JP2005090798A - Heat transfer pipe for condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シェルアンドチューブ方式及びシェルアンドコイル方式等の凝縮器に組み込まれる凝縮器用伝熱管に関し、特に、水(H2O)等の粘性及び表面張力が高い冷媒を使用する凝縮器に好適な凝縮器用伝熱管に関する。 The present invention relates to a heat transfer tube for a condenser incorporated in a shell-and-tube or shell-and-coil condenser, and is particularly suitable for a condenser that uses a refrigerant having high viscosity and surface tension such as water (H 2 O). It relates to a heat exchanger tube for a condenser.
吸収式冷凍機の凝縮器及びボイラーの復水器等には、伝熱管の管内に水又はブライン等の冷却液を流し、伝熱管の外面に冷媒蒸気を接触させることにより、伝熱管の外面で冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液とする熱交換器が使用されている。そして、このような熱交換器には、シェルアンドチューブ方式又はシェルアンドコイル方式の凝縮器が使用されている。なお、ブラインとは、熱交換器において一般的に使用される冷却液であり、例えば塩化カルシウム又はエチレングリコール系の水溶液である。 Cooling liquid such as water or brine is flowed into the heat transfer tube and the refrigerant vapor is brought into contact with the outer surface of the heat transfer tube on the condenser of the absorption refrigerator and the condenser of the boiler, etc. A heat exchanger that condenses the refrigerant vapor into a refrigerant liquid is used. In such a heat exchanger, a shell-and-tube or shell-and-coil condenser is used. The brine is a coolant generally used in a heat exchanger, and is, for example, a calcium chloride or ethylene glycol aqueous solution.
図7はシェルアンドチューブ方式の凝縮器の一例を示す断面図である。図7に示すように、シェルアンドチューブ方式の凝縮器51においては、円筒形の胴部52が設けられており、胴部52の両端部には夫々管板53が設けられており、胴部52及び管板53により密閉された空間が形成されている。胴部52は軸方向が水平方向になるように配置されている。そして、胴部52の上部には冷媒蒸気入口54が設けられており、下部には冷媒液出口55が設けられている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a shell-and-tube condenser. As shown in FIG. 7, the shell-and-
また、胴部52の一端には蓋部56が連結されており、胴部52の他端には蓋部57が連結されている。また、胴部52内には複数本の伝熱管58が配置されている。伝熱管58は、その両端部が夫々管板53によって支持されており、その軸方向が胴部52の軸方向、即ち水平方向と平行になるように相互に平行に配置されている。そして、各伝熱管58の一端は蓋部56内に連通し、他端は蓋部57内に連通している。
Further, a
蓋部56は2枚の仕切板59によって3つの室60乃至62に区画されており、室60乃至62は相互に異なる伝熱管58に連通している。また、室60には外部と連通する冷却液入口63が設けられており、室62には外部と連通する冷却液出口64が設けられている。一方、蓋部57は1枚の仕切板65により室66及び67に区画されており、室66及び67は相互に異なる伝熱管58に連通している。
The
このように構成されたシェルアンドチューブ方式の凝縮器51においては、冷却液入口63から冷却液(図示せず)、例えば水又はブラインが蓋部56内の室60に供給され、この冷却液が室60に連通された伝熱管58内を流通して蓋部57の室66に導入される。そして、この冷却液が室66と室61とに連通された伝熱管58内を流通して室61に流入し、その後、室61と室67とに連通された伝熱管58内を流通して室67に流入し、室67と室62とに連通された伝熱管58内を流通して室62に達し、冷却液出口64より凝縮器51の外部に排出される。また、このとき、冷媒蒸気入口54から冷媒蒸気(図示せず)が胴部52内に導入され、この冷媒蒸気が伝熱管58の表面において凝縮し、冷媒液となって胴部52の底部に滴下し、冷媒液出口55から胴部52外へ排出される。このようにして、伝熱管58を介して、冷媒と冷却液との間で熱交換が起こり、冷媒蒸気が持っていた熱が冷却液に伝達される。
In the shell-and-
また、図8はシェルアンドコイル方式の凝縮器の一例を示す断面図である。図8に示すように、シェルアンドコイル方式の凝縮器71においては、チャンバー72が設けられており、チャンバー72の上部には冷媒蒸気入口73が設けられ、下部には冷媒液出口74が設けられている。そして、チャンバー72の側面には、冷却液入口75及び冷却液出口76が設けられている。また、チャンバー72の内部には、コイル状に巻回された伝熱管77が設けられており、伝熱管77の一端は冷却液入口75を介して外部に連通されており、他端は冷却液出口76を介して外部に連通されている。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of a shell-and-coil condenser. As shown in FIG. 8, the shell and
このように構成されたシェルアンドコイル方式の凝縮器71においては、冷却液入口75から冷却液(図示せず)、例えば水又はブラインが伝熱管77内に供給され、伝熱管77内を流通した後、冷却液出口76を介して外部に排出される。このとき、冷媒蒸気入口73から冷媒蒸気(図示せず)がチャンバー72内に導入され、この冷媒蒸気が伝熱管77の表面において凝縮し、冷媒液となってチャンバー72の底部に滴下し、冷媒液出口74からチャンバー72外へ排出される。このようにして、伝熱管77を介して、冷媒と冷却液との間で熱交換が起こり、冷媒蒸気が持っていた熱が冷却液に伝達される。
In the shell-and-
従来、これらの凝縮器の伝熱管、即ち、図7に示す伝熱管58及び図8に示す伝熱管77には平滑管が使用されていた。しかし、近時、凝縮器の熱交換性能の向上を図るために、管の内外面に螺旋状に凹凸を形成したコルゲートチューブが使用されている。図9はコルゲートチューブを示す側面断面図である。図9に示すように、コルゲートチューブ81においては、管の外面に溝82が螺旋状に形成されている。また、凝縮器用の伝熱管としてコルゲートチューブ以外にも、外面にフィン又は突起を形成した伝熱管が多く提案されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
Conventionally, smooth tubes have been used for the heat transfer tubes of these condensers, that is, the
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。伝熱管としてコルゲートチューブを使用すると、特に管内側の伝熱性能は向上するものの、管内を流通する冷却液の圧力損失が大きくなるという問題がある。また、コルゲートチューブは管内を流れる流体の流動抵抗が大きく、流体と管内面との間に発生する摩擦力が大きいため、腐食が進行しやすい。特に、図9に示す管内面の凸部83は流体によるアタックを受けやすく、腐食が進行して穴あきが発生しやすい。更に、コルゲートチューブにおいては、管内面の凹部84に残渣が溜まりやすく、この残渣が膜となり、伝熱抵抗が大きくなったり、電位が変化して腐食が進行しやすくなったりするという問題がある。この結果、伝熱管の寿命が短くなってしまう。更にまた、図9に示すようにコルゲートチューブ81の外面には溝82が形成されているが、凝縮液は管外面に膜を形成しやすく、熱伝達性能の向上には限界がある。
However, the conventional techniques described above have the following problems. When a corrugated tube is used as the heat transfer tube, the heat transfer performance inside the tube is improved, but there is a problem that the pressure loss of the coolant flowing through the tube increases. Further, since the corrugated tube has a large flow resistance of the fluid flowing in the pipe and a large frictional force is generated between the fluid and the inner surface of the pipe, corrosion tends to proceed. In particular, the
また、従来は、凝縮器に適用する冷媒として、フロンが多用されてきた。即ち、伝熱管の外部にフロンの蒸気を導入し、伝熱管外表面において凝縮させ、フロンの液体とすることにより、冷却液との間で熱交換を行っていた。しかし、近時のフロン規制により、冷媒としてフロンの替わりに水が使用されることが多くなっている。しかしながら、従来の伝熱管は、冷媒としてフロンを使用する場合に最も伝熱性能が高くなるように設計されたものであり、冷媒として水を使用する場合について最適化されたものではない。表1に水及びフロンの粘性及表面張力の値を示す。表1に示す各値は、凝縮温度が45℃となる圧力における値である。 Conventionally, Freon has been frequently used as a refrigerant applied to a condenser. That is, by introducing CFC vapor to the outside of the heat transfer tube, condensing it on the outer surface of the heat transfer tube, and using it as CFC liquid, heat exchange is performed with the coolant. However, due to recent Freon regulations, water is often used as a refrigerant instead of Freon. However, the conventional heat transfer tube is designed to have the highest heat transfer performance when using chlorofluorocarbon as a refrigerant, and is not optimized for the case where water is used as the refrigerant. Table 1 shows the values of viscosity and surface tension of water and Freon. Each value shown in Table 1 is a value at a pressure at which the condensation temperature is 45 ° C.
表1に示すように、水の粘性はフロンの約4倍であり、表面張力はフロンの約12倍となっている。このため、水を冷媒として使用し、伝熱管としてフロン用に設計された従来の伝熱管を使用すると、凝縮した冷媒液(水)がフィン間に滞留してしまい、冷媒液の濡れ拡がり性及び伝熱管からの離脱性が低下する。このため、冷媒液の膜が熱抵抗となって伝熱性能が低くなる。また、フロン用の伝熱管においては外面に比較的高いフィンが形成されているが、高いフィンを形成するためには素管として肉厚が厚い管を使用する必要がある。このため、伝熱管の質量が大きくなるという問題もある。 As shown in Table 1, the viscosity of water is about 4 times that of Freon, and the surface tension is about 12 times that of Freon. For this reason, when water is used as a refrigerant and a conventional heat transfer tube designed for chlorofluorocarbon as a heat transfer tube is used, the condensed refrigerant liquid (water) stays between the fins, and the wetting and spreading of the refrigerant liquid and The detachability from the heat transfer tube is reduced. For this reason, the film | membrane of a refrigerant | coolant liquid becomes heat resistance and heat transfer performance becomes low. Further, in the heat transfer tube for chlorofluorocarbon, a relatively high fin is formed on the outer surface, but in order to form a high fin, it is necessary to use a tube having a large thickness as a raw tube. For this reason, there also exists a problem that the mass of a heat exchanger tube becomes large.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、冷媒として水を使用する凝縮器用伝熱管において、内部を流通させる流体の圧力損失が小さく、内面が腐食しにくく、且つ伝熱性能が高く、質量を低減できる凝縮器用伝熱管を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in a heat transfer tube for a condenser that uses water as a refrigerant, the pressure loss of the fluid flowing through the inside is small, the inner surface is hardly corroded, and the heat transfer performance is low. It aims at providing the heat exchanger tube for condensers which is high and can reduce mass.
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配列された複数の突起とを有し、管内に水又はブラインを流通させると共に管外面に水蒸気を接触させてこの水蒸気を凝縮させることによりこの水蒸気と前記水又はブラインとの間で熱交換を行わせる凝縮器用伝熱管において、管軸方向における前記突起の配列ピッチが0.70乃至1.42mmであり、管周方向における前記突起の配列ピッチが0.45乃至0.65mmであり、前記突起間に形成される溝部の管軸方向における幅が0.30乃至0.80mmであり、この溝部の管周方向における幅が0.12乃至0.38mmであり、前記突起の高さが0.18乃至0.50mmであることを特徴とする。 The condenser heat transfer tube according to the present invention includes a tube body and a plurality of protrusions arranged on the outer surface of the tube body and arranged in a direction orthogonal to or inclined with respect to the tube axis direction, and water or brine is contained in the tube. In the heat transfer tube for a condenser that causes heat exchange between the water vapor and the water or brine by bringing the water vapor into contact with the outer surface of the tube and condensing the water vapor, the arrangement pitch of the protrusions in the tube axis direction is 0.70 to 1.42 mm, the arrangement pitch of the projections in the tube circumferential direction is 0.45 to 0.65 mm, and the width of the groove formed between the projections in the tube axis direction is 0.30 to 0 .80 mm, the width of the groove in the pipe circumferential direction is 0.12 to 0.38 mm, and the height of the protrusion is 0.18 to 0.50 mm.
本発明においては、管外面に複数の突起を形成し、この突起の形状及び配列方法を上述の如く規定することにより、冷媒として水を使用する場合において、高い伝熱性能を得ることができる。また、突起の高さを上述の範囲に規定することにより、管の肉厚を薄くすることができ、管の質量を低減することができる。更に、本発明の伝熱管においては、コルゲートチューブと異なり、管の内面に不可避的に凹凸が形成されることがないため、管内を流通する流体の圧力損失を低減し、管内面の腐食の進行を抑制することができる。なお、前記突起の形状は四角錐台形又は四角柱形であることが望ましく、四角柱形であることがより望ましい。 In the present invention, by forming a plurality of protrusions on the outer surface of the tube and defining the shape and arrangement method of the protrusions as described above, high heat transfer performance can be obtained when water is used as the refrigerant. Further, by defining the height of the protrusion within the above range, the thickness of the tube can be reduced, and the mass of the tube can be reduced. Further, in the heat transfer tube of the present invention, unlike the corrugated tube, the inner surface of the tube is inevitably formed with irregularities, so the pressure loss of the fluid flowing in the tube is reduced and the corrosion of the inner surface of the tube proceeds. Can be suppressed. The shape of the protrusion is preferably a quadrangular pyramid or a quadrangular prism, and more preferably a quadrangular prism.
本発明によれば、管外面に複数の突起を形成し、この突起の形状及び配列方法を適切に規定することにより、水を冷媒として使用する凝縮器用伝熱管において、優れた伝熱性能を得ることができる。 According to the present invention, by forming a plurality of protrusions on the outer surface of the tube and appropriately defining the shape and arrangement method of the protrusions, excellent heat transfer performance is obtained in the heat transfer tube for a condenser that uses water as a refrigerant. be able to.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本実施形態に係る伝熱管を示す部分斜視図であり、図2はこの伝熱管を示す管軸を含む管軸平行断面図であり、図3はこの伝熱管を示す管軸直交断面図である。本実施形態に係る伝熱管は、シェルアンドチューブ方式又はシェルアンドコイル方式等の凝縮器に組み込まれる凝縮器用伝熱管である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial perspective view showing a heat transfer tube according to the present embodiment, FIG. 2 is a tube axis parallel sectional view including a tube axis showing the heat transfer tube, and FIG. 3 is a tube axis orthogonal cross section showing the heat transfer tube. FIG. The heat transfer tube according to this embodiment is a heat transfer tube for a condenser that is incorporated in a shell and tube type or shell and coil type condenser.
図1に示すように、本実施形態に係る伝熱管1においては、管本体2が設けられており、管本体2の外面には、螺旋状に配列された複数個の四角錐台形状の突起3が形成されている。突起3の配列方向に直交する方向における隣り合う突起3間は溝部4aとなっており、突起3の配列方向における隣り合う突起3間は溝部4bとなっている。また、管本体2の内面は平滑となっている。伝熱管1は、例えば銅又は銅合金からなり、例えばJIS H3300 C1201Ts−1/2Hにより規定される低りん脱酸銅管である。また、伝熱管1の外径は例えば約7乃至35mmであり、例えば約16mmであり、底肉厚は例えば0.3乃至0.7mmであり、例えば0.55mmである。管本体2の外面において、突起3が配列する方向に延びる線6と管周方向に延びる線7とがなす角度θは0°以上90°未満である。この角度θが0°である場合は、突起3が環状に配列される場合である。なお、伝熱管1の外面において、突起3は例えば格子状に配列されている。但し、突起3は千鳥状に配列されていてもよい。即ち、相互に隣り合う突起3の列間において、突起3の配列方向における突起3の位置が相互にずれていてもよい。
As shown in FIG. 1, in the
図2に示すように、管軸を含む断面(以下、管軸平行断面という)において、溝部4aの最小幅、即ち底部の幅W1は、0.30乃至0.80mmである。また、突起3の配列周期(ピッチ)P1は0.70乃至1.42mmとなっている。更に、突起3の高さhは0.18乃至0.50mmである。
As shown in FIG. 2, cross-section (hereinafter, referred to as the tube axis parallel cross section) including the tube axis at the minimum width of the
図3に示すように、管軸直交断面において、溝部4bの底部の幅W2は0.12乃至0.38mmである。また、管軸直交断面における突起3の配列周期P2は、0.45乃至0.65mmである。なお、溝部4bの底部の幅W2及び突起3の配列周期P2は、いずれも円弧長さではなく直線長さである。
As shown in FIG. 3, in the cross section perpendicular to the tube axis, the width W 2 of the bottom of the
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る凝縮器用伝熱管の動作について説明する。図4は本実施形態において凝縮した冷媒液が伝熱管から離脱する動作を示す図である。なお、図4においては、突起3並びに溝部4a及び4bは便宜上、図示を省略されている。また、伝熱管1の表面には、乾いた領域及び冷媒液の液膜により覆われた領域が形成されるが、図4においてはこれらの領域は図示を省略されている。本実施形態に係る凝縮器用伝熱管1は、例えば図7に示すようなシェルアンドチューブ方式の凝縮器又は例えば図8に示すようなシェルアンドコイル方式の凝縮器に組み込まれる。そして、凝縮器内に配置された伝熱管内に水又はブラインを流通させると共に、凝縮器内に冷媒蒸気として水蒸気を導入して、水又はブラインと冷媒との間で熱交換を行わせる。このとき、この熱交換は概ね次のような過程を経て行われる。
Next, the operation of the condenser heat transfer tube according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating an operation in which the condensed refrigerant liquid is detached from the heat transfer tube in the present embodiment. In FIG. 4, the
(1)伝熱管1は、その内部を流れる水又はブラインにより冷却される。これにより、冷媒蒸気(水蒸気)は伝熱管1の外面における突起3の表面等において凝縮し、冷媒液(凝縮水)5となる(水蒸気の凝縮)。このとき、冷媒液5は凝縮熱を伝熱管1に与え、この熱が管内を流れる水又はブラインに伝達される。
(1) The
(2)冷媒液(凝縮水)5は溝部4a及び4bに一時的に滞留した後、溝部における滞留量が所定量に達すると、溝部を伝って伝熱管1の下部の方向に流れる(凝縮水の移動)。
(2) After the refrigerant liquid (condensed water) 5 temporarily stays in the
(3)図4に示すように、伝熱管1の下部付近において冷媒液(凝縮水)5の量がある一定量に達すると、重力により水滴となって伝熱管1から離脱する。このとき、伝熱管1の最下部に滞留している凝縮水5のみが離脱するのでなく、離脱しようとする最下部の凝縮水に引っ張られ、伝熱管1の下部付近にある凝縮水も溝部4a及び4bを介して最下部まで移動し、伝熱管1から離脱する(凝縮水の離脱)。
(3) As shown in FIG. 4, when the amount of the refrigerant liquid (condensed water) 5 reaches a certain amount in the vicinity of the lower portion of the
上記(1)〜(3)の過程は連続して起こり、上記(3)の凝縮水の離脱が起これば、離脱する凝縮水に引っ張られて、上記(2)の凝縮水の移動が起こる。凝縮水の移動が起これば、管外表面の液膜が除去され、上記(1)の水蒸気の凝縮が促進される。そして、このサイクルが速いほど伝熱性能が優れることになる。(1)の水蒸気の凝縮が円滑に発生するためには、突起3で凝縮した凝縮水が円滑に排出され、突起3及びその他の部分において液膜が厚くなりすぎないことが望ましい。また、(2)の凝縮水の移動が円滑に進行するためには、突起3間の溝部4a及び4bにおいて凝縮水が滞留せず、速やかに下方に流れることが望ましい。更に、(3)の凝縮水の離脱が円滑に進行するためには、伝熱管1の下部付近における液膜の厚さを適正な範囲に規制することが望ましい。
The above processes (1) to (3) occur continuously. If the condensed water (3) is released, the condensed water is pulled and the condensed water (2) moves. . When the condensed water moves, the liquid film on the outer surface of the tube is removed, and the condensation of water vapor (1) is promoted. And the faster this cycle, the better the heat transfer performance. In order for the water vapor condensation of (1) to occur smoothly, it is desirable that the condensed water condensed by the
凝縮水には伝熱管下部方向に移動させようとする重力が作用する。一方、凝縮水の表面張力及び粘性は重力による移動に対して抵抗として作用する。上記(1)〜(3)の過程において、重力と表面張力及び粘性とのバランスを調整して前記サイクルを速くまわすことが可能な伝熱管が、凝縮伝熱性能が優れる伝熱管である。本実施形態に係る凝縮器用伝熱管は、水蒸気に対して前記サイクルが速やかに進行するように管外表面に形成した突起のピッチ、突起間の溝部の幅及び突起の高さを決定することにより、優れた凝縮性能を達成したものである。 Gravity that moves the condensed water in the lower part of the heat transfer tube acts on the condensed water. On the other hand, the surface tension and viscosity of the condensed water act as resistance against movement due to gravity. In the above processes (1) to (3), a heat transfer tube capable of adjusting the balance between gravity, surface tension, and viscosity and rotating the cycle quickly is a heat transfer tube excellent in condensation heat transfer performance. The condenser heat transfer tube according to the present embodiment determines the pitch of the protrusions formed on the outer surface of the tube, the width of the groove between the protrusions, and the height of the protrusions so that the cycle proceeds quickly with respect to water vapor. It has achieved excellent condensation performance.
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。 Hereinafter, the reason for the numerical limitation in each constituent requirement of the present invention will be described.
管軸方向における突起の配列ピッチ:0.70乃至1.42mm
管軸方向における突起の配列ピッチ(P1)が0.70mm未満であると、管軸方向の突起間隔が小さくなるため、表面張力が大きい凝縮水が突起3間の溝部4aに保持されてしまい、突起3の表面まで液膜で覆われてしまう。このため、水蒸気が凝縮し難くなる。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。一方、前記配列ピッチ(P1)が1.42mmよりも大きいと、突起3間の溝部4aの配列間隔が大きくなるため、伝熱管の下部で凝縮水が離脱する際に引っ張られて一緒に離脱する凝縮水の量が少なくなってしまい、また凝縮水が離脱するために要する時間が長くなってしまい、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。従って、管軸方向における突起の配列ピッチは0.70乃至1.42mmであることが必要である。
Arrangement pitch of protrusions in the tube axis direction: 0.70 to 1.42 mm
If the arrangement pitch (P 1 ) of the projections in the tube axis direction is less than 0.70 mm, the interval between the projections in the tube axis direction becomes small, so that condensed water having a large surface tension is held in the
管周方向における突起の配列ピッチ:0.45乃至0.65mm
管周方向における突起の配列ピッチ(P2)が0.45mm未満であると、管周方向における突起間隔が小さくなるため、表面張力が大きい凝縮水が突起3間の溝部4bに保持されてしまい、突起3の表面まで液膜で覆われてしまう。このため、水蒸気が凝縮し難くなる。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。一方、前記配列ピッチ(P2)が0.65mmよりも大きいと、突起3間に形成される溝部4bの配列間隔が大きくなるため、伝熱管の下部で凝縮水が離脱する際に引っ張られて一緒に離脱する範囲にある溝部4bの数が少なくなってしまい、また凝縮水が離脱するために要する時間が長くなってしまい、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。従って、管周方向における突起の配列ピッチは0.45乃至0.65mmであることが必要である。
Arrangement pitch of protrusions in the pipe circumferential direction: 0.45 to 0.65 mm
If the arrangement pitch (P 2 ) of the projections in the tube circumferential direction is less than 0.45 mm, the interval between the projections in the tube circumferential direction becomes small, so that condensed water having a large surface tension is held in the
管軸方向における溝部の幅:0.30乃至0.80mm
管軸方向における溝部の幅(W1)が0.30mm未満であると、突起3間に形成される溝部4aの管軸方向における幅が小さくなるため、凝縮水が溝部4aに保持されてしまい、突起3の表面まで液膜で覆われてしまう。このため、水蒸気が凝縮し難くなる。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。また、溝部4aに凝縮水が安定に保持されているため、凝縮液の排出性が低下する。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。一方、前記溝部の幅(W1)が0.80mmよりも大きいと、突起3間に形成される溝部4aの幅が大きくなり、溝部4aに形成される液膜が表面張力及び粘性に打ち勝って流れることができる厚さになるまでの時間が長くなってしまい、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。また、溝部4aの液膜が厚くなることにより、伝熱性能が低下しやすい。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。従って、管軸方向における溝部の幅は0.30乃至0.80mmであることが必要である。
Groove width in the tube axis direction: 0.30 to 0.80 mm
When the width (W 1 ) of the groove portion in the tube axis direction is less than 0.30 mm, the width in the tube axis direction of the
管周方向における溝部の幅:0.12乃至0.38mm
管周方向における溝部の幅(W2)が0.12mm未満であると、溝部4bの幅が小さくなるため、凝縮水が溝部4bに保持されてしまい、突起3の表面まで液膜で覆われてしまう。このため、水蒸気が凝縮し難くなる。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。また、伝熱管の下部に移動した凝縮水が離脱する際に、凝縮水が引っ張られて管軸方向に移動する際の抵抗が大きくなり、離脱する凝縮水の量が少なくなってしまう。また、凝縮水が離脱するまでに要する時間が長くなってしまい、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。一方、前記溝部の幅(W2)が0.38mmよりも大きいと、溝部に形成される液膜が表面張力及び粘性に打ち勝って流れることができる厚さになるまでに時間がかかり、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。また、溝部の液膜が厚くなることにより伝熱性能が低下する。従って、管周方向における溝部の幅は0.12乃至0.38mmであることが必要である。
Groove width in the pipe circumferential direction: 0.12 to 0.38 mm
If the width (W 2 ) of the groove in the tube circumferential direction is less than 0.12 mm, the width of the
突起の高さ:0.18乃至0.50mm
突起の高さ(h)が0.18mm未満であると、伝熱管の外面全体が凝縮水で覆われてしまうため、水蒸気が凝縮し難くなる。即ち、前記(1)の過程が妨げられる。一方、突起の高さ(h)が0.50mmよりも大きいと、突起3間の溝部に保持される凝縮水の量が多くなり、伝熱管の下部に滞留した凝縮水が離脱する際に凝縮水が引っ張られて管軸方向に移動する際の抵抗が大きくなり、離脱する凝縮水の量が少なくなってしまう。また凝縮水が離脱するまでに要する時間が長くなってしまい、凝縮水の排出性が低下してしまう。即ち、前記(3)の過程が妨げられる。更に、突起の高さ(h)が0.50mmよりも大きいと、伝熱管を形成する際に肉厚が厚い素管を使用することが必要となる。このため、加工後の伝熱管の底肉厚が厚くなってしまい、伝熱管の質量が増大すると共に、伝熱性能が低下してしまう。従って、突起の高さは0.18乃至0.50mmであることが必要である。
Projection height: 0.18 to 0.50 mm
When the height (h) of the protrusion is less than 0.18 mm, the entire outer surface of the heat transfer tube is covered with condensed water, so that water vapor is difficult to condense. That is, the process (1) is hindered. On the other hand, if the height (h) of the protrusion is larger than 0.50 mm, the amount of condensed water held in the groove between the
次に、本実施形態に係る伝熱管1の製造方法について説明する。先ず、素管を用意する。この素管は、例えば、外径が16mm、肉厚が0.7mm、長さが1乃至10mであり、JIS H3300 C1201Ts−1/2Hにより規定される低リン脱酸銅管である。そして、この素管に対して転造加工を施し、螺旋状又は環状のフィンを管軸方向に一定のピッチで形成する。このとき、フィン間が溝部4aとなる。なお、フィンの形成は、上述の転造加工による方法以外の方法でもよく、例えば、切削加工による方法でも可能である。次に、このフィンの頂部に歯車ディスクを転接させて、フィンの頂部を管周方向に一定のピッチで押し込み、独立した突起3を形成する。このとき、突起3間が溝部4bになる。次に、低温焼鈍を施し、管の疲労強度を向上させる。なお、フィン成形と独立突起成形とは同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。
Next, the manufacturing method of the
上述の如く、本実施形態においては、凝縮器用伝熱管の外面に複数の突起を設けている。これにより、水のように粘性及び表面張力が高い冷媒を使用する場合においても、伝熱管外面にて凝縮した冷媒が伝熱管最下部から落下するときに、周囲の冷媒を引き寄せて共に落下する。この結果、凝縮した冷媒の離脱性が良好になり、伝熱性能が向上する。 As described above, in the present embodiment, a plurality of protrusions are provided on the outer surface of the condenser heat transfer tube. As a result, even when a refrigerant having high viscosity and surface tension such as water is used, when the refrigerant condensed on the outer surface of the heat transfer tube falls from the lowermost part of the heat transfer tube, the surrounding refrigerant is attracted and dropped together. As a result, the detachability of the condensed refrigerant is improved and the heat transfer performance is improved.
また、本実施形態においては、突起のサイズ及び配列ピッチを上述の如く規定している。具体的には、冷媒としてフロン使用する従来の伝熱管と比較して、突起の配列ピッチを大きくし、突起の高さを低くしている。これにより、冷媒として、フロンよりも粘性及び表面張力が高い水を使用する場合において、管外表面における冷媒(水)の濡れ広がり性、排出性及び離脱性を向上させることができる。この結果、凝縮した水が溝部に過剰に滞留することなく、前記(1)〜(3)に示すサイクルが円滑に循環し、良好な熱伝達性能を実現することができる。 In the present embodiment, the size and arrangement pitch of the protrusions are defined as described above. Specifically, the arrangement pitch of the protrusions is increased and the height of the protrusions is reduced as compared with a conventional heat transfer tube that uses chlorofluorocarbon as a refrigerant. Thereby, when water having higher viscosity and surface tension than Freon is used as the refrigerant, it is possible to improve the wetting and spreading property, the discharge property and the detachability of the refrigerant (water) on the outer surface of the tube. As a result, the cycle shown in the above (1) to (3) circulates smoothly without condensing the condensed water excessively in the groove, and good heat transfer performance can be realized.
更に、本実施形態においては、突起の形状を四角錐台形としているが、突起の形状は四角柱形の方が望ましい。突起形状を四角柱形にすることにより、伝熱管外面の最下部において、凝縮した冷媒液が突起の側面を伝って突起先端に集まり、突起先端から落下しやすくなる。これにより、冷媒の離脱性が向上する。 Further, in the present embodiment, the shape of the protrusion is a quadrangular pyramid, but the shape of the protrusion is preferably a quadrangular prism. By making the protrusion shape into a quadrangular prism shape, the condensed refrigerant liquid gathers at the protrusion tip along the side surface of the protrusion at the lowermost portion of the outer surface of the heat transfer tube, and easily falls from the protrusion tip. Thereby, the detachability of the refrigerant is improved.
更にまた、管内面に不可避的に凹凸が形成されることがないため、管内を流通する水又はブラインの圧力損失を小さくすることができると共に、流体のアタック及び残渣の蓄積による腐食の進行を抑えることができる。更に、冷媒としてフロンを使用する伝熱管よりも突起高さを小さくできるため、製造が容易であり、素管として肉厚が薄い素管を使用することができる。これにより、伝熱管の質量を低減できると共に、伝熱性能を向上させることができる。 Furthermore, since irregularities are inevitably formed on the inner surface of the pipe, the pressure loss of water or brine circulating in the pipe can be reduced, and the progress of corrosion due to the attack of the fluid and accumulation of residues is suppressed. be able to. Furthermore, since the height of the protrusion can be made smaller than that of the heat transfer tube using chlorofluorocarbon as a refrigerant, it is easy to manufacture, and a raw tube with a small thickness can be used as the raw tube. Thereby, while being able to reduce the mass of a heat exchanger tube, heat transfer performance can be improved.
なお、本実施形態においては、伝熱管の材料を低りん脱酸銅管(JIS H3300 C1201Ts−1/2H)としたが、本発明はこれに限定されず、伝熱管の材料はJIS H3300のC1020又はC1220に記載された銅管であってもよく、キュプロニッケル等の銅合金からなる管でもよく、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及びチタン合金等の他の材料からなる管でもよい。また、本実施形態においては、伝熱管の内面は平滑としたが、管内を流れる流体の圧力損失及び腐食の進行を抑制できる限りにおいて、管内にリブ等を形成してもよい。更に、本実施形態においては、突起の形状を四角錐台形としたが、四角柱形の方が望ましい。しかし、突起形状は四角錐台形及び四角柱形に限定されず、冷媒の凝縮性能が優れ、製造が容易である形状であればよく、例えば四角錐形及び三角柱形等の形状であってもよい。突起形状を三角柱形とする場合は、その長手方向を管軸方向又は管周方向とすることが好ましい。更にまた、本発明は水以外にも粘性及び表面張力が高い冷媒に好適に適用することができる。突起の配列方向は、管軸に対して傾斜していてもよく、直交していてもよい。両者の間で伝熱性能に差異は認められない。更にまた、底肉厚は0.3〜0.7mm程度が好ましい。伝熱性能を考慮すると、底肉厚は可及的に薄い方が好ましいが、底肉厚は耐食性及び加工性を考慮して適宜設定されることが好ましい。 In this embodiment, the heat transfer tube material is a low phosphorus deoxidized copper tube (JIS H3300 C1201Ts-1 / 2H), but the present invention is not limited to this, and the heat transfer tube material is C1020 of JIS H3300. Or the copper pipe described in C1220 may be sufficient, the pipe | tube consisting of copper alloys, such as cupronickel, and the pipe | tube consisting of other materials, such as aluminum, an aluminum alloy, titanium, and a titanium alloy, may be sufficient. In the present embodiment, the inner surface of the heat transfer tube is smooth, but ribs or the like may be formed in the tube as long as the pressure loss of the fluid flowing in the tube and the progress of corrosion can be suppressed. Furthermore, in the present embodiment, the shape of the protrusion is a quadrangular pyramid, but a quadrangular prism shape is more desirable. However, the protrusion shape is not limited to a quadrangular pyramid shape and a quadrangular prism shape, and may be any shape as long as it has excellent refrigerant condensing performance and is easy to manufacture. For example, it may be a quadrangular pyramid shape, a triangular prism shape, or the like. . When the projection shape is a triangular prism shape, the longitudinal direction is preferably the tube axis direction or the tube circumferential direction. Furthermore, the present invention can be suitably applied to refrigerants having high viscosity and high surface tension other than water. The arrangement direction of the protrusions may be inclined with respect to the tube axis or may be orthogonal. There is no difference in heat transfer performance between the two. Furthermore, the bottom wall thickness is preferably about 0.3 to 0.7 mm. In consideration of heat transfer performance, the bottom wall thickness is preferably as thin as possible, but the bottom wall thickness is preferably set appropriately in consideration of corrosion resistance and workability.
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。前述の本発明の実施形態と同様な方法により、各種の伝熱管を作製し、供試管とした。実施例及び比較例の供試管の形状を表2に示す。比較例としては、管外面に複数の突起が形成された伝熱管であって突起の寸法及び配列ピッチが本発明の範囲から外れるもの、コルゲートチューブ及び平滑管を用意した。なお、表2の「外面形状」の欄における「独立突起」とは、管外面に複数の独立突起が形成された形状を指し、「コルゲート」とはコルゲートチューブを指す。また、「外径」は伝熱管の最大外径、即ち、突起先端の包絡円の直径を示し、コルゲートチューブの場合はコルゲート加工部の外径を示す。更に、「底肉厚」とは、溝部における伝熱管の厚さを示し、コルゲートチューブの場合はコルゲート加工部の肉厚を示す。更にまた、「配列ピッチ」及び「溝部の幅」における「管軸」とは管軸方向における値を指し、「管周」とは管周方向における値を指す。更にまた、「Pc」は、図9に示すコルゲートチューブ81において、溝82の管軸方向における配列ピッチ(コルゲートピッチ)Pcを指し、「hc」は、図9に示す溝82の深さ(コルゲート深さ)hcを指す。
Hereinafter, the effect of the embodiment of the present invention will be specifically described in comparison with a comparative example that deviates from the scope of the claims. Various heat transfer tubes were produced by the same method as in the above-described embodiment of the present invention, and used as test tubes. Table 2 shows the shapes of the test tubes of Examples and Comparative Examples. As a comparative example, a heat transfer tube having a plurality of protrusions formed on the outer surface of the tube and having protrusions whose dimensions and arrangement pitch are outside the scope of the present invention, a corrugated tube and a smooth tube were prepared. Note that “independent protrusion” in the column of “outer surface shape” in Table 2 refers to a shape in which a plurality of independent protrusions are formed on the outer surface of the tube, and “corrugated” refers to a corrugated tube. “Outer diameter” indicates the maximum outer diameter of the heat transfer tube, that is, the diameter of the envelope circle at the tip of the protrusion, and in the case of a corrugated tube, the outer diameter of the corrugated portion. Furthermore, “bottom wall thickness” indicates the thickness of the heat transfer tube in the groove, and in the case of a corrugated tube, indicates the thickness of the corrugated portion. Furthermore, “tube axis” in “arrangement pitch” and “groove width” refers to a value in the tube axis direction, and “tube circumference” refers to a value in the tube circumferential direction. Furthermore, “P c ” indicates the arrangement pitch (corrugated pitch) P c in the tube axis direction of the
表2に示す供試管No.1乃至24は転造加工によって製作した独立突起型伝熱管であり、素管として、外径が16mm、肉厚が0.65mmである低りん脱酸銅管(JIS H3300 C1201Ts−1/2H)を使用して作製したものである.本実施例でにおいては、突起高さを前述の特許文献1(特許第3415013号)に記載された伝熱管のフィン高さ(0.85mm)と比較して低くできるため、肉厚が薄い素材を使用しても加工可能である。また、伝熱管の長さは、後述する伝熱性能評価を行うテスト装置に合せるため、不完全成形部を含めた突起加工部の長さを1200mm、管端の未加工部の長さを夫々150mmとし、全長が1500mmの伝熱管を作製した。転造加工は、管外表面より120°間隔にて3方向から転造ディスク群を押し当ててフィンを成形し、同時に転造ディスク群の最終加工ディスクにより形成されたフィンに、端縁に溝加工が施された歯車ディスクを押し当てて、独立突起状に成形した。突起成形後の傾斜角、即ち、管本体2の外面において、突起3が配列する方向に延びる線6と管周方向に延びる線7とがなす角度θ(図1参照)は、2.1〜3.5°とした。
Test tube No. shown in Table 2
このように管外面に独立突起を形成した後、管を約350℃の温度に加熱して、残留応力を除去すると共に管表面の残油を加熱脱脂した。加熱後の伝熱管の引張り強さは、平均275N/m2であった。その後、管外面に液体フロン(HCFC−141b)を塗布し、この液体フロンを回収した後、残りを蒸発させることにより、管外面の残査を除去した。液体フロンによる残渣除去処理後に管外表面の残渣量を測定した結果、0.010〜0.020g/m2であった。また、管内における残留炭素量を測定した。先ず、液体フロン(HCFC−141b)を使用して伝熱管を洗浄し、内面に残留している油分を除去した。次に、硝酸水溶液と塩酸水溶液との混合溶液を管内に封入し、残留炭素を溶液内に溶出させ、この溶液をガラス繊維製の濾紙で濾過し、残留炭素を分離した。次に、この分離した炭素を空気中で加熱酸化させ、島津製作所製検出器EMIA−U510により、CO2濃度を測定した。そして、このCO2濃度の測定値を単位面積当たりの残留炭素量に換算し、残留炭素量を求めた。このようにして残留炭素量を測定した結果、加工後の伝熱管における残留炭素量は3.4〜4.4mg/m2であった。なお,管外表面の残査量が多いと、これが熱抵抗となって伝熱性能を低下させる。このため、残渣量は0.3g/m2以下であることが望ましい。また、管内面の残留炭素量が多いと腐食による穴空きが発生しやすくなるため、残留炭素量は5mg/m2以下であることが望ましい。 After forming independent protrusions on the outer surface of the tube in this manner, the tube was heated to a temperature of about 350 ° C. to remove residual stress and to heat and degrease the residual oil on the tube surface. The tensile strength of the heat transfer tube after heating was 275 N / m 2 on average. Thereafter, liquid chlorofluorocarbon (HCFC-141b) was applied to the outer surface of the tube, and after collecting the liquid chlorofluorocarbon, the residue was evaporated to remove the residue on the outer surface of the tube. As a result of measuring the amount of residue on the outer surface of the tube after the residue removal treatment with liquid chlorofluorocarbon, it was 0.010 to 0.020 g / m 2 . Further, the amount of residual carbon in the pipe was measured. First, the heat transfer tube was washed using liquid chlorofluorocarbon (HCFC-141b) to remove oil remaining on the inner surface. Next, a mixed solution of an aqueous nitric acid solution and an aqueous hydrochloric acid solution was sealed in a tube to elute residual carbon into the solution, and this solution was filtered with a glass fiber filter paper to separate the residual carbon. Next, the separated carbon was heated and oxidized in air, and the CO 2 concentration was measured by a detector EMIA-U510 manufactured by Shimadzu Corporation. Then, converts the measured value of the CO 2 concentration in the residual carbon amount per unit area, determine the amount of residual carbon. As a result of measuring the amount of residual carbon in this way, the amount of residual carbon in the heat transfer tube after processing was 3.4 to 4.4 mg / m 2 . If there is a large amount of residue on the outer surface of the tube, this becomes a thermal resistance, which reduces the heat transfer performance. For this reason, the amount of residue is desirably 0.3 g / m 2 or less. In addition, if the amount of residual carbon on the inner surface of the tube is large, holes due to corrosion are likely to occur. Therefore, the amount of residual carbon is preferably 5 mg / m 2 or less.
このようにして作製した供試管の伝熱性能を評価した。図5は伝熱性能の評価に使用したテスト装置を示す概略図である。図5に示すように、このテスト装置においては、シェルアンドチューブ式熱交換器の蒸気発生器11、低温再生器12、凝縮器13及び溶液タンク14が設けられている。テスト装置本体はステンレス鋼(SUS304及びSUS316)により形成されており、臭化リチウム水溶液による腐食を抑制するようになっている。
The heat transfer performance of the test tubes thus prepared was evaluated. FIG. 5 is a schematic view showing a test apparatus used for evaluation of heat transfer performance. As shown in FIG. 5, in this test apparatus, a
蒸気発生器11には、容量が30kWの電気ヒーター15が設けられている。蒸気発生器11は電気ヒーター15により蒸留水を沸騰させて水蒸気を発生させ、低温再生器12に供給するものである。なお、蒸気発生器11の沸騰時の圧力を12.3〜60kPaの範囲とし、温度を50〜80℃の範囲とし、低温再生器12の機内圧力(LiBr側圧力)と凝縮器13の機内圧力(水蒸気側圧力)とが相互に等しくなるように制御する。また、低温再生器12において凝縮した水が蒸気発生器11に戻るようになっている。
The
低温再生器12は、溶液タンク14からLiBr水溶液16が供給され、これを保持するようになっている。また、伝熱管17が、内部に蒸気発生器11から水蒸気が供給されると共に、外面がLiBr水溶液16に浸漬するように設けられている。低温再生器12においては、伝熱管17の周囲にLiBr水溶液16が供給され、伝熱管17の内部に水蒸気が供給されることにより、管外のLiBr水溶液16と管内の水蒸気との間で熱交換を行わせる。これにより、管外のLiBr水溶液16を沸騰させ、水蒸気を発生させて、この水蒸気を冷媒蒸気として凝縮器13に供給する。また、これによりLiBr水溶液が濃縮される。LiBr水溶液は溶液タンク14との間で循環する。更に、伝熱管17内に供給された水蒸気を凝縮させ、蒸気発生器11に戻す。
The
凝縮器13においては、供試管18が水平に設置され、その管端部がOリング(図示せず)により固定されている。また、低温再生器12より供給される冷媒蒸気(水蒸気)が直接供試管18に当たらないように、冷媒蒸気入口に邪魔板(図示せず)が設置されている。また、供試管18は冷却塔19に連結されており、冷却塔19により冷却された冷却水がポンプ20により供試管18の内部に供給されるようになっている。そして、供試管18の管内に供給された冷却水と、低温再生器12より管外に供給された冷媒蒸気(水蒸気)との間で熱交換を行い、加熱された冷却水は冷却塔19に戻り、供試管18の表面で凝縮した液冷媒(水)は、自重にて溶液タンク14に移動するようになっている。
In the
溶液タンク14にはLiBr水溶液16が保持されており、凝縮器13から液冷媒(水)が供給されてLiBr水溶液16を薄めるようになっている。また、溶液タンク14にはポンプ21が設けられており、このポンプ21により、LiBr水溶液16を低温再生器12との間で循環させるようになっている。
A LiBr
なお、供試管18の入口には電磁流量計22及び白金測温抵抗体(JIS−A級)23が設けられており、供試管18の出口にも白金測温抵抗体23が設けられている。また、蒸気発生器11及び凝縮器13には夫々ダイアフラム式絶対圧力変換器24が設けられている。
An
次に、このテスト装置を使用した伝熱性能の評価方法について説明する。蒸気発生器11において電気ヒーター15が水蒸気を発生させ、低温再生器12の伝熱管17内に供給する。これにより、伝熱管17内の水蒸気と伝熱管17外のLiBr水溶液16との間で熱交換を行い、水蒸気は凝縮して蒸気発生器11に戻り、LiBr水溶液16は沸騰して水蒸気が冷媒蒸気として凝縮器13に供給される。そして、凝縮器13において、供試管18内に冷却塔19より温度が一定に調節された冷却水が供給され、供試管18外に低温再生器12から水蒸気(冷媒蒸気)供給されることにより、冷却水と水蒸気との間で熱交換を行わせる。これにより、水蒸気(冷媒蒸気)が凝縮して水(冷媒液)となり、重力により溶液タンク14に移動する。溶液タンク14においては、凝縮器13から水が供給されると共に、低温再生器12との間でLiBr水溶液16を循環させ、低温再生器12におけるLiBr水溶液16の濃度を一定に保っている。このとき、凝縮圧力を凝縮器13に設けられたダイアフラム式絶対圧力変換器24により測定し、冷却水の出入口温度を白金測温抵抗体23により測定し、冷却水流量を電磁流量計22により測定した。伝熱性能評価条件を表3に示す。なお、管内水流速は管端部を基準とし、管内圧力損失評価は加工部内径を基準とする。
Next, a method for evaluating heat transfer performance using this test apparatus will be described. In the
テスト装置の運転開始後、定常状態になったことを確認し、凝縮器13内の圧力、冷却水の流量及び出入口温度を測定した。そして、各測定器の信号をハイブリットレコーダー(図示せず)に取り込んで数値変換し、伝熱管の総括伝熱係数を算出した。以下、その算出方法について説明する。
After starting operation of the test apparatus, it was confirmed that a steady state was reached, and the pressure in the
(1)冷却水伝熱量Q
冷却水の伝熱量をQ(kW)、冷却水の流量をG(kg/時)、冷却水の比熱をCp(kJ/kg/K)、冷却水の入口温度をTin(℃)、冷却水の出口温度をTout(℃)とするとき、冷却水の伝熱量Qを下記数式1により算出した。
(1) Cooling water heat transfer amount Q
Cooling water heat transfer amount is Q (kW), cooling water flow rate is G (kg / hour), specific heat of cooling water is Cp (kJ / kg / K), cooling water inlet temperature is Tin (° C.), cooling water The heat transfer amount Q of the cooling water was calculated by the following
(2)対数平均温度差ΔTm
対数平均温度差をΔTm(℃)、冷媒凝縮温度をTs(℃)とするとき、対数平均温度差ΔTmを下記数式2により算出した。なお、冷媒凝縮温度Tsは、凝縮圧力より換算して算出した値を使用した。
(2) Logarithmic average temperature difference ΔTm
When the logarithm average temperature difference is ΔTm (° C.) and the refrigerant condensing temperature is Ts (° C.), the logarithm average temperature difference ΔTm is calculated by the following
(3)管外表面積Ao
供試管の外表面積をAo(m2)、円周率をπ、供試管の突起部外径、即ち、供試管の最大外径をDo(m)、供試管の伝熱有効長をL(m)、供試管の本数をN(本)とするとき、供試管の外表面積Aoを、突起部外径を基準として下記数式3により算出した。
(3) External surface area Ao
The outer surface area of the test tube is Ao (m 2 ), the circumference is π, the outer diameter of the protrusion of the test tube, that is, the maximum outer diameter of the test tube is Do (m), and the effective heat transfer length of the test tube is L ( m) When the number of test tubes is N (number), the outer surface area Ao of the test tubes was calculated by the following
(4)総括伝熱係数Ko(外表面積基準)
外表面積を基準とした総括伝熱係数をKo(kW/m2K)とするとき、上記数式1乃至3にて算出した値を用いて、総括伝熱係数Koを下記数式4により算出した。総括伝熱係数Koの値が大きいほど、伝熱管の伝熱性能が優れている。
(4) Overall heat transfer coefficient Ko (outside surface area standard)
When the overall heat transfer coefficient based on the outer surface area is set to Ko (kW / m 2 K), the overall heat transfer coefficient Ko is calculated by the following
このようにして算出した総括伝熱係数Koの値を表4.1乃至表4.4及び図6に示す。図6は、横軸に冷却水の流速をとり、縦軸に総括伝熱係数をとって、表4.1乃至表4.4に示す算出結果をプロットしたグラフ図である。 The values of the overall heat transfer coefficient Ko calculated in this way are shown in Table 4.1 to Table 4.4 and FIG. FIG. 6 is a graph plotting the calculation results shown in Tables 4.1 to 4.4 with the horizontal axis representing the flow rate of cooling water and the vertical axis representing the overall heat transfer coefficient.
表4.1乃至表4.4及び図6に示すように、実施例No.1乃至13に係る伝熱管は外面形状が本発明の範囲を満たしているため、比較例No.14乃至26に係る伝熱管と比較して総括伝熱係数Koが高く、伝熱性能が優れていた。特に、実施例No.12及び13に係る伝熱管は、突起形状が四角柱形であるため、突起形状が四角錐台形である実施例No.1乃至11よりも、伝熱性能が優れていた。また、実施例No.1乃至13は管内面が平滑であっても、比較例No.25に示すコルゲートチューブよりも高い伝熱性能を有していた。これに対して、比較例No.14乃至26は、管外面の形状が本発明の規定を満たしておらず、伝熱性能が劣っていた。 As shown in Tables 4.1 to 4.4 and FIG. Since the outer surface shape of the heat transfer tubes according to 1 to 13 satisfies the scope of the present invention, Comparative Example No. Compared with the heat transfer tubes according to 14 to 26, the overall heat transfer coefficient Ko was high, and the heat transfer performance was excellent. In particular, Example No. In the heat transfer tubes according to Nos. 12 and 13, since the protrusion shape is a quadrangular prism shape, the protrusion shape is a square frustum shape. The heat transfer performance was superior to 1 to 11. In addition, Example No. In Comparative Examples Nos. 1 to 13, even though the pipe inner surface is smooth. The heat transfer performance was higher than that of the corrugated tube shown in FIG. In contrast, Comparative Example No. In Nos. 14 to 26, the shape of the outer surface of the pipe did not satisfy the provisions of the present invention, and the heat transfer performance was inferior.
1;伝熱管
2;管本体
3;突起
4a、4b;溝部
5;冷媒液(凝縮水)
11;蒸気発生器
12;低温再生器
13;凝縮器
14;溶液タンク
15;電気ヒーター
16;LiBr水溶液
17;伝熱管
18;供試管
19;冷却塔
20、21;ポンプ
22;電磁流量計
23;白金測温抵抗体
24;ダイアフラム式絶対圧力変換器
51;シェルアンドチューブ方式の凝縮器
52;胴部
53;管板
54;冷媒蒸気入口
55;冷媒液出口
56、57;蓋部
58;伝熱管
59、65;仕切板
60〜62、66、67;室
63;冷却液入口
64;冷却液出口
71;シェルアンドコイル方式の凝縮器
72;チャンバー
73;冷媒蒸気入口
74;冷媒液出口
75;冷却液入口
76;冷却液出口
77;伝熱管
81;コルゲートチューブ
82;溝
83;凸部
84;凹部
h;突起の高さ
hc;コルゲート深さ
P1;管軸方向における突起の配列ピッチ
P2;管周方向における突起の配列ピッチ
Pc;コルゲートピッチ
W1;管軸方向における溝部の幅
W2;管周方向における溝部の幅
θ;管外面において突起が配列する方向に延びる線と管周方向に延びる線とがなす角度
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