sposób tworzenia oraz tworzenie ulepszeń powierzchni wewnętrznej.
Zewnętrzna powierzchnia 30 rur 10 jest, na ogół, początkowo gładka. Zatem rozumie się samo przez się, że następnie zewnętrzna powierzchnia 30 jest odkształcana lub ulepszana w celu zapewnienia szeregu żeber 50, w których, z kolei, jak opisano szczegółowo dalej, znajduje się szereg dwukomorowych miejsc/porów 55 wrzenia pęcherzykowego. Niniejszy wynalazek opisano szczegółowo w odniesieniu do dwukomorowych porów pęcherzykowych, ale rozumie się samo przez się, że wynalazek dotyczy rur 10 do wymiany ciepła z miejscami/porami 55 wrzenia pęcherzykowego wykonanych z więcej niż dwiema komorami. W tych miejscach, które są na ogół określane jako komory lub pory 55, znajdują się otwory 56 usytuowane w strukturze rury 10, w przybliżeniu na lub pod powierzchnią zePL 202 538 B1 wnętrzną 30 rury. Otwory 56 działają jak małe instalacje obiegowe, które kierują ciekły czynnik chłodniczy do pętli lub kanału, umożliwiając tym samym styczność czynnika chłodniczego z miejscem pęcherzykowania. Otwory tego typu są na ogół wykonywane poprzez żebrowanie rury, formowanie w przybliżeniu podłużnych rowków lub karbów w wierzchołkach żeber, a następnie odkształcanie powierzchni zewnętrznej w celu utworzenia spłaszczonych obszarów na powierzchni rury, ale z kanałami w obszarach podstaw żeber.
Nawiązując bardziej szczegółowo do fig. 2 i 3, zewnętrzną powierzchnię 30 rury 10 formuje się w ten sposób, żeby znajdowało się na niej szereg żeber 50. Żebra 50 mogą być formowane za pomocą konwencjonalnej maszyny żebrującej, na przykład w sposób objaśniony w patencie nr US 4,729,155. Liczba użytych trzpieni zależy od takich czynników technologicznych jak wymiary rury, prędkość przelotowa, itp. Trzpienie są montowane z odpowiednim stopniem przyrostu wokół rury, przy czym, korzystnie, każdy jest montowany pod pewnym kątem względem osi rury.
Opisane jeszcze bardziej szczegółowo i skoncentrowane na fig. 4 i 7, tarcze żebrujące tłoczą lub odkształcają metal na powierzchni zewnętrznej 30 rury, tworząc żebra 50 i stosunkowo głębokie rowki lub kanały 52. Jak widać, pomiędzy żebrami 50 powstają kanały 52, przy czym oba są w przybliżeniu obwodowe wokół rury 10. Jak widać na fig. 3, żebra 50 mają wysokość, którą można mierzyć od skrajnie wewnętrznej części 57 kanału 52 (lub rowka) do skrajnie zewnętrznej powierzchni 58 żebra. Ponadto liczba żeber może zmieniać się w zależności od zastosowania. Co prawda nie ogranicza się, ale zalecany zakres wysokości żeber jest pomiędzy 3,81 a 15,24 mm (0,015 cala a 0,060 cala), a zalecana liczba żeber na 2,54 wynosi od 40 do 70. Należy następnie zrozumieć, że czynność żebrowania pozostawia po sobie szereg pierwszych kanałów 52, jak pokazano na fig. 4 i 7.
Po utworzeniu żeber, zewnętrzna powierzchnia 58 każdego żebra 50 jest karbowana w celu zapewnienia szeregu drugich kanałów 62. Takie karbowanie można wykonać za pomocą tarczy karbującej (patrz patent nr US 4,729,155). Drugie kanały 62, usytuowane pod pewnym kątem względem pierwszych kanałów 52, łączą się ze sobą w sposób pokazany na fig. 4 i 7. Czynność karbowania, opisana w patencie nr US 5,697,430, jest jednym z odpowiednich sposobów wykonania tej operacji karbowania tak, żeby powstały drugie kanały 62 oraz szereg karbów 64. Jak pokazano na fig. 3 i 6 karby 64 biegną co najmniej częściowo ponad kanałami 52 dla utworzenia pierwszej komory 72 wrzenia pęcherzykowego.
Po karbowaniu, zewnętrzne powierzchnie 58 żeber 50 są spłaszczane lub wyginane za pomocą tarczy prasującej (patrz, na przykład, patent nr US 4,729,155). W trakcie tego etapu spłaszcza się lub wygina w górę wierzchołek lub główkę każdego żebra, uzyskując pokazany wygląd, na przykład widoczny na fig. 4 i 7. Rozumie się samo przez się, że powyższe czynności powodują powstanie szeregu porów 55 w miejscach przecięcia się kanałów 52 i 62. W porach 55 znajdują się miejsca wrzenia pęcherzykowego, każde w zależności od wymiarów porów.
Po spłaszczeniu, żebra 50 są zwijane lub ponownie wyginane za pomocą narzędzia zwijającego. W trakcie operacji walcowania powstaje siła w poprzek i nad spłaszczonymi żebrami 50. Żebra 50 są wyginane lub walcowane za pomocą narzędzia tak, żeby co najmniej częściowo pokrywały karby 64 żeber, a tym samym tworzyły pomocnicze lub drugie komory 74 wrzenia pomiędzy wygiętymi żebrami 50 a karbami 64 na żebrach. Drugie komory 74 zapewniają dodatkowe pole powierzchni żebra nad pierwszymi komorami 30 głównymi do wspierania bardziej konwekcyjnego i pęcherzykowego wrzenia. Zatem pory 55 są formowane w miejscach przecinania się kanałów 52 i 62. W każdym z porów 55 znajduje się otwór 56 pora, z którego wydostaje się para. W zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku znajdują się dwie komory, pierwsza komora 72 główna i druga komora 74 pomocnicza, które polepszają parametry techniczne rury.
Korzystnie, rura 10 jest karbowana w pierwszych kanałach 52 pomiędzy żebrami („obszar bazowy żebra”) w celu utworzenia karbów bazowych w powierzchni podstawy. Karbowanie przeprowadza się za pomocą tarczy karbującej bazy. W obszarze bazy żebra można karbować karby bazowe o różnorodnych kształtach i wymiarach, ale zaleca się tworzenie karbów bazowych o w przybliżeniu trapezowym kształcie. Liczba karbów bazowych utworzonych wokół obwodu każdego rowka lub kanału 52 może być dowolna, ale zaleca się, żeby wynosiła co najmniej 20 do 100, korzystnie czterdzieści siedem (47) karbów bazowych na obwód. Ponadto, korzystnie, karby bazowe mają głębokość od 0,0127 do 0,127 mm (0,0005 cala do 0,005 cala), a bardziej korzystnie 0,71 mm (0,0028 cala).
Polepszenia zarówno powierzchni wewnętrznej 35 jak i powierzchni zewnętrznej 30 rury 10 zwiększa całkowitą skuteczność rury poprzez zwiększenie zarówno zewnętrznych h0 jak i wewnętrznych hj współczynników przejmowania ciepła, a tym samym całkowity współczynnik przejmowania
PL 202 538 B1 ciepła Uo, jak również zmniejszenie całkowitego oporu na przepływ ciepła z jednej strony rury (RT) na drugą. Parametry wewnętrznej powierzchni 35 rury 10 zwiększają wewnętrzny współczynnik przejmowania ciepła (h,) poprzez zapewnienie zwiększonego pola powierzchni, za pośrednictwem którego płyn może stykać się, a także umożliwiając płynowi wewnątrz rury 10 wirowanie podczas przepływu przez długość rury 10. Przepływ wirowy ma skłonność do trzymania płynu w dobrej pod względem przejmowania ciepła styczności z powierzchnią wewnętrzną, ale eliminuje nadmierną turbulencję, która mogłaby spowodować niepożądany wzrost spadku ciśnienia.
Ponadto karbowanie bazy powierzchni zewnętrznej 30 rury i wyginanie (w przeciwieństwie do tradycyjnego spłaszczania) żeber 50 umożliwia wymianę ciepła na zewnątrz rury, a tym samym zwiększa zewnętrzny współczynnik przejmowania ciepła h0. Karby bazowe zwiększają wymiary i pole powierzchni komór wrzenia pęcherzykowego oraz liczbę miejsc wrzenia oraz pomagają utrzymać powierzchnię zwilżoną w wyniku sił napięcia powierzchniowego, które pomagają we wspieraniu wrzenia warstwowego w bardziej cienkiej warstwie. Wyginanie żeber skutkuje powstawaniem dodatkowych komór (takich jak druga komora 74) usytuowanych ponad każdą pierwszą komorą 50 główną, które mogą służyć do przenoszenia dodatkowego ciepła do czynnika chłodniczego oraz poprzez fazę przejściową pomiędzy cieczą a parą intensyfikowania ucieczki pęcherzyków pary z drugiej komory 74 pomocniczej za pomocą konwekcji i/lub wrzenia pęcherzykowego, w zależności od strumienia ciepła i ruchu cieczy/pary na zewnętrznej powierzchni rury. Jak można się zorientować mając doświadczenie w tej dziedzinie, zewnętrzny współczynnik wrzenia jest funkcją zarówno składnika wrzenia pęcherzykowego jak i składnika konwekcyjnego. Zazwyczaj wrzenie pęcherzykowe najbardziej przyczynia się do wymiany ciepła, ale składnik konwekcyjny jest również ważny i może stać się znaczący w zanurzonych chłodziarkach z czynnikiem chłodniczym.
Rura 10 według wynalazku nie dorównuje rurze ujawnionej w patencie nr US 5,697,439 (oznaczonej jako „Rura T-BIII®” w dalszych tabelach i na wykresach), która jest aktualnie uważana za wiodącą pod względem parametrów w technice parowania wśród szeroko dostępnych w handlu rur. Dla umożliwienia porównania ulepszonej rury 10 według wynalazku (oznaczonej jako „Nowa Rura” w dalszych tabelach i na wykresach) z Rurą T-BIII®, przedstawiono zestawienie w Tabeli 1 parametrów wymiarowych Nowej Rury i Rury T-BIII®:
T A B E L A 1
CHARAKTERYSTYKI WYMIAROWE RUR MIEDZIANYCH Z WIELOWEJŚCIOWYMI GRZBIETAMI WEWNĘTRZNYMI
OZNACZENIE RURY Rura T-BIII® Nowa rura
Nazwa wyrobu TURBO-BIII® TURBO-EDE®
FPI = żebra na cal (fpi) (25,4 mm) 60 48
Umieszczenie żeber Walcowane Walcowane
FH = wysokość żebra (cale) (25,4 mm) 0,0215 0,021
Ao = Rzeczywiste pole zewnętrzne (ft2/ft) (30,48 cm2/cm) Nie znane Nieznane
Di = Średnica wewnętrzna (cale) 0,645 0,652
e = Wysokość grzbietu (cale) (25,4 mm) 0,016 0,014
p = Osiowa podziałka grzbietów 0,0516 0,0457
Nrs = Liczba początków grzbietów 34 44
I = natarcie (cale) (25,4 mm) 1,76 2,01
θ = kąta pochylenia grzbietu względem osi (°) 49 45
b = szerokość grzbietu wzdłuż osi (cale) (25,4 mm) 0,0265 0,0184
W Tabeli 2 porównano wewnętrzne parametry techniczne Nowej Rury i Rury T-BIII. Obie rury są porównane przy stałym natężeniu przepływu wody z boku w ilości 18,95 l/min (5 GPM) i stałej średniej
PL 202 538 B1 temperaturze 10°C (50°F). Porównania z Tabeli 2 są oparte na nominalnych rurach o średnicy zewnętrznej ¾ cala.
T A B E L A 2
PARAMETRY TECHNICZNE MIEDZIANEJ RURY DOŚWIADCZALNEJ Z WIELOWEJŚCIOWYM GRZBIETEM
WEWNĘTRZNYM
Rura T-BIII® Nowa rura
u = Prędkość wody w rurze (ft/s) (30,48 cm/s) 4,89 4,78
Ci = Wewnętrzny współczynnik przenoszenia ciepła Stały (Z wyników badań) 0,075 0,077
fp = współczynnik tarcia (Darcy) 0,0624 0,0623
Δρ,;/1ΐ= spadek ciśnienia na stopę (30,48 cm) 0,187 0,177
Stc/Sts = stosunek liczb Stantona (ulepszony/gładki) 2,52 2,59
Δpc/Δpps = stosunek spadków ciśnienia (ulepszony/gładki) 3,34 3,16
η = (Stc/Sts) / (Apc/ApPS) = wskaźnik sprawności 0,78 0,82
Dane ilustrują zmniejszenie spadku ciśnienia i zwiększenie skuteczności wymiany ciepła uzyskiwanej za pomocą Nowej Rury. Jak można zobaczyć z Tabeli 2 i z graficznego obrazu na fig. 10, stosunek spadków ciśnienia (Apc/ApPS) w stosunku do gładkiego otworu rury, przy stałym natężeniu przepływu 18,95 l/min (5 GPM), dla Nowej Rury jest w przybliżeniu o 5% mniejszy niż dla Rury T-BIII. Również z Tabeli 2 i graficznie z fig. 9, można zobaczyć, że stosunek Liczb Stantona (Stc/Sts) dla Nowej Rury jest w przybliżeniu o 2% większy niż dla Rury T-BIII. Stosunek spadku ciśnień i Liczb Stantona można łączyć w całkowity stosunek przejmowania ciepła do spadku ciśnienia i jest określany jako „wskaźnik sprawności” (η), będący całkowitą miarą przejmowania ciepła do spadku ciśnienia w porównaniu do rury z gładkim otworem. Przy 18,95 l/min (5 GPM), wskaźnik sprawności (η) dla Nowej Rury wynosi 0,82 a dla Rury T-BIII® 0,78, co skutkuje około 5% poprawą dla Nowej Rury, jak pokazano graficznie na fig. 8 dla tego GPM (l/min). Dla 26,53 l/min (7 GPM) (zwykłe warunki eksploatacyjne) można uzyskać większą poprawę wartości procentowych.
®
W Tabeli 3 porównano zewnętrzne parametry techniczne Nowej Rury i Rury T-BIII®. Rury miały długość 2,44 m (osiem stóp) i każda była oddzielnie zawieszona w basenie z czynnikiem chłodniczym o temperaturze 14,61°C (58,3 stopnia Fahrenheita). Natężenie przepływu wody jest utrzymywane na stałej wartości 161,54 cm/s (5,3 stopy/s), a temperatura wody wlotowej jest taka, że średni strumień ciepła dla wszystkich rur jest utrzymywany na poziomie około 7949, 15 J/h cm2 (7000 Btu/hr ft2), co jest wartością stałą. Rury są wykonane z materiału miedzianego, mają nominalną średnicę zewnętrzną ¾ cala i taką samą grubość ścianek. Wszystkie testy przeprowadzano bez obecności oleju w czynniku chłodniczym.
T A B E L A 3
ZEWNĘTRZNE I CAŁKOWITE CHARAKTERYSTYKI DOŚWIADCZALNYCH RUR MIEDZIANYCH Z WIELOWEJŚCIOWYM GRZBIETEM WEWNĘTRZNYM
Rura T-BIII® Nowa rura
h0 = Średni współczynnik wrzenia na podstawie nominalnego pola powierzchni zewnętrznej Czynnik chłodniczy HFC-134A (Btu/hr ft2F) 1,136 J/h cm2 10 000 13 000
U0 = Całkowity współczynnik przejmowania ciepła, na podstawie nominalnego pola powierzchni dla czynnika chłodniczego HFC-134A (Btu/hr ft2F) 1,136 J/h cm2 1960 2250
Na fig. 10 pokazano wykres porównujący całkowity współczynnik przejmowania ciepła Uo dla czynnika chłodniczego HFC-134A przy zmiennych strumieniach ciepła, Q/A0, dla Nowej Rury i Rury T-BIII®. Przy strumieniu ciepła na poziomie około 7949,15 J/h cm2 (7000 (Btu/hr ft) przewaga Nowej Rury nad Rurą T-BIII® wynosi 15% przy natężeniu przepływu wody 18,95 l/min (5 GPM) (również podane w Tabeli 3).
PL 202 538 B1
Powyższy opis służy do zilustrowania, objaśnienia i opisu przykładów wykonania wynalazku. Dalsze modyfikacje i adaptacje tych przykładów wykonania są dla profesjonalistów oczywiste i mogą być realizowane bez wychodzenia poza istotę wynalazku lub zakres podanych dalej zastrzeżeń. Ponadto osoba o stosownych umiejętnościach w tej dziedzinie zorientuje się, że wynalazek dostarcza żebro o unikatowym profilu umożliwiającym tworzenie miejsc wrzenia pęcherzykowego z wieloma komorami, takimi jak komora podwójna. Wynalazek zapewnia taki unikatowy profil bez usuwania metalu w celu utworzenia porów, a następnie zapewnia ulepszony sposób wytwarzania ulepszonej rury do wymiany ciepła. Dodatkowo, zastosowanie jednej lub więcej takich rur w chłodziarce zanurzonej skutkuje poprawą parametrów roboczych chłodziarki w kategoriach wymiany ciepła. Zatem powyższe objaśnienie oraz opis zalecanych przykładów wykonania jest przykładowy, a wynalazek jest określony i zdefiniowany w załączonych zastrzeż eniach patentowych.

Claims (20)

1. Rura do wymiany ciepła nadająca się do stosowania w parowniku czynnika chłodniczego, zawierająca powierzchnię zewnętrzną, która posiada szereg żeber oraz szereg kanałów biegnących pomiędzy tymi żebrami, przy czym na żebrach utworzone są karby, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden dwukomorowy por (55) wrzenia pęcherzykowego uformowany w miejscu przecięcia się karbu (64) z kanałem (52), przy czym por (55) wrzenia pęcherzykowego zawiera pierwszą komorę (72) wrzenia pęcherzykowego oraz drugą komorę (74) wrzenia pęcherzykowego, która to pierwsza komora (72) wrzenia pęcherzykowego jest co najmniej częściowo określona poprzez co najmniej część karbu (64) biegnącego co najmniej częściowo ponad kanałem (52), a druga komora (74) wrzenia pęcherzykowego jest określona co najmniej częściowo poprzez co najmniej część karbowanego żebra (50) biegnącego co najmniej częściowo ponad karbem (64).
2. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera od 40 do 70 żeber (50).
3. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera szereg karbów bazowych uformowanych w szeregu kanałach (52).
4. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 3, znamienna tym, że karby bazowe mają kształt, korzystnie, trapezowy.
5. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera od 20 do 100 karbów bazowych na obwodzie rury.
6. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 3, znamienna tym, że karby bazowe mają głębokość od 0,0127 do 0,127 mm.
7. Rura do wymiany ciepła według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera powierzchnię wewnętrzną (35), która to powierzchnia wewnętrzna (35) zawiera spiralne grzbiety (38).
8. Sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła posiadającej powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną, w którym, formuje się szereg żeber na zewnętrznej powierzchni rury, przy czym pomiędzy sąsiednimi żebrami biegną liczne kanały oraz poddaje się karbowaniu co najmniej niektóre żebra i formuje się szereg karbów, znamienny tym, że kształtuje się pierwszą komorę (72) wrzenia pęcherzykowego, która jest co najmniej częściowo określona poprzez kanał (52) i karb (64) oraz następnie wygina się lub spłaszcza co najmniej część karbowanych żeber (50) i kształtuje się drugą komorę (74) wrzenia pęcherzykowego łączącą się z pierwszą komorą (72) wrzenia pęcherzykowego.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że na wewnętrznej powierzchni (35) rury (10) kształtuje się spiralne grzbiety (38).
10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że podczas kształtowania szeregu żeber (50) na zewnętrznej powierzchni (30) rury (10) kształtuje się żebra (50) mające wysokość od około 0,3811,524 mm.
11. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że kształtuje się szereg karbów bazowych co najmniej w części z szeregu kanałów (52).
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że kształtuje się karby bazowe mające ogólnie trapezowy kształt.
13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że podczas kształtowania szeregu karbów bazowych formuje się od 20 do 100 karbów bazowych na obwodzie rury (10).
PL 202 538 B1
14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że kształtuje się karby bazowe o głębokości od 0,0127 do 0,127 mm.
15. Parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła, przy czym parownik zawiera obudowę, w której znajduje się czynnik chłodniczy oraz co najmniej jedna rura do wymiany ciepła umieszczona w obudowie i w kontakcie z czynnikiem chłodniczym, przy czym rura do wymiany ciepła zawiera powierzchnię zewnętrzną, która posiada szereg żeber z kanałami biegnącymi pomiędzy sąsiednimi żebrami, na których to żebrach ukształtowane są karby, znamienny tym, że na przecięciu karbu (64) i kanału (52) ukształtowany jest co najmniej jeden dwukomorowy por (55) wrzenia pęcherzykowego, przy czym por (55) wrzenia pęcherzykowego zawiera pierwsza komorę (72) wrzenia pęcherzykowego i drugą komorę (74) wrzenia pęcherzykowego, która to pierwsza komora (72) wrzenia pęcherzykowego jest określona co najmniej częściowo poprzez co najmniej część karbu (64) wystającego co najmniej częściowo ponad kanałem (52), zaś druga komora (74) wrzenia pęcherzykowego jest co najmniej częściowo określona poprzez co najmniej część karbowanego żebra (50) biegnącego co najmniej częściowo ponad karbem (64).
16. Parownik według zastrz. 15, znamienny tym, że rura (10) do wymiany ciepła zawiera od 40 do 70 żeber (50).
17. Parownik według zastrz. 15, znamienny tym, że zawiera szereg karbów bazowych ukształtowanych w szeregu kanałach (52).
18. Parownik według zastrz. 15, znamienny tym, że karby bazowe mają ogólnie trapezowy kształt.
19. Parownik według zastrz. 17, znamienny tym, że karby bazowe mają głębokość od 0,0127 do 0,127 mm.
20. Parownik według zastrz. 15, znamienny tym, że rura (10) do wymiany ciepła zawiera ponadto powierzchnię wewnętrzną (35), a powierzchnia wewnętrzna (35) zawiera spiralne grzbiety (38).
Rysunki
PL371255A 2002-04-19 2003-04-21 Rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła PL202538B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37417102P 2002-04-19 2002-04-19
US10/328,848 US20040010913A1 (en) 2002-04-19 2002-12-24 Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL371255A1 PL371255A1 (pl) 2005-06-13
PL202538B1 true PL202538B1 (pl) 2009-07-31

Family

ID=29254303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL371255A PL202538B1 (pl) 2002-04-19 2003-04-21 Rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła

Country Status (18)

Country Link
US (3) US20040010913A1 (pl)
EP (1) EP1502067B1 (pl)
JP (1) JP4395378B2 (pl)
KR (1) KR101004833B1 (pl)
AT (1) ATE316234T1 (pl)
AU (1) AU2003231750C1 (pl)
BR (2) BR0304538A (pl)
CA (1) CA2495772C (pl)
DE (1) DE60303306T2 (pl)
DK (1) DK1502067T3 (pl)
ES (1) ES2255681T3 (pl)
IL (3) IL164351A0 (pl)
MX (1) MXPA04010218A (pl)
NO (1) NO20035705L (pl)
PL (1) PL202538B1 (pl)
PT (1) PT1502067E (pl)
WO (1) WO2003089865A1 (pl)
ZA (1) ZA200408495B (pl)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005028032A1 (de) * 2005-06-17 2006-12-21 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung thermisch empfindlicher Stoffe
CN100365369C (zh) * 2005-08-09 2008-01-30 江苏萃隆铜业有限公司 蒸发器热交换管
CN100498187C (zh) * 2007-01-15 2009-06-10 高克联管件(上海)有限公司 一种蒸发冷凝兼备型传热管
CN101338987B (zh) * 2007-07-06 2011-05-04 高克联管件(上海)有限公司 一种冷凝用传热管
US8534645B2 (en) 2007-11-13 2013-09-17 Dri-Steem Corporation Heat exchanger for removal of condensate from a steam dispersion system
US8505497B2 (en) 2007-11-13 2013-08-13 Dri-Steem Corporation Heat transfer system including tubing with nucleation boiling sites
DE102008013929B3 (de) 2008-03-12 2009-04-09 Wieland-Werke Ag Verdampferrohr mit optimierten Hinterschneidungen am Nutengrund
US9844807B2 (en) * 2008-04-16 2017-12-19 Wieland-Werke Ag Tube with fins having wings
EP2307824B1 (de) 2008-06-23 2016-04-06 Efficient Energy GmbH Vorrichtung und verfahren zum effizienten kondensieren
DE102009007446B4 (de) * 2009-02-04 2012-03-29 Wieland-Werke Ag Wärmeübertragerrohr und Verfahren zu dessen Herstellung
US8720224B2 (en) * 2010-02-12 2014-05-13 REJ Enterprises, LLP Gravity flooded evaporator and system for use therewith
CN101813433B (zh) * 2010-03-18 2012-10-24 金龙精密铜管集团股份有限公司 冷凝用强化传热管
DE102011121436A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Wieland-Werke Ag Verflüssigerrohre mit zusätzlicher Flankenstruktur
DE102011121733A1 (de) 2011-12-21 2013-06-27 Wieland-Werke Ag Verdampferrohr mit optimierter Außenstruktur
WO2015081227A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Dri-Steem Corporation Steam dispersion system
CN103727707A (zh) * 2013-12-30 2014-04-16 麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 具有二重冷媒分配装置的全降膜式蒸发器
US20150211807A1 (en) * 2014-01-29 2015-07-30 Trane International Inc. Heat Exchanger with Fluted Fin
EP3191784B1 (en) * 2014-09-12 2021-08-18 Trane International Inc. Turbulators in enhanced tubes
US10480872B2 (en) 2014-09-12 2019-11-19 Trane International Inc. Turbulators in enhanced tubes
CN104374224A (zh) * 2014-11-19 2015-02-25 金龙精密铜管集团股份有限公司 强化蒸发传热管
US10174960B2 (en) 2015-09-23 2019-01-08 Dri-Steem Corporation Steam dispersion system
DE102016006914B4 (de) 2016-06-01 2019-01-24 Wieland-Werke Ag Wärmeübertragerrohr
US9945618B1 (en) * 2017-01-04 2018-04-17 Wieland Copper Products, Llc Heat transfer surface
CN108592683B (zh) * 2018-05-02 2020-12-08 珠海格力电器股份有限公司 换热管、换热器及热泵机组
DE102018004701A1 (de) 2018-06-12 2019-12-12 Wieland-Werke Ag Metallisches Wärmeaustauscherrohr
CN109099748A (zh) * 2018-08-30 2018-12-28 珠海格力电器股份有限公司 换热管及空调器
US10515871B1 (en) 2018-10-18 2019-12-24 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling devices having large surface area structures, systems incorporating the same, and methods of forming the same
CN109307389B (zh) * 2018-11-20 2023-07-07 山东恒辉节能技术集团有限公司 一种新式满液式蒸发换热管

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3583533A (en) * 1969-06-30 1971-06-08 Robert H Jones Jr Helically finned brake drum
US3696861A (en) * 1970-05-18 1972-10-10 Trane Co Heat transfer surface having a high boiling heat transfer coefficient
US3768290A (en) * 1971-06-18 1973-10-30 Uop Inc Method of modifying a finned tube for boiling enhancement
CA956933A (en) * 1971-08-13 1974-10-29 Peerless Of America Heat exchangers
US4059147A (en) * 1972-07-14 1977-11-22 Universal Oil Products Company Integral finned tube for submerged boiling applications having special O.D. and/or I.D. enhancement
US3881342A (en) * 1972-07-14 1975-05-06 Universal Oil Prod Co Method of making integral finned tube for submerged boiling applications having special o.d. and/or i.d. enhancement
US3847212A (en) * 1973-07-05 1974-11-12 Universal Oil Prod Co Heat transfer tube having multiple internal ridges
US4195688A (en) * 1975-01-13 1980-04-01 Hitachi, Ltd. Heat-transfer wall for condensation and method of manufacturing the same
US4313248A (en) * 1977-02-25 1982-02-02 Fukurawa Metals Co., Ltd. Method of producing heat transfer tube for use in boiling type heat exchangers
US4159739A (en) * 1977-07-13 1979-07-03 Carrier Corporation Heat transfer surface and method of manufacture
US4182412A (en) * 1978-01-09 1980-01-08 Uop Inc. Finned heat transfer tube with porous boiling surface and method for producing same
JPS5659194A (en) * 1979-10-20 1981-05-22 Daikin Ind Ltd Heat transfer tube
US4279155A (en) 1980-01-24 1981-07-21 Hayati Balkanli Bourdon tube transducer
US4359086A (en) * 1981-05-18 1982-11-16 The Trane Company Heat exchange surface with porous coating and subsurface cavities
US4438807A (en) * 1981-07-02 1984-03-27 Carrier Corporation High performance heat transfer tube
JPS5984095A (ja) * 1982-11-04 1984-05-15 Hitachi Ltd 熱交換壁
JPS60238698A (ja) * 1984-05-11 1985-11-27 Hitachi Ltd 熱交換壁
JPS6189497A (ja) * 1984-10-05 1986-05-07 Hitachi Ltd 伝熱管
US4660630A (en) * 1985-06-12 1987-04-28 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tube having internal ridges, and method of making same
US5146979A (en) * 1987-08-05 1992-09-15 Carrier Corporation Enhanced heat transfer surface and apparatus and method of manufacture
US5222299A (en) * 1987-08-05 1993-06-29 Carrier Corporation Enhanced heat transfer surface and apparatus and method of manufacture
US4765058A (en) * 1987-08-05 1988-08-23 Carrier Corporation Apparatus for manufacturing enhanced heat transfer surface
JPH0648153B2 (ja) * 1990-09-07 1994-06-22 三菱マテリアル株式会社 伝熱体
US5054548A (en) * 1990-10-24 1991-10-08 Carrier Corporation High performance heat transfer surface for high pressure refrigerants
JP2788793B2 (ja) * 1991-01-14 1998-08-20 古河電気工業株式会社 伝熱管
JP2663776B2 (ja) 1991-12-26 1997-10-15 ダイキン工業株式会社 凝縮器
US5526626A (en) * 1992-10-07 1996-06-18 Loucks; Harry Roofing elements having vane members
US5333682A (en) * 1993-09-13 1994-08-02 Carrier Corporation Heat exchanger tube
US5415225A (en) * 1993-12-15 1995-05-16 Olin Corporation Heat exchange tube with embossed enhancement
US5597039A (en) * 1994-03-23 1997-01-28 High Performance Tube, Inc. Evaporator tube
US5832995A (en) * 1994-09-12 1998-11-10 Carrier Corporation Heat transfer tube
DE69525594T2 (de) * 1994-11-17 2002-08-22 Carrier Corp., Syracuse Wärmeaustauschrohr
CA2161296C (en) * 1994-11-17 1998-06-02 Neelkanth S. Gupte Heat transfer tube
US5697430A (en) * 1995-04-04 1997-12-16 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes and methods of fabrication thereof
US5996686A (en) * 1996-04-16 1999-12-07 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes and methods of fabrication thereof
US6910607B2 (en) * 2002-03-15 2005-06-28 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Cover for dispensing closure with pressure actuated valve
US7254964B2 (en) 2004-10-12 2007-08-14 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP1502067B1 (en) 2006-01-18
PT1502067E (pt) 2006-05-31
DK1502067T3 (da) 2006-05-29
CA2495772A1 (en) 2003-10-30
DE60303306D1 (de) 2006-04-06
IL201783A (en) 2011-06-30
KR101004833B1 (ko) 2011-01-04
NO20035705D0 (no) 2003-12-19
WO2003089865A1 (en) 2003-10-30
US7178361B2 (en) 2007-02-20
BRPI0304538B1 (pt) 2019-06-25
ZA200408495B (en) 2005-12-28
ES2255681T3 (es) 2006-07-01
AU2003231750A1 (en) 2003-11-03
JP2005523414A (ja) 2005-08-04
AU2003231750B2 (en) 2008-05-01
KR20050016352A (ko) 2005-02-21
US20060075773A1 (en) 2006-04-13
JP4395378B2 (ja) 2010-01-06
ATE316234T1 (de) 2006-02-15
US20040010913A1 (en) 2004-01-22
PL371255A1 (pl) 2005-06-13
DE60303306T2 (de) 2006-10-19
IL164351A (en) 2010-11-30
MXPA04010218A (es) 2005-06-08
BR0304538A (pt) 2004-07-20
AU2003231750C1 (en) 2009-04-30
EP1502067A1 (en) 2005-02-02
IL164351A0 (en) 2005-12-18
CA2495772C (en) 2009-04-14
NO20035705L (no) 2004-02-18
US20050126215A1 (en) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL202538B1 (pl) Rura do wymiany ciepła, sposób wytwarzania rury do wymiany ciepła oraz parownik czynnika chłodniczego zawierający rurę do wymiany ciepła
US7254964B2 (en) Heat transfer tubes, including methods of fabrication and use thereof
KR100245383B1 (ko) 교차홈 형성 전열관 및 그 제조 방법
RU2289076C2 (ru) Трубки с канавками для реверсивного использования в теплообменниках
KR102066878B1 (ko) 중공 공동을 갖는 증발열 전달 튜브
EP1571408B1 (en) Method for producing cross-fin tube for heat exchanger, and cross fin-type heat exchanger
WO2017073715A1 (ja) アルミニウム製押出扁平多穴管及び熱交換器
US5960870A (en) Heat transfer tube for absorber
JP3916114B2 (ja) 吸収式冷凍機及びそれに使用する伝熱管
CN101498563B (zh) 传热管及其制造方法和用途
JP4020678B2 (ja) 内面溝付伝熱管及びその製造方法
JP5255249B2 (ja) 内面フィン付伝熱管
KR100517925B1 (ko) 핀-튜브 일체형 열교환기
JPH09318288A (ja) 内面溝付伝熱管
JPS6132599B2 (pl)
JPH02161290A (ja) 内面加工伝熱管
JP5255241B2 (ja) 伝熱管
JPH11118382A (ja) 蒸発器用伝熱管およびその製造方法
JPH07305917A (ja) 吸収器用伝熱管
JP2007155219A (ja) 吸収器用伝熱管

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20140421