JP2004301446A

JP2004301446A - 凝縮器用伝熱管

Info

Publication number: JP2004301446A
Application number: JP2003096439A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 宏行高橋; Chikara Saeki; 主税佐伯
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】フロン規制に対応した冷媒を使用した場合であっても、良好な伝熱性能を得ることができると共に、管内の圧力損失を低減させることができる凝縮器用伝熱管を提供する。
【解決手段】管本体の外面に管軸方向に直交又は傾斜する方向に延びるフィン１が設けられ、内面にリブ７が設けられている。フィン１には、その山頂をフィンに平行な方向に沿って分割することにより形成される複数個の第１溝５と、フィンをその長手方向に分割する複数個の第２溝２とが形成されている。第２溝２の側面のなす角度（θ１）は５５゜以下であり、リブ７の管軸方向断面から見たリブの開き角度θ４は６４乃至９８°である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はターボ冷凍機又はスクリュー冷凍機等の蒸気圧縮式冷凍機の凝縮器に組み込まれ、特に冷媒蒸気中に外表面が接触され、冷媒蒸気を凝縮させるために使用される凝縮器用伝熱管に関し、特に、伝熱性能の向上と管内圧力損失の低減を図った凝縮器用伝熱管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍機等においては、外面にフィンが設けられた伝熱管が使用されており、特に、フィンの形状を規定することにより、伝熱性能の向上を図った伝熱管が考案されている（実開昭５９−４２４７７号公報（特許文献１））。図１４は従来の伝熱管の形状を示す斜視図である。図１４に示すように、管本体２３の外面には、複数本のフィン２１が形成されている。このフィン２１には、その山頂をフィンに平行な方向に沿って分割する２本の溝２５が設けられている。従って、フィン２１はその頭部に三方向に分岐した枝部２４を有している。また、フィン２１には、これを長手方向に分割する複数個の切欠き２２が設けられている。
【０００３】
このように構成された伝熱管２６においては、伝熱管２６の表面で凝縮された冷媒が枝部２４間の溝２５に流れ、その後、冷媒は溝２５から切欠き２２を通過してフィン２１間に落ちる。このように、フィン２１の上部で冷媒が滞留することがないので、良好な伝熱性能を得ることができる。
【０００４】
また、伝熱性能の向上を図った伝熱管として、切欠き（ノッチ）の形成方向、深さ及び密度等が規定された伝熱管が提案されている（特開平８−２１９６７５号公報（特許文献２））。
【０００５】
ところで、近時のフロン規制に伴って、伝熱管の表面側で凝縮される冷媒として、塩素を含有するクロロジフルオロメタン等を使用したものから、塩素を全く含有しない冷媒、例えば１，１，１，２−テトラフルオロエタン等を使用したものへの移管が進められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の伝熱管において、表面で凝縮される冷媒としてフロン規制に対応した冷媒を使用すると、例えば、クロロジフルオロメタンを冷媒として使用した場合と比較して、伝熱性能が低下するという問題点が発生する。また、図４に示す従来の伝熱管においては、フィンの頭部に切欠きを設けることにより、フィンの頭部における液切れ性は向上するが、この切欠きは、フィン間の溝に滞留した凝縮冷媒の排出には寄与しない。特に、密度が小さい冷媒（例えば、１，１，１，２−テトラフルオロエタン等）では、この傾向が顕著に現れる。
【０００７】
また、管内側の性能を向上させるための、特開平８−２１９６７５号公報等のようにリブを設けたものがあるが、管内側性能を向上させた分、圧力損失が増加し、管内側の性能向上率と圧力損失の増加率から比較すると、十分満足できるものでは無い。
【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、フロン規制に対応した冷媒を使用した場合であっても、良好な伝熱性能を得ることができると共に、管内の圧力損失を低減させることができる凝縮器用伝熱管を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】
実開昭５９−４２４７７号公報
【特許文献２】
特開平８−２１９６７５号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る凝縮器用伝熱管は、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、前記管本体の内面に形成されたリブとを有し、前記フィンは、その山頂をフィンに平行な方向に沿って分割することにより形成される複数個の第１溝と、前記フィンをその長手方向に分割する複数個の第２溝とを有し、前記第２溝の側面のなす角度（θ１）は５５゜以下であり、前記リブの管軸方向断面におけるリブの側面のなす角度（θ４）が６４乃至９８°であることを特徴とする。この、第２溝の側面のなす角度（θ１）は４０゜以下であることが好ましい。
【００１１】
なお、本発明において、第２溝の側面のなす角度（θ１）とは、第２溝を設けることにより形成される突起部において、この第２溝により形成される突起部の両側面のなす角度をいう。また、リブの管軸方向断面におけるリブの側面のなす角度（θ４）とは、リブの両側面が傾斜しており、その側面同士がなす角度をいう。
【００１２】
前記第２溝の管周方向のピッチＰ１（溝底の直線距離）が０．１５乃至０．７１ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２溝の深さをｈ１、前記フィンの高さをｈ２としたとき、ｈ１とｈ２の比ｈ１／ｈ２が０．１１乃至０．７２であることが好ましい。
【００１４】
更に、前記リブの長手方向が管軸方向に対してなす角度（リード角θ２）が４２乃至４８°であることが好ましい。更にまた、前記リブの高さｈ３が０．２２乃至０．３５ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
前記リブの管軸方向のピッチＰ２は、０．１乃至３．６ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
【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は本発明の実施例に係る凝縮器用伝熱管の斜視図、図２は同じくその管軸に直交する断面の断面図、図３は管軸に平行の断面の断面図である。管本体３の外面にはフィン１が形成されている。このフィン１は、管本体３の周方向に沿って、即ち管軸方向に直交する方向に伸びる複数本のフィンであるか、又は管本体３の管軸方向に傾斜する方向に螺旋状に延びるフィンである。また、フィン１には、その山頂をフィン１に平行な方向に沿って分割する第１溝５が形成されており、更に、フィンをその長手方向に分割する第２溝２が設けられている。従って、フィン１の頭部はフィンに直交する断面で２方向に分岐した形状となっていると共に、第２溝２が設けられることにより、フィンに平行な断面で複数個の突起部４に分割されている。なお、図２に示すように、第２溝２の側面２ａは角度θ１をなして傾斜し、この角度θ１は５５゜以下であり、好ましくは４０°以下である。
【００１７】
また、第２溝２の管周方向のピッチＰ１は溝底の直線距離で０．１５乃至０．７１ｍｍであることが好ましい。更に、第２溝２の深さをｈ１、フィン１の高さをｈ２としたとき、ｈ１とｈ２との比ｈ１／ｈ２は０．１１乃至０．７２であることが好ましい。
【００１８】
また、管内面には、リブ７が形成されている。このリブ７は管軸方向に直交する方向（円周方向）に延びるか、又は管軸方向にリード角θ２で傾斜して螺旋状に延びるものであり（図３は後者の例）、管軸方向に平行な方向におけるリブ７間のピッチＰ２は１．６乃至４．０ｍｍである。また、リブが螺旋状に延びている場合は、そのリード角θ２は４２乃至４８°であることが好ましい。更に、リブ７の側面は傾斜しており、基端部の幅の方が先端部の幅よりも大きくなっている。このリブ７の側面が管軸方向断面においてなす角度θ４は６４乃至９８°である。また、リブ７の高さｈ３は０．２２乃至０．３５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
このように構成された伝熱管６においては、第２溝２の側面２ａのなす角度θ１を適切に規定しているので、従来の伝熱管と比較して突起部４の面積を小さくすることができ、この突起部４の表面で液化した冷媒が濡れ広がりにくくなる。従って、冷媒が突起部４の端面から滴下されやすくなり、伝熱性能を向上させることができる。
【００２０】
次に、本発明における数値限定理由について説明する。
▲１▼第２溝２の側面のなす角度θ１：５５°以下、好ましくは４０°以下
先ず、第２溝２の側面のなす角度θ１は５５゜以下である。θ１が５５°を超えると、突起部４の表面で液化した冷媒が濡れ広がりにくくなり、突起部４の端面において液を排出するための液保持量が多くなる。従って、突起部４の端面に冷媒が溜まるまでに時間が短くなり、冷媒が排出されやすくなる。この第２溝の側面のなす角度θ１は４０゜以下であることが好ましい。なお、前述のごとく、第２溝の側面のなす角度とは、第２溝を設けることにより形成される突起部において、この第２溝により形成される突起部の両側面のなす角度をいう。
【００２１】
▲２▼管軸方向断面における管内面のリブ７の側面のなすθ４：６４乃至９８°
内面リブ７の管軸方向断面における両側面のなす角度θ４が６４°未満の場合は、冷媒がリブ７を通過した後、このリブ７の側面で乱流が発達しすぎて、圧力損失が増加する。一方、側面のなす角度θ４が９８°を超えると、このリブ７の冷媒通過後の側面における乱流が発達せず、伝熱性能が低下する。従って、管軸方向断面におけるリブ７の側面のなす角度θ４は６４乃至９８°とする。
【００２２】
▲３▼リブ７のリード角θ２：４２乃至４８°
前記リブ７は、そのリード角、即ち、管軸方向に平行の方向に対して傾斜して螺旋状に延びるときの管軸方向に平行な方向とリブが延びる方向とのなす角度θ２が４２〜４８°であることが望ましい。θ２が４２°よりも小さいと、リブ間の溝に流体（冷水）が流れる割合が多くなり、リブ間の溝部にて温度境界層が発生し、性能が低下する。θ２が４８°よりも大きいと、リブの凸部を超えて冷却水が流れる量の割合が多くなり、リブが抵抗となって圧力損失が増加する。このため、リブ７のリード角θ２は４２乃至４８°とすることが好ましい。
【００２３】
▲４▼リブ７の高さｈ３：０．２２乃至０．３５ｍｍ
リブ７の高さｈ３が０．２２ｍｍ未満の場合は、リブ７による乱流が促進されず、伝熱性能が低下する。一方、リブ７の高さｈ１が０．３５ｍｍを超える場合は、リブ７による乱流が発達し、圧力損失が増加する。このため、リブ７の高さｈ３は０．２２乃至０．３５ｍｍとすることが好ましい。
【００２４】
▲５▼リブの管軸方向のピッチＰ２：０．１乃至３．６ｍｍ
前記リブ７は、管軸方向に平行な断面におけるピッチＰ２が０．１乃至３．６ｍｍであることが望ましい。ピッチＰ２が０．１ｍｍよりも小さいと、リブ溝間での冷媒の流れが阻害され、圧力損失が増加する。ピッチＰ２が３．６ｍｍよりも大きいと、リブ間での温度境界層が発達し、伝熱性能が低下する。
【００２５】
▲６▼第２溝の管周方向のピッチＰ１（溝底の直線距離）：０．１５乃至０．７１ｍｍ
第２溝２の管周方向のピッチＰ１（溝底の直線距離）は０．１５乃至０．７１ｍｍであることが望ましい。ピッチＰ１が０．７１ｍｍよりも大きくなると、凝縮した冷媒の滴下ポイントが少なくなり、外表面が液冷媒で覆われてしまい、冷媒の液切れ性が低下して性能が低下する。また、ピッチＰ１が０．１５ｍｍ未満になると、凝縮した冷媒の滴下ポイントが多くなるものの、液冷媒が保持されて外表面が液冷媒で覆われてしまい、冷媒の液切れ性が低下し、性能が低下する。
【００２６】
▲７▼ｈ１とｈ２の比ｈ１／ｈ２：０．１１乃至０．７２
第２溝２の深さをｈ１、前記フィンの高さをｈ２としたとき、ｈ１とｈ２の比ｈ１／ｈ２が０．１１乃至０．７２であることが好ましい。比ｈ１／ｈ２が０．７２よりも大きくなると、凝縮した液冷媒が第２溝の溝部分で纏わり付き、外表面が液冷媒で覆われてしまい、性能が低下する。また、ｈ１／ｈ２が０．１１よりも小さくなると、凝縮した液冷媒が第２溝の溝部分で濡れ広がって外表面が液冷媒で覆われて熱抵抗となり、性能が低下する。このため、ｈ１／ｈ２比を０．１１乃至０．７２とする。
【００２７】
なお、図１に示す本実施例においては、１本のフィンあたりに１本の第１溝５を形成したが、本発明においては第１溝５の数は限定されず、２本以上の複数本の溝をフィン１の山頂に形成してもよい。また、フィン１は、管軸に直交する方向に環状に管本体の外面に設けられていても、管軸に傾斜する方向に螺旋状に管本体の外面に設けられていてもよい。更に、本発明においては、伝熱管の材料は特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、チタン、鋼及びステンレス等の種々の材料を使用することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明に係る凝縮器用伝熱管の実施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。
【００２９】
図４は性能評価に使用したテスト装置を示す。この性能評価装置は、内径が３３３ｍｍ、長さが９７４ｍｍのＳＵＳ製シェルアンドチューブ熱交換器の凝縮器４０及び蒸発器４８を配管で接続した装置であり、冷媒は温度差により自然循環する構造となっている。蒸発器４８には、容量１０ｋｗの電気ヒーター４９が設置されており、このヒーター４９によりチューブ４８内の冷媒を昇温・昇圧し、蒸気を発生させて冷媒蒸気出口５０から凝縮器４０に供給する。
【００３０】
凝縮器４０内には、供試管４１が水平に設置され、供試管４１の管端部はＯリングを介して凝縮器４０のチューブに気密的に固定され、管端部がこの凝縮器４０から外部に導出されている。凝縮器４０内には蒸発器４８から冷媒蒸気入口４２を介して供給される冷媒蒸気が直接供試管４１に当たらないように、冷媒蒸気入口４２に邪魔板６２が設けられている。供試管４１の表面で凝縮した液冷媒は、凝縮器４０の冷媒液体出口４６から排出され、自重にて蒸発器４８に戻り、冷媒液体入口４７から蒸発器４８内に供給されるようになっている。
【００３１】
供試管４１内には冷却水が入口６０から供給され、出口６１から排出される。この冷却水の入口温度及び出口温度は、夫々、供試管４１の両管端に設置された白金測温抵抗体４４ａ、４４ｂにより測定される。冷却水の流量は、電磁流量計４５により測定される。そして、供試管４１に供給される冷却水は、冷却水タンク（図示せず）内に設けた冷却コイルと、電気ヒータにより、一定温度になるように制御される。また、凝縮器４０内の圧力は、歪みゲージ式圧力変換器４３により測定される。そして、伝熱係数は各測定器の信号を、ハイブリットレコーダーにて取り込んで数値変換し、次の手順で算出した。
【００３２】
（１）冷却水伝熱量Ｑ
冷却水流量及び冷却水出入口温度より、下記数式１に基づいて算出した。
【００３３】
【数１】Ｑ＝Ｇ・Ｃｐ・（Ｔｏｕｔ−Ｔｉｎ）
【００３４】
（２）対数平均温度差ΔＴｍ
冷却水出入口温度及び冷媒凝縮温度より、下記数式２に基づいて算出した。なお、冷媒凝縮温度Ｔｓは、凝縮圧力より換算して算出した数値を使用した。
【００３５】
【数２】ΔＴｍ＝（Ｔｏｕｔ−Ｔｉｎ）／ｌｎ［（Ｔｓ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔｏｕｔ）］
【００３６】
（３）管外表面積Ａｏ
管外表面積は、供試管フィン加工部外径を基準とし、下記数式３により算出した。
【００３７】
【数３】Ａｏ＝π・Ｄｏ・Ｌｈ
【００３８】
（４）総括伝熱係数Ｋｏ（外表面積基準）
上記数式１乃至３により算出した数値を使用して下記数式４に基づいて算出した。
【００３９】
【数４】Ｋｏ＝Ｑ／（ΔＴｍ・Ａｏ）
【００４０】
この凝縮伝熱性能試験は、冷媒として、代替フロンである１，１，１，２−テトラフルオロエタンを使用し、凝縮温度を４０℃、伝熱管内に通流する冷却水の入口温度を３５℃とし、管内の冷却水の流速を変化させて評価した。
【００４１】
凝縮伝熱性能の評価条件を以下に示す。
冷媒：１，１，１，２−テトラフルオロエタン
器内圧力：１．２５３ＭＰａａｂｓ
凝縮温度：４０℃
冷却水流速：１．０〜３．５ｍ／ｓ（実施例１）、２．０ｍ／ｓ（実施例２〜５）
冷却水入口温度：３５℃
伝熱管試験本数：１本
【００４２】
図５は、第４実施例にて圧力損失を評価する際に使用したテスト装置を示す。この評価装置は、冷却水が入口６０から供試管５０内に供給され、出口６１から排出される。供試管５０の両管端には、ドリルにより直径０．５ｍｍの孔が夫々４個所開口されており、これらの孔をひずみゲージ式圧力変換器からなる差圧計５１に接続して差圧を測定するようになっている。
【００４３】
供試管５０内に供給される冷却水は、冷却水タンク内に設けられた冷却コイルと電気ヒータにより一定温度に調節され、冷却水の出入口温度は夫々供試管５０の両管端に設置された白金測温抵抗体５２ａ、５２ｂにより測定される。また、冷却水流量は電磁流量計５５により測定される。
【００４４】
評価は、供試管の管内に入口水温一定にした冷却水を流し、各冷却水流量での温度および差圧が安定した事を確認した後に、差圧及び管内冷却水流量を測定し、各測定器にて測定した信号をハイブリットレコーダーにて取り込んで数値変換し、その数値を使用してレイノルズ数〔Ｒｅ〕に対する管摩擦係数〔ｆ〕を算出し、その数値を用いて１ｍ当たりの管内圧力損失値を算出した。算出に使用した計算式を、下記数式５及び６に示す。
【００４５】
（５）レイノズル数
レイノズル数は下記数式５に基づいて算出した。
【００４６】
【数５】Ｒｅ＝Ｖｉ・Ｄｉｍａｘ／ν
【００４７】
但し、Ｒｅはレイノルズ数である。
【００４８】
（６）管内水流速
管内水流速は下記数式６に基づいて算出した。
【００４９】
【数６】Ｖｉ＝Ｇ／（３６００・γ・Ｄｉｍａｘ^２・π／４）
【００５０】
但し、Ｖｉは管内水流速である。
【００５１】
（７）管摩擦係数
管摩擦係数は下記数式７に基づいて算出した。
【００５２】
【数７】ｆ＝９８．０７・ΔＰ・（Ｄｉｍａｘ／Ｌｐ）・（２ｇ／Ｖｉ^２）・１／γ
【００５３】
但し、ｆは管摩擦係数である。
【００５４】
管内圧力損失評価条件は、冷却水流速が２．０ｍ／ｓ、冷却水入口温度が２５．０℃のもとで評価した。
【００５５】
なお、上述の各計算式中の記号は以下の内容を示す。
Ｑ：冷却水伝熱量（ｋＷ）
Ｇ：冷却水流量（ｋｇ／ｈ）
Ｃｐ：冷却水比熱（ｋＪ／ｋｇ／Ｋ）
Ｔｉｎ：冷却水入口温度（℃）
Ｔｏｕｔ：冷却水出口温度（℃）
ΔＴｍ：対数平均温度差（℃）
Ｔｓ：冷媒凝縮温度（℃）
Ｋｏ：総括伝熱係数（ｋＷ／ｍ^２Ｋ）
Ａｏ：供試管フィン加工部外表面積（ｍ^２）
Ｄｏ：供試管フィン加工部外径（ｍ）
Ｄｉｍａｘ：供試管フィン加工部最大内径（ｍ）
Ｌｈ：伝熱有効長（ｍ）
Ｒｅ：レイノルズ数（−）
Ｖｉ：冷却水流速（ｍ／ｓ）
ν：冷却水動粘性係数（ｍ^２／ｓ）
γ：冷却水比重（ｋｇ／ｍ^３）
ｆ：管摩擦係数（−）
ΔＰ：管内圧力損失（差圧）（ｋＰａ）
Ｌｐ：差圧部有効長（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ^２）
【００５６】
第１実施例
図１に示す形状のフィン１において、第２溝２の側面２ａのなす角度θ１を種々変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。実施例及び比較例の伝熱管寸法を、下記表１及び表２に示す。なお、比較例２は、内面平滑管での評価であり、リブ数等は「−」で記した。
【００５７】
【表１】

【００５８】
【表２】

【００５９】
図６は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に冷却水流速をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。図６に示すように、実施例１〜４は比較例１及び２と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。
【００６０】
第２実施例
図１に示す形状のフィン１において、前記第２溝の管周方向のピッチＰ１を変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。実施例及び比較例の伝熱管の寸法を、下記表３及び表４に示す。
【００６１】
【表３】

【００６２】
【表４】

【００６３】
図７は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸にｐ１をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。図７に示すように、実施例１及び５〜７は比較例３及び４と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。
【００６４】
第３実施例
図１に示す形状のフィン１において、前記第２溝の深さをｈ１、前記フィンの高さをｈ２としたとき、ｈ１とｈ２の比を変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。実施例比較例の伝熱管の寸法を、下記表５及び表６に示す。
【００６５】
【表５】

【００６６】
【表６】

【００６７】
図８は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸にｈ１／ｈ２比をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。図８に示すように、実施例１及び８〜１０は比較例５及び６と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。
【００６８】
第４実施例
図１に示す形状のフィン１において、内面リブのリード角度θ２を変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。また、同じく圧力損失も比較評価した。実施例比較例の伝熱管の寸法を、下記表７及び表８に示す。
【００６９】
【表７】

【００７０】
【表８】

【００７１】
図９は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブのリード角θ２をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【００７２】
また、図１０は縦軸にｍ当たりの圧力損失をとり、横軸に内面リブのリード角をとって、実施例及び比較例における伝熱管の圧力損失の評価結果を示すグラフ図である。
【００７３】
図９に示すように、実施例１及び１１〜１３は比較例７と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。しかし、比較例８は伝熱性能が向上するものの、図１０に示すように圧力損失が増加した。
【００７４】
第５実施例
図１に示す形状のフィン１において、内面リブの長手方向に平行な断面におけるピッチＰ２を変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。実施例比較例の伝熱管の寸法を、下記表９及び表１０に示す。
【００７５】
【表９】

【００７６】
【表１０】

【００７７】
図１１は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブのピッチをとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。図１１に示すように、実施例１および１４〜１６は比較例９及び１０と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。
【００７８】
第６実施例
図１に示す形状のフィン１において、管軸方向断面における内面リブの傾斜側面がなす角度θ４を変化させた伝熱管を作製し、凝縮伝熱性能試験を実施した。また、同じく圧力損失も比較評価した。実施例比較例の伝熱管の寸法を、下記表１１及び表１２に示す。
【００７９】
【表１１】

【００８０】
【表１２】

【００８１】
図１２は縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブの管軸方向断面から見たリブの開き角度θ４をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【００８２】
また、図１３は縦軸に管長１ｍ当たりの圧力損失をとり、横軸に内面リブの管軸方向断面から見たリブの開き角度θ４をとって、実施例及び比較例における伝熱管の圧力損失の評価結果を示すグラフ図である。
【００８３】
図１２に示すように、実施例１及び１７〜１８は比較例１１と比較して、極めて優れた伝熱性能を得ることができた。しかし、比較例１２は伝熱性能が向上するものの、図１２に示すように圧力損失が増加した。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、フィンをその長手方向に分割する第２溝の側面のなす角度θ１を適切に規定すると共に、リブの側面のなす角度θ４を適切に規定したので、凝縮液の排出性が向上して、圧力損失が低下し、優れた伝熱性能を有する凝縮器用伝熱管を得ることができる。
【００８５】
また、第２溝の管周方向のピッチＰ１、ｈ１／ｈ２、リブのリード角θ２、リブの高さｈ３及びリブの管軸方向のピッチＰ２も適切に規定することにより、更に、圧力損失を低減し、伝熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る凝縮器用伝熱管を示す斜視図である。
【図２】同じくその管軸に直交する断面の断面図である。
【図３】同じくその管軸に平行の断面の断面図である。
【図４】性能評価に使用したテスト装置を示す図である。
【図５】実施例４にて圧力損失を評価する際に使用したテスト装置を示す図である。
【図６】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に冷却水流速をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図７】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸にピッチＰ１をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図８】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸にｈ１／ｈ２比をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図９】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブのリード角をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図１０】縦軸に１ｍ当たりの圧力損失をとり、横軸に内面リブのリード角をとって、実施例及び比較例における伝熱管の圧力損失の評価結果を示すグラフ図である。
【図１１】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブのピッチをとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図１２】縦軸に総括伝熱係数をとり、横軸に内面リブの管軸方向断面から見たリブの開き角度θ４をとって、実施例及び比較例における伝熱管の伝熱性能の評価結果を示すグラフ図である。
【図１３】縦軸に管長１ｍ当たりの圧力損失をとり、横軸に内面リブの管軸方向断面から見たリブの開き角度θ４をとって、実施例及び比較例における伝熱管の圧力損失の評価結果を示すグラフ図である。
【図１４】従来の伝熱管の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１；フィン
２；第２溝
２ａ；側面
３；管本体
４；突起部
５；第１溝
６；伝熱管
７：リブ

Claims

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、前記管本体の内面に形成されたリブとを有し、前記フィンは、その山頂をフィンに平行な方向に沿って分割することにより形成される複数個の第１溝と、前記フィンをその長手方向に分割する複数個の第２溝とを有し、前記第２溝の側面のなす角度（θ１）は５５゜以下であり、管軸方向断面における前記リブの側面のなす角度（θ４）が６４乃至９８°であることを特徴とする凝縮器用伝熱管。
前記第２溝の側面のなす角度（θ１）は４０゜以下であることを特徴とする請求項１に記載の凝縮器用伝熱管。
前記第２溝の管周方向のピッチＰ１（溝底の直線距離）が０．１５乃至０．７１ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の凝縮器用伝熱管。
前記第２溝の深さをｈ１、前記フィンの高さをｈ２としたとき、ｈ１とｈ２の比ｈ１／ｈ２が０．１１乃至０．７２であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の凝縮器用伝熱管。
前記リブの長手方向が管軸方向に対してなす角度（リード角θ２）が４２乃至４８°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の凝縮器用伝熱管。
前記リブの高さｈ３が０．２２乃至０．３５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の凝縮器用伝熱管。
前記リブの管軸方向のピッチＰ２は、０．１乃至３．６ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の凝縮器用伝熱管。