CN1228603C - 向下流动的液膜式蒸发器用传热管 - Google Patents

向下流动的液膜式蒸发器用传热管 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能提高管外表面的制冷剂湿润扩散性，特别是沿管轴方向的制冷剂湿润扩散性，实现传热性能提高的向下流动的液膜式蒸发器用传热管。在传热管主体1的外表面1a上形成3种凸起2、3及4。多个凸起2至4分别沿相互平行的方向以螺旋状排列，构成凸起群2a至4a。凸起群2a至4a各设置1组。凸起2至4的间隔P2至P4为0.35mm≤P4＜P3＜P2≤0.95mm，凸起2至凸起4的高度h2至h4为0.1mm≤h4＜h3＜h2≤0.5mm。另外，管轴方向的凸起群2a至4a的排列间隔分别为0.72～1.12mm。

Description

向下流动的液膜式蒸发器用传热管
技术领域
本发明涉及一种通过让制冷剂向下流到管外表面上，在管外表面形成液膜，使该制冷剂蒸发，从而在与流经管内的流体之间进行热交换的向下流动的液膜式蒸发器用传热管。
背景技术
吸收式低温水机是冷冻循环系统，备有：使吸收液(例如溴化锂水溶液)吸收制冷剂(例如水)的蒸气的吸收器；从上述吸收液中提取上述制冷剂蒸汽的再生器；凝缩该提取的上述制冷剂的凝缩器及蒸发凝缩的制冷剂并进行热交换的蒸发器。吸收式低温水机的特征是不使用含氯氟烃(chlorofluorocarbon)等温暖化系数高的制冷剂。
特别是近来，由于环境问题日益重要，因此，不使用热交换性能良好但温暖化系数高的含氯氟烃制冷剂而能够得到高热效率的吸收式低温水机，作为环境优良的大型建筑物用制冷循环及区域性冷暖系统的开发和普及正在迅速进行。随之，承担吸收式低温水机最重要部分的传热管的高性能化的要求也日渐增强。
在吸收式低温水机等向下流动的液膜式蒸发器中，在维持内部压力低的筐体内设置有多个传热管，使其管轴方向水平，制冷剂(例如水)向下流到该传热管的外表面上，在该制冷剂和流经管内的流体(例如水)之间进行热交换，冷却管内的流体。与传热管接触的制冷剂在传热管表面湿润扩散。这时，由于容纳该传热管的筐体内的压力维持得低，所以制冷剂蒸发并从传热管的外表面吸热，从而冷却传热管内部的流体。
为了得到传热性能良好的传热管，必须尽可能地扩大制冷剂和传热管之间的接触面积，即传热面的面积。因此，必须提高传热管外表面的制冷剂的湿润扩散性。
作为这种向下流动的液膜式蒸发器用传热管，在特开平10-318691号公报中公开了在管外表面具有以螺旋状排列的多个凸起的传热管。这种传热管具有：管主体，设置在该管主体的外表面且沿着与管轴方向垂直或倾斜的方向延伸的翘片，沿着与该翘片交叉的方向将该延伸翘片切槽的切槽部，切槽部的深度与翘片的高度实质上相同，在切槽部上切槽的翘片形成有多个凸起。另外，这些凸起的高度为0.2至0.4mm，间隔为0.5至0.9mm。由此，与外表面不形成凸起的平滑管相比，提高了制冷剂的湿润扩散性，同时增加了管外表面的表面积，所以在某种程度上提高了传热性能。
但是，这种以往技术存在下述问题。公开于特开平10-318691号公报中的向下流动的液膜式蒸发器用传热管，虽然增加了管外表面的表面积，但是管外表面的制冷剂的湿润扩散性不够充分。因此，在将多个传热管多级配置使其管轴方向水平的蒸发器中，流下到最上级的传热管外表面管顶部的制冷剂在沿传热管的管轴方向湿润扩散之前，容易沿传热管的管周方向落下。这样，向下流到传热管管顶部的制冷剂沿管周方向大致垂直地流动落下，在相当于管顶部的制冷剂流下来的位置大致正下方的管底部位置，朝下一级传热管滴落。因此，即使是下一级以下的传热管，也确定了管外表面的制冷剂湿润扩散的形式，导致制冷剂从配设在上一级的传热管向配设在下一级的传热管滴落的位置始终相同。结果，在配置于蒸发器内的传热管的外表面上，常常发生制冷剂不浸湿的区域。这些区域由于制冷剂和管内的水之间不能进行热交换，所以传热管的传热性能降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能提高管外表面的制冷剂湿润扩散性，特别是沿管轴方向的制冷剂湿润扩散性，实现了传热性能提高的向下流动的液膜式蒸发器用传热管。
解决上述课题的本发明，是在下滴到管外面的液体形成的液膜与流经管内的液体之间进行热交换的向下流动的液膜式传热管，包括管主体，在管外表面上形成的多个独立的凸起以及在管内表面形成凸状并以螺旋状延伸的肋，上述凸起分类成多组凸起群，在各凸起群中，彼此具有相同形状的多个凸起以螺旋状排列，使该凸起间的间隔为同一间隔，上述各凸起群设置成凸起的排列方向相互平行，构成至少一个凸起群的凸起的形状或间隔与构成其他凸起群的凸起的形状或间隔不同。
根据上述构成，各凸起群的制冷剂表面张力的大小彼此不同，制冷剂产生从一凸起群向其他凸起群的流动。结果，制冷剂在管轴方向上容易湿润扩散，增大了传热面的面积。也就是说，制冷剂向下一级传热管下滴的位置发生变动，也增大了下一级传热管传热面的面积。而且，通过在管轴方向湿润扩散，在管下部下滴时的模式不会一定化。结果，可增大下一级传热面的面积。于是，沿各级传热管很难引起传热面的干燥，提高作为热交换器的性能。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选上述凸起的形状在所有上述凸起群中为四棱锥台形或四棱锥形。如果为以四棱为基本的凸起形状，增多了平行于管轴的部分。因此，可增大沿管轴方向流动的制冷剂相对于沿圆周方向流动的制冷剂量的比率，从而能够提高湿润扩散性。另外，如果为以锥为基本的凸起形状，与柱状凸起相比，在凸起基部附近形成的液膜的厚度变薄。因此，可缩小制冷剂液膜的热传导的障碍，提高了传热性能。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，上述凸起群可设置3组。而且，上述3组凸起群通过沿管轴方向顺次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成。
其中，可以为下述结构，即上述第一凸起的高度与上述第二凸起的高度相同，同时高于上述第三凸起的高度，并且，上述第一凸起的间隔与上述第二凸起的间隔相同，同时大于上述第三凸起的间隔。这样，产生制冷剂从凸起高度高的第一凸起及第二凸起群向凸起高度低的第三凸起群的流动，提高了制冷剂的湿润扩散性。另外，制冷剂向下一级传热管下滴的位置发生变动。其中，对于凸起高度高的部分，通过加长凸起间隔，容易产生制冷剂从高突起部分向低突起部分方向的流动。结果，容易把制冷剂向管轴方向导入，提高了湿润扩散性。
此外，可以为下述结构，即上述第一凸起的高度与上述第二凸起的高度相同，同时低于上述第三凸起的高度，而且上述第一凸起的间隔与上述第二凸起的间隔相同，同时小于上述第三凸起的间隔。这样，产生制冷剂从凸起高度高的第三凸起群向凸起高度低的第一及第二凸起群的流动，提高了制冷剂的湿润扩散性。另外，制冷剂向下一级传热管下滴的位置发生变动。
另外，可以为下述结构，即上述第一凸起的高度高于上述第二凸起的高度，且上述第二凸起的高度高于上述第三凸起的高度。其中，可以为下述结构，即上述第一凸起的间隔大于上述第二凸起的间隔，且上述第二凸起的间隔大于上述第三凸起的间隔。这样，产生制冷剂从凸起高度最高的第一凸起群经过第二凸起群向凸起高度最低的第三凸起群的流动，提高了制冷剂的湿润扩散性。另外，制冷剂向下一级传热管下滴的位置发生变动。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选在一个凸起群中上述各凸起的间隔全部为0.35mm至0.95mm。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选上述凸起的高度全部为0.1mm至0.5mm。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选管轴方向上的上述凸起群的排列间隔为0.72mm至1.12mm。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选上述肋的高度为0.15mm至0.45mm。
在本发明的向下流动的液膜式传热管中，优选上述肋延伸的方向与管轴方向所成的角度是20度至45度。
附图说明
图1是表示本发明实施例的向下流动的液膜式蒸发器用传热管构成的局部图。
图2是表示本实施例的传热管构成的平行于管轴方向的剖视图。
图3是表示本实施例的传热管制造方法的剖视图。
图4是表示用于传热管性能评价试验的试验装置构成的模式图。
图5是表示测定传热管湿润扩散性的试验装置构成的模式图。
图6是表示传热管的湿润扩散性测定位置的与管轴垂直剖面的模式图。
图7是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散长度，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。
图8是以横轴为制冷剂量，纵轴为总传热系数，表示传热管外表面形状与总传热系数关系的曲线图。
图9是以横轴为制冷剂量，纵轴为总传热系数，表示传热管外表面形状与总传热系数关系的曲线图。
图10是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散性，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。
图11是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散性，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。
图12是以横轴为肋的高度，纵轴为总传热系数，表示传热管的肋高度与总传热系数关系的曲线图。
图13是以横轴为肋角度，纵轴为制冷剂压力损失，表示传热管的肋角度与制冷剂压力损失关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图，具体说明本发明的实施方式。图1是表示本发明实施方式的向下流动的液膜式蒸发器用传热管(以下简称传热管)构成的局部图。图2是表示本实施方式的传热管构成的平行于管轴方向的剖视图。如图1所示，在本实施方式的传热管中，设置有用铜或铜合金构成的传热管主体1，在传热管主体1的外表面1a上形成有三种凸起2、3及4。多个凸起2以螺旋状排列在传热管主体1的外表面1a上，构成凸起群2a。同样，多个凸起3以螺旋状排列，构成凸起群3a，多个凸起4以螺旋状排列，构成凸起群4a。在传热管主体1的外表面1a上，凸起群2a至凸起群4a分别各设置1组。在凸起群2a至凸起群4a中，各个凸起2至4排列的方向相互平行，并相对于管轴的垂直方向(管轴垂直方向)倾斜。即，例如在凸起群2a中，从管顶部的出发点沿凸起2排列的方向围绕管外周1周再次到达管顶部时，该到达点与上述出发点在管轴方向上位于互相错开的位置上，两者之间分别有凸起群3a及4a各1组。在管轴方向上的凸起群2a、3a及4a的排列间隔(L)分别是0.72～1.12mm。
另外，如图1所示，设凸起群2a的凸起2的间隔为P2、凸起群3a的凸起3的间隔为P3、凸起群4a的凸起4的间隔为P4，间隔P2大于间隔P3，间隔P3大于间隔P4。另外，间隔P2～P4是0.35～0.95mm。即，0.35mm≤P4＜P3＜P2≤0.95mm的不等式成立。
进一步，设凸起2的上表面2b的面积为S2、凸起3的上表面3b的面积为S3、凸起4的上表面4b的面积为S4，则S4＜S3＜S2成立。在本实施方式中，(S3/S2)之比及(S4/S3)之比在0.3以上，1.0以下。
另外，如图2所示，设凸起2至凸起4的高度分别为h2至h4，h2至h4是0.1～0.5mm。另外，h2大于h3，h3大于h4。即，0.1mm≤h4＜h3＜h2≤0.5mm的不等式成立。另外，在本实施方式中，(h4/h2)之比及(h3/h2)之比在0.6以上，1.0以下。
另一方面，如图1及图2所示，在传热管主体1的内表面1b上，设置有螺旋状延伸的肋5。肋5的高度是0.15至0.45mm，肋5延伸的方向与平行于传热管主体1内表面1b管轴的直线之间所成的角度θ为20～45°。
本实施方式的传热管中，由于在外表面1a上凸起2至凸起4的高度及间隔不同，因此，制冷剂从高度高的凸起2组成的凸起群2a，经过凸起群3a，流向高度低的凸起4组成的凸起群4a。由此，在提高制冷剂湿润扩散性的同时，制冷剂滴下的位置始终变动。另外，由于设置有肋5，流经管内的水可湿润扩散到管顶部。结果，能得到良好的传热性能。
下面，说明本发明各构成要件的数值限定理由。
凸起的间隔：0.35～0.95mm
如果各凸起群的凸起间隔不到0.35mm，由于在制冷剂表面张力的作用下导入凸起间的制冷剂变少，凸起上的制冷剂膜厚变厚，制冷剂的湿润扩散性降低。另一方面，当上述间隔超过0.95mm时，由于凸起个数减少，所以，传热管外表面的面积减少，同时制冷剂的湿润扩散性也降低。因此，上述间隔优选为0.35～0.95mm。更优选为0.5～0.9mm。
凸起的高度：0.1～0.5mm
如果凸起的高度不到0.1mm，由于在制冷剂表面张力的作用下导入凸起间的制冷剂量变少，因而凸起上的制冷剂膜厚变厚，制冷剂的湿润扩散性降低。另外，传热管外表面的面积减少。另一方面，当凸起高度超过0.5mm时，凸起间的制冷剂膜厚变厚，同时制冷剂很难逾越凸起，制冷剂的湿润扩散性降低。因此，凸起的高度优选为0.1～0.5mm。更优选0.2～0.4mm。
管轴方向的上述凸起群的排列间隔：大于0.72mm，小于1.12mm
如果管轴方向的上述凸起群的排列间隔在0.72mm以下，则制冷剂很难在凸起间的间隔中流动，传热管外表面的制冷剂湿润扩散性降低，传热管的传热性能降低。另一方面，当排列间隔大于1.12mm时，制冷剂在凸起间的间隔中流动过于容易，有碍于制冷剂向管轴方向的湿润扩散。结果，传热性能降低。因此，排列间隔优选大于0.72mm且小于1.12mm。另外，从加工上的观点出发，排列间隔优选大于0.72mm，小于1.12mm。
肋的高度：0.15～0.45mm
在传热管中，肋的高度越高，越能提高传热性能，但是，如果肋的高度不到0.15mm，则这种效果不充分。另一方面，当肋的高度超过0.45mm时，传热性能提高的效果变小，同时流经管内的水的压力损失增大。所以，肋的高度优选是0.15～0.45mm。
肋延伸的方向和管轴方向所成的角度：20～45°
肋延伸方向和管轴方向所成的角度(导程角)越大，越能提高传热性能，但是，如果导程角不到20°，其效果不充分。另一方面，如果导程角超过45°，流经管内的水的压力损失增大。所以，上述角度优选是20～45°。
下面，说明本实施方式的传热管的制造方法。图3是表示本实施方式的传热管制造方法的剖视图。在由铜或铜合金制成的管坯6的外表面上配置3个圆盘7。该圆盘7从管坯6的中心轴看例如以120°间隔配置。另外，在图3中，仅示出了两个圆盘7，在各圆盘7上设置在管坯6上形成翘片8的例如10个圆盘刀刃9和从翘片8形成独立凸起的1个圆盘刀刃10。圆盘7由刀杆11轴支撑，作不公转的自转运动。另外，在管坯6的内部插入有内表面带槽的心轴12。在内表面带槽的心轴12的外表面上形成槽13。
如图3所示，将管坯6沿拉伸方向拉拔的同时，3个圆盘7及内表面带槽的心轴12自转。由此，使各圆盘7的圆盘刀刃9挤压管坯6的外表面，形成3条翘片8。进一步，让各圆盘7的圆盘刀刃10分别挤压翘片8，在翘片8上形成切槽。由此，从3条翘片8分别形成排列成1列的3组凸起群。此外，内表面带槽的心轴12挤压管坯6的内表面，形成螺旋状延伸的肋5。由此，制造出本实施方式的传热管。
本实施方式的凸起形状是四棱锥台，但是，本发明的凸起形状并不限于此。例如，作为凸起形状，可以使用四棱锥、圆柱、圆锥、四方以外的棱柱或棱锥等。
实施例
下面，与权利要求范围以外的比较例进行比较，具体说明本发明实施例的效果。首先，说明下述各试验例中共用的试验方法。先说明作为传热管传热性能测定传热管的总传热系数的方法。图4是表示本发明实施例及比较例的传热管性能评价试验所使用的试验装置构成的模式图。
如图4所示，在该试验装置中设置有腔14，腔14的内部由隔壁15分割成蒸发器14a和吸收器14b的2个室。另外，蒸汽可流过隔壁15的上部。在蒸发器14a中，沿垂直方向将4根传热管16配置成1列，使管轴水平且互相平行。这些传热管16串联连接，位于该连接的传热管16下方的一端与冷水入口17连接，位于上方的另一端与冷水出口18连接。另外，在传热管16的正上方设置有流下制冷剂的制冷剂入口19。并且，在蒸发器14a的下部设置有制冷剂出口20。制冷剂出口20通过制冷剂泵21与制冷剂入口19连接。
另外，在吸收器14b中，与蒸发器14a同样，6根传热管16也串联连接，其一端与冷水入口22连接，另一端与冷水出口23连接。另外，在连接的传热管16的正上方设置有LiBr水溶液入口24。并且，在吸收器14b的下部设置有LiBr水溶液出口25。LiBr水溶液出口25通过LiBr水溶液泵26及从LiBr水溶液中分离水的再生器33与LiBr水溶液入口24连接。另外，在腔14内设置有数字压力表27及将腔14内的气体排出的阀28。
在蒸发器14a中，从冷水入口17将冷水导入传热管16内，从冷水出口18排出该冷水。此外，通过制冷剂入口19让制冷剂向最上级的传热管16的外表面流下。另外，制冷剂使用水。流下的制冷剂传到最上级传热管16的外表面，向下滴到下一级传热管16的外表面。这样，制冷剂依次传到多级配设的传热管16的外表面上。在该过程中，制冷剂与传热管16内的冷水进行热交换，一部分以液体原状从最下级的传热管16向下落到蒸发器14a的底部，其余的蒸发，从隔壁15的上部导入吸收器14b中。下落到蒸发器14a底部的制冷剂从制冷剂出口20汲出到蒸发器14a的外部，通过制冷剂泵21汲取到制冷剂入口19，再次向传热管16的外表面流下。
在吸收器14b中，从冷水入口22把冷水供给传热管16内，由冷水出口23把该冷水排出。另外，LiBr水溶液从LiBr水溶液入口24向下流到传热管16的外表面上。在LiBr水溶液传到传热管16的外表面的过程中，吸收由蒸发器14a导入的制冷剂。此外，LiBr水溶液的浓度在LiBr水溶液入口24处约为63质量％。这是由于LiBr水溶液的浓度高于63质量％时就会结晶化。由于LiBr水溶液在下滴的过程中吸收制冷剂(水)，所以，在LiBr水溶液出口25的附近，LiBr水溶液的浓度为55～60质量％。向下落到吸收器14b底部的LiBr水溶液经过LiBr水溶液出口25，由LiBr水溶液泵26供给再生器33，之后，汲取到LiBr水溶液入口24。
通过图4所示的试验装置评价各传热管的传热性能。表1示出了试验条件。由表1所示条件下得到的各测定值，根据下述数学式1至4，算出总传热系数K0。其中，K0是总传热系数(kw/m2k)，Q是蒸发器的冷冻能力(kw)，ΔTm是对数平均温度差(℃)，A0是传热管管端部的基准外表面面积(m2)，G是冷水流量(kg/h)，CP是冷水比热(kJ/kg/K)，Tin是冷水入口温度(℃)，Tout是冷水出口温度(℃)，Te是制冷剂的蒸发温度(℃)，DO是传热管管端部外径(m)，L是传热管的有效长度(m)，N是传热管的根数。
表1
  蒸发压力(Pa)   800
  制冷剂下流的流量(kg/m/分)   0.75，1.00，1.25
  管内冷水流速(m/s)   1.50
  冷水出口温度(℃)   7.0
  管排列   1列×4级(级间距24mm)
  管路数   4
数学式1
K 0 = Q Δ T m × A 0
数学式2
                 Q＝G×CP×(Tin-Tout)
数学式3
Δ T m = T in - T out In ( T in - T e T out - T e )
数学式4
                 A0＝π×D0×L×N
下面，说明传热管润湿扩散性的评价方法。图5是表示测定传热管湿润扩散性的试验装置构成的模式图。如图5所示，在该试验装置中，设置有保持成水平的传热管29、将用墨水着色的水32下滴到该传热管29外表面上的吸液管30。在吸液管30上设置有调制旋钮31，吸液管30的前端配置在距离传热管29管轴方向中央部的管顶部20mm的上方。首先，为了对传热管29的表面充分进行脱脂，用丙酮将传热管29的外表面超声波洗涤5分钟。接着，把传热管29设置成水平状态，通过调节调制旋钮31，将2毫升用墨水着色的水32从吸液管30下滴到传热管29的外表面上。
之后，评价传热管29外表面的水32的湿润扩散性。图6是表示传热管29的湿润扩散性测定位置的管轴垂直剖面的模式图。位置1是管顶部，位置5是管底部，位置2至位置4是在位置1到位置5之间由上方依次等间隔配置的位置。在沿图6所示的传热管管周方向等间隔排列的5个位置处，测定水32的管轴方向的湿润扩散长度。
另外，供试材料使用在上述实施例所示的管外表面分别以螺旋状排列3种凸起(凸起A、B、C)的传热管、分别以螺旋状排列2种凸起(凸起A、B、B)的传热管、以螺旋状排列1种凸起的传热管以及管外周不形成凸起的平滑管。各凸起A、B、C的高度及螺旋方向的间隔(间距)如表2所示。另外，这些传热管的管坯外径为16mm，槽加工后的传热管外径为15.4mm，壁厚为0.54mm，管轴方向的凸起群的排列间隔为0.97mm，肋的高度为0.30mm，肋的导程角为43°。
表2
  凸起   高度(mm)   间距(mm)
  A   0.39   0.71
  B   0.36   0.60
  C   0.29   0.49
试验例1
作为实施例，预备在管外表面分别以螺旋状排列3种凸起的传热管(以下称作实施例No.1)及分别以螺旋状排列2种凸起的传热管(以下称作实施例No.2)。另外，作为比较例，预备在管外表面以螺旋状排列1种凸起的3种传热管(以下称作比较例No.3至5)。再者，也预备在管外周面上不形成凸起的平滑管(以下称作比较例No.6)。对实施例No.1与2及比较例No.3至6，评价湿润扩散性及总传热系数。湿润扩散性的评价结果在表3及图7中示出。图7是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散长度，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。另外，总传热系数的评价结果在表4及图8、图9中示出。图8及图9是以横轴为制冷剂量，纵轴为总传热系数，表示传热管外表面形状与总传热系数关系的曲线图。此外，表3及表4所示的凸起“A、B、C”表示凸起A至C各排列成1列的外表面形状，凸起“A、B、B”表示凸起A排列成1列，在其相邻位置排列2列凸起B的外表面形状。
表3
        实施例                     比较例
  No.  1  2   3   4   5   6
  凸起  (A、B、C)  (A、B、B)   (A)   (B)   (C)   (平滑管)
测定位置   1  13.6  13.2   9.6   10.3   11.5   7.1
  2  13.2  12.2   8.2   9.0   10.1   3.0
  3  7.0  7.0   4.2   4.2   4.2   1.4
  4  6.4  6.0   3.8   3.9   4.1   1.3
  5  8.5  7.8   4.8   4.7   4.9   1.4
  平均值  9.7  9.2   6.1   6.4   7.0   2.8
表4
No. 凸起            制冷剂量(kg/m/min)
  0.75   1.00   1.26
  实施例   1   A、B、C   5.199   5.292   5.175
  2   A、B、B   5.175   5.280   5.164
  3   A   4.361   4.536   4.652
  4   B   4.536   4.652   4.768
  5   C   4.768   5.117   5.117
如表3及图7所示，实施例No.1及2的传热管的湿润扩散性与比较例No.3、4及6相比良好。另外，如表4及图8、图9所示，实施例No.1及2的传热管的总传热系数与比较例No.3至6相比良好。实施例No.1及2的湿润扩散性与比较例No.5的湿润扩散性基本相等，但是，对于总传热系数，实施例No.1及2与比较例No.5相比优良。特别是，在制冷剂量少的情况(0.75kg/m/min)下，实施例No.1及2的总传热系数高于比较例No.5的总传热系数。
此外，在本试验例中，下滴的液量是非常小的量(2ml)。因此，在湿润扩散性良好形状的情况下，管上部(测定位置1及2附近)的湿润扩散长度大，与之相比，在下部(测定位置3～5)，下滴量少，从而只湿润扩散的试验液变少，因而湿润扩散长度变小。
但是，如果用下部(测定位置3～5)的湿润扩散长度之间比较实施例与比较例，从表3可以看出，实施例一方的湿润扩散长度明显大。从这些数据可以理解，根据本发明，能够大幅提高湿润扩散性。
试验例2
对于在管外表面分别以螺旋状排列3种凸起的传热管，预备凸起高度及间隔相互不同的5种传热管。这些传热管的外径、凸起的高度及螺旋方向的间隔(间距)如表5所示。对表5所示的传热管的湿润扩散性进行评价。评价结果在表6及图10中示出。图10是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散性，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。另外，这些传热管的壁厚为0.54mm，管轴方向的凸起群的排列间隔为0.97mm，肋的高度为0.30mm，肋的导程角为43°。
表5
    实施例                        比较例
  No.   7   8   9   10   11
  外径(mm)   15.4   15.5   15.3   15.3   15.3
  凸起高度   h1   0.39   0.24   0.51   0.49   0.49
  h2   0.36   0.17   0.43   0.42   0.42
  h3   0.29   0.09   0.36   0.35   0.35
  间距   0.49～0.71   0.37～0.61   0.50～0.74   0.34～0.58   0.72～0.96
表6
  No.   7   8   9   10   11
测定位置   1   13.6   10.1   8.8   8.7   8.4
  2   13.2   9.1   7.2   7.0   6.7
  3   7.0   4.0   3.8   3.7   3.4
  4   6.4   3.5   3.2   3.1   2.7
  5   8.5   4.5   4.1   4.0   3.4
  平均值   9.7   6.2   5.4   5.3   4.9
如表5、表6及图10所示，实施例No.7由于凸起的高度为0.1mm至0.5mm，凸起间隔为0.35mm至0.95mm，所以，湿润扩散性良好。与之相对，实施例No.8由于凸起高度h3低至0.09mm，所以，与实施例No.7相比较，湿润扩散性差。实施例No.9由于凸起高度h1高至0.51mm，所以，与实施例No.7相比较，湿润扩散性差。实施例No.10由于凸起间隔的最小值小至0.34mm，所以，与实施例No.7相比较，湿润扩散性差。另外，实施例No.11由于凸起间隔的最大值大至0.96mm，所以，与实施例No.7相比较，湿润扩散性差。实施例No.7与实施例No.8至11相比较，特别是图6所示的测定位置5的湿润扩散性良好。在实施例No.7中，由于制冷剂在管外表面全部湿润扩散，因此，能获得大的热交换，显示高的传热性能。另一方面，实施例No.8至11与实施例No.7相比较，湿润扩散性差，在管表面产生干的部分，因而出现不能获得热交换的部分。
试验例3
对于在管外表面分别以螺旋状排列3种凸起的传热管，预备管轴方向的凸起群的排列间隔(排列间距)相互不同的5种传热管。对这些传热管的湿润扩散性进行评价。评价结果在表7-1、7-2及图11中示出。图11是以横轴为测定位置，纵轴为湿润扩散性，表示传热管外表面形状与湿润扩散性关系的曲线图。另外，这些传热管的管坯外径为16mm，槽加工后的传热管外径为15.4mm，壁厚为0.54mm，凸起的间隔分别为0.49mm、0.60mm、0.71mm，凸起的高度分别为0.39mm、0.36mm、0.29mm，肋的高度为0.30mm，肋的导程角为43°。
表7-1
  实施例                 比较例
  No.   12   13   14   15   16
  排列间距   0.97   0.71   1.13   1.00   0.81
表7-2
  No.   12   13   14   15   16
测定位置   1   13.6   13.5   13.7   13.6   13.7
  2   13.2   12.8   13.2   13.3   13.1
  3   7.0   5.4   6.0   7.1   6.9
  4   6.4   4.5   4.7   6.6   6.3
  5   8.5   5.8   6.1   8.6   8.5
  平均值   9.7   8.4   8.7   9.8   9.7
如表7及图11所示，实施例No.12、15及16由于排列间隔大于0.72mm，小于1.12mm，因而与实施例13及14相比较，湿润扩散性良好。在实施例13及14中，与实施例No.12、15及16相比较，湿润扩散性稍差，因此，制冷剂的膜厚变得稍厚，传热性能略微降低。
试验例4
对于在管外表面分别以螺旋状排列3种凸起的传热管，预备管内表面的肋高度相互不同的7种传热管，对这些传热管的总传热系数及制冷剂的压力损失进行评价。评价结果在表8及图12中示出。图12是以横轴为肋的高度，纵轴为总传热系数，表示传热管的肋高度与总传热系数关系的曲线图。另外，这些传热管的管坯外径为16mm，槽加工后的传热管外径为15.4mm，壁厚为0.54mm，管轴方向的凸起群的排列间隔为0.97mm，螺旋方向的凸起间隔分别为0.49mm、0.60mm、0.71mm，凸起的高度分别为0.39mm、0.36mm、0.29mm，肋的导程角为43°，制冷剂的流速为1.5m/秒。
表8
  No.   肋的高度(mm)   总传热系数(kw/m2k)   压力损失(kPa/m)
  比较例   12   0.00   2.908   1.95
  实施例   13   0.10   3.024   2.10
  14   0.15   3.489   -
  15   0.20   3.605   2.43
  16   0.30   5.175   3.20
  17   0.40   5.234   3.75
  18   0.45   5.234   -
  19   0.50   -   4.10
如表8及图12所示，肋的高度越高，传热管的总传热系数越增加。特别是，肋的高度在约0.15mm以上的范围时，总传热系数大幅增加，在约0.4mm时，这种效果饱和。另一方面，肋越高，制冷剂的压力损失越增加，特别是，肋的高度为0.45mm以上时，制冷剂的压力损失变得非常大。
试验例5
对于在管外表面分别以螺旋状排列3种凸起的传热管，预备管内表面的肋延伸方向与平行于管轴的方向所成的角度(肋角度)相互不同的7种传热管，对这些传热管的制冷剂压力损失进行测定。测定结果在表9及图13中示出。图13是以横轴为肋角度，纵轴为制冷剂压力损失，表示传热管的肋角度与制冷剂的压力损失关系的曲线图。另外，这些传热管的管坯外径为16mm，槽加工后的传热管外径为15.4mm，壁厚为0.45mm，管轴方向的凸起群的排列间隔为0.97mm，螺旋方向的凸起的间隔为0.60mm，凸起的高度为0.30mm，肋的高度为0.20mm。
表9
  No.   肋角度(°)   压力损失(kPa/m)
  实施例   20   0   1.95
  21   13   2.23
  22   20   2.55
  23   33   3.10
  24   43   3.75
  25   45   4.10
  26   53   4.55
如表9及图13所示，随着肋角度的增加，制冷剂的压力损失变大。特别是，当肋角度超过45°时，制冷剂的压力损失非常大。另一方面，当肋角度为20°以上时，随着肋角度的增加，传热性能提高。

Claims (13)

1、一种向下流动的液膜式传热管，在下滴到管外面的液体形成的液膜与流经管内的液体之间进行热交换，其特征是，由下述物质构成：
管主体；
在管外表面上形成的多个独立的凸起；以及
在管内表面形成凸状并以螺旋状延伸的肋，
其中，所述凸起分类成多组凸起群，在各凸起群中，彼此具有相同形状的多个凸起以螺旋状排列，使该凸起间的间隔为同一间隔，所述各凸起群设置成凸起排列方向相互平行，构成至少一个凸起群的凸起的形状或间隔与构成其他凸起群的凸起的形状或间隔不同。
2、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述凸起的形状在所有所述凸起群中为四棱锥台形或四棱锥形。
3、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述凸起群设置有3组。
4、根据权利要求3所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述3组凸起群通过沿管轴方向依次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成，其中，所述第一凸起的高度与所述第二凸起的高度相同，同时高于所述第三凸起的高度，所述第一凸起的间隔与所述第二凸起的间隔相同，同时大于所述第三凸起的间隔。
5、根据权利要求3所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述3组凸起群通过沿管轴方向依次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成，其中，所述第一凸起的高度与所述第二凸起的高度相同，同时低于所述第三凸起的高度，所述第一凸起的间隔与所述第二凸起的间隔相同，同时小于所述第三凸起的间隔。
6、根据权利要求3所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述3组凸起群通过沿管轴方向依次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成，其中，所述第一凸起的高度高于所述第二凸起的高度，所述第二凸起的高度高于所述第三凸起的高度。
7、根据权利要求3所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述3组凸起群通过沿管轴方向依次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成，其中，所述第一凸起的间隔大于所述第二凸起的间隔，所述第二凸起的间隔大于所述第三凸起的间隔。
8、根据权利要求6所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述3组凸起群通过沿管轴方向依次排列第一凸起构成的第一凸起群、第二凸起构成的第二凸起群及第三凸起构成的第三凸起群而构成，其中，所述第一凸起的间隔大于所述第二凸起的间隔，所述第二凸起的间隔大于所述第三凸起的间隔。
9、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，一个凸起群中的所述各凸起的间隔全部为0.35mm至0.95mm。
10、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述凸起的高度全部为0.1mm至0.5mm。
11、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，管轴方向的所述凸起群的排列间隔为0.72mm至1.12mm。
12、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述肋的高度为0.15mm至0.45mm。
13、根据权利要求1所述的向下流动的液膜式传热管，其特征是，所述肋延伸方向与管轴方向所成的角度为20至45度。
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