JP2012017901A - Condensation performance evaluation method, and heat transfer pipe for condenser - Google Patents

Condensation performance evaluation method, and heat transfer pipe for condenser Download PDF

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剛 中井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct evaluation of a condensation performance of a heat transfer pipe where an effect of inundation is reflected in a single pipe.SOLUTION: A condensation performance evaluation method includes: a condensation step of condensing a refrigerant vapor on an outer surface of a sample pipe 40; an evaluation step of evaluating the condensation performance of the sample pipe 40 when the sample pipe 40 condensing the refrigerant vapor. In the condensation step, the refrigerant vapor is condensed by the sample pipe 40 while a liquid coolant 22, which is a liquified material of the refrigerant vapor, is dropped or sprayed to the sample pipe 40.

Description

本発明は、冷媒蒸気の凝縮のために使用される伝熱管の凝縮性能を評価する凝縮性能評価方法、および、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器用伝熱管に関する。   The present invention relates to a condensation performance evaluation method for evaluating the condensation performance of a heat transfer tube used for condensing refrigerant vapor, and a condenser heat transfer tube for condensing refrigerant vapor.

一般に、熱交換器の一例であるターボ冷凍機やスクリュー冷凍機等は、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器を備えている。凝縮器は、冷却流体が流れる管状の伝熱管が組み込まれており、その伝熱管の管外面に冷媒蒸気を接触させることで、当該冷媒蒸気の凝縮を行うように構成されている。   In general, a turbo refrigerator, a screw refrigerator, or the like, which is an example of a heat exchanger, includes a condenser that condenses refrigerant vapor. The condenser incorporates a tubular heat transfer tube through which a cooling fluid flows, and is configured to condense the refrigerant vapor by bringing the refrigerant vapor into contact with the outer surface of the heat transfer tube.

凝縮器に用いられる伝熱管については、良好な熱伝達性能を実現するために、様々な伝熱面(管外面)形状のものが提案されている。その一例としては、図8に示すように、伝熱面(管外面)に周方向(図中矢印参照)へ連続する隆起部51を形成し、その隆起部51の先端部から基端部に向けて谷52を設けたものがある(例えば特許文献1参照)。かかる伝熱管では、管内を流れる冷却流体によって管外面が飽和温度以下に冷やされ、これにより管外面に接触する冷媒蒸気が当該管外面上にて凝縮され液状になる。このとき、管外面では、凝縮された液膜が、液の表面張力の作用あるいはこれに重力の作用が加わって、隆起部51の間に位置する溝53あるいは谷52の部分へ流れる。したがって、隆起部51における山54の部分には液膜が滞留してしまうことがなく、その結果として良好な熱伝達性能が得られるのである。   As heat transfer tubes used in the condenser, various heat transfer surface (tube outer surface) shapes have been proposed in order to achieve good heat transfer performance. As an example, as shown in FIG. 8, a raised portion 51 that is continuous in the circumferential direction (see the arrow in the figure) is formed on the heat transfer surface (outer surface of the tube), and the distal end portion of the raised portion 51 extends to the proximal end portion. Some of them are provided with valleys 52 (see, for example, Patent Document 1). In such a heat transfer tube, the outer surface of the tube is cooled below the saturation temperature by the cooling fluid flowing in the tube, whereby the refrigerant vapor contacting the outer surface of the tube is condensed on the outer surface of the tube and becomes liquid. At this time, on the outer surface of the tube, the condensed liquid film flows into the groove 53 or the valley 52 located between the raised portions 51 due to the action of the surface tension of the liquid or the action of gravity. Therefore, the liquid film does not stay in the peak portion 54 in the raised portion 51, and as a result, good heat transfer performance can be obtained.

ところで、実際に熱交換器を構成する場合には、例えば図9に示すように、凝縮器において凝縮対象の冷媒蒸気が供給されるシェル60内に、多数本の伝熱管61a,61b…を例えば蜂の巣状に並べて配置することが一般的である。このような多数本の伝熱管61a,61b…による伝熱管群61を用いて冷媒蒸気を凝縮する構成の場合、イナンデーションによる熱伝達の劣化が生じ得ることが知られている(例えば特許文献2参照)。イナンデーションとは、シェル60内の重力方向上段の伝熱管61aから凝縮液が滴下され、当該シェル60内の重力方向下段の伝熱管61bが滴下液に覆われて凝縮に寄与する部分が減少してしまい、これにより重力方向下段の伝熱管61bでの冷媒蒸気の凝縮作用が妨げられてしまう現象である。   By the way, when actually configuring a heat exchanger, as shown in FIG. 9, for example, a large number of heat transfer tubes 61a, 61b,. It is common to arrange them in a honeycomb form. It is known that in the case of a configuration in which the refrigerant vapor is condensed using the heat transfer tube group 61 formed by such a large number of heat transfer tubes 61a, 61b, ..., heat transfer may be deteriorated due to indentation (for example, Patent Document 2). reference). In the indentation, the condensate is dripped from the upper heat transfer tube 61a in the gravity direction in the shell 60, and the portion of the heat transfer tube 61b in the lower shell in the gravitational direction in the shell 60 that is covered with the dripping liquid decreases. As a result, the refrigerant vapor condensing action in the lower heat transfer tube 61b in the gravity direction is hindered.

特開昭51−81072号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-81072 特開平07−71886号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-71886

凝縮器に用いられる伝熱管については、上述の特許文献1に開示された管外面形状を採用することが考えられる。ただし、近年は、熱交換器の高性能化や小型化等のために、凝縮器用の伝熱管における熱伝達性能(すなわち凝縮性能)の更なる向上が強く求められている。伝熱管の凝縮性能が向上すれば、これに伴い熱交換器での交換熱量を増大させることができ、また同じ交換熱量の熱交換器であればより小さなサイズで製作できるからである。   About the heat exchanger tube used for a condenser, it is possible to employ | adopt the pipe | tube outer surface shape disclosed by the above-mentioned patent document 1. FIG. However, in recent years, there has been a strong demand for further improvement in heat transfer performance (that is, condensation performance) in a heat transfer tube for a condenser in order to improve the performance and size of the heat exchanger. This is because if the condensation performance of the heat transfer tube is improved, the amount of exchange heat in the heat exchanger can be increased, and a heat exchanger having the same amount of exchange heat can be manufactured in a smaller size.

凝縮器用の伝熱管において、更なる凝縮性能の向上を実現するためには、実際に伝熱管が冷媒蒸気を凝縮する際の管外面における熱伝達率を測定し、その測定結果に基づき当該
伝熱管における凝縮性能を把握し評価した上で、その評価結果に応じて管外面形状の見直し等を行うことが必要である。つまり、更なる凝縮性能向上を実現する管外面形状を見出すためには、伝熱管の凝縮性能評価を行うことが不可欠である。
In order to further improve the condensation performance in a heat transfer tube for a condenser, the heat transfer coefficient on the outer surface of the tube when the heat transfer tube actually condenses the refrigerant vapor is measured, and the heat transfer tube is based on the measurement result. It is necessary to review and evaluate the outer shape of the pipe according to the evaluation result after grasping and evaluating the condensation performance in the pipe. In other words, it is essential to evaluate the condensation performance of the heat transfer tube in order to find the outer shape of the tube that realizes further improvement in condensation performance.

伝熱管の凝縮性能評価は、従来、単管の状態で行うことが常である。多数本の管が並ぶ管群の状態で行うと、評価(試験)装置が大掛かりなものとなり、そのために多くのコストが必要となるからである。   Conventionally, the condensation performance evaluation of a heat transfer tube is usually performed in a single tube state. This is because if the test is performed in the state of a tube group in which a large number of tubes are arranged, an evaluation (test) apparatus becomes large, and a lot of cost is required for that purpose.

しかしながら、従来の単管の状態で行う凝縮性能評価では、上述の特許文献2に開示されたイナンデーションの影響が考慮されない。つまり、イナンデーションの影響が考慮されないことから、単管の状態で評価した凝縮性能と、実際に熱交換器を構成した場合に管群を構成する各管の凝縮性能とで、齟齬が生じてしまうおそれがある。したがって、従来の単管評価では、イナンデーションの影響による凝縮性能(熱伝達性能)の劣化を抑制できる管外面形状を見出すことが困難である。   However, in the conventional condensation performance evaluation performed in the state of a single tube, the influence of the indentation disclosed in Patent Document 2 is not considered. In other words, since the influence of inundation is not considered, there is a flaw between the condensation performance evaluated in the state of a single tube and the condensation performance of each tube that makes up the tube group when an actual heat exchanger is configured. There is a risk that. Therefore, in the conventional single pipe evaluation, it is difficult to find the outer shape of the pipe that can suppress the deterioration of the condensation performance (heat transfer performance) due to the influence of the indentation.

そこで、本発明は、イナンデーションの影響を考慮した伝熱管の凝縮性能評価を、大掛かりな構成や多くのコスト等を要することなく行うことを可能にする凝縮性能評価方法を提供するとともに、このイナンデーションの影響による凝縮性能劣化を抑制することのできる凝縮器用伝熱管を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention provides a condensation performance evaluation method that makes it possible to perform condensation performance evaluation of a heat transfer tube in consideration of the influence of inversion without requiring a large-scale configuration and a lot of costs. It aims at providing the heat exchanger tube for condensers which can control condensation performance degradation by the influence of foundation.

本発明の第1の態様は、凝縮器の伝熱管として用いられる供試管の管外面で冷媒蒸気を凝縮する凝縮工程と、前記供試管が前記冷媒蒸気を凝縮する際の前記管外面における熱伝達率に基づき当該供試管の凝縮性能を評価する評価工程とを有する凝縮性能評価方法であって、前記凝縮工程は、前記供試管に対して前記冷媒蒸気の液状物である液冷媒を滴下あるいは散布しながら、当該供試管による前記冷媒蒸気の凝縮を行うことを特徴とする凝縮性能評価方法である。   The first aspect of the present invention includes a condensation step of condensing refrigerant vapor on the outer surface of a test tube used as a heat transfer tube of a condenser, and heat transfer on the outer surface of the tube when the test tube condenses the refrigerant vapor. A condensing performance evaluation method having an evaluation step of evaluating the condensing performance of the test tube based on a rate, wherein the condensing step drops or spreads a liquid refrigerant which is a liquid material of the refrigerant vapor on the test tube. However, the condensation performance evaluation method is characterized in that the refrigerant vapor is condensed by the test tube.

本発明の第2の態様は、第1の態様の凝縮性能評価方法において、単管の状態の前記供試管に対して、前記液冷媒を滴下あるいは散布することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the condensation performance evaluation method according to the first aspect, the liquid refrigerant is dropped or sprayed onto the test tube in a single tube state.

本発明の第3の態様は、第1の態様または第2の態様の凝縮性能評価方法において、前記供試管に対する前記液冷媒の滴下量あるいは散布量を所望量にコントロールすることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the condensation performance evaluation method according to the first aspect or the second aspect, the dropping amount or the spraying amount of the liquid refrigerant to the test tube is controlled to a desired amount.

本発明の第4の態様は、管状に形成されて管外面にて冷媒蒸気を凝縮するように構成された凝縮器用伝熱管であって、前記管外面には、当該管外面の周方向へ環状あるいは螺旋状に連続するフィンが切削加工で鋤き起こされて形成されており、前記フィンには、当該フィンの先端部から基端部に向けて形成された切欠き部が当該フィンの連続方向に沿って所定間隔で配されており、前記フィンの基端部から先端部までの形成高さが0.8〜1.1mmであることを特徴とする凝縮器用伝熱管である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heat transfer tube for a condenser which is formed in a tubular shape and is configured to condense refrigerant vapor on the outer surface of the tube, and the tube outer surface is annular in the circumferential direction of the outer surface of the tube. Alternatively, a fin that is continuous in a spiral shape is formed by cutting, and the notch portion formed from the tip end portion to the base end portion of the fin has a continuous direction of the fin. And a formation height from the base end portion to the tip end portion of the fin is 0.8 to 1.1 mm.

本発明の第5の態様は、第4の態様の凝縮器用伝熱管において、前記凝縮器用伝熱管の管軸方向にて隣り合う前記フィン同士の配置ピッチが0.5〜0.7mmであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the heat transfer tube for a condenser according to the fourth aspect, the arrangement pitch of the fins adjacent to each other in the tube axis direction of the heat transfer tube for the condenser is 0.5 to 0.7 mm. It is characterized by.

本発明の第6の態様は、第4の態様または第5の態様の凝縮器用伝熱管において、前記フィンの先端部からの前記切欠き部の形成深さが0.25〜0.9mmであることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the heat transfer tube for a condenser according to the fourth aspect or the fifth aspect, the formation depth of the notch from the tip of the fin is 0.25 to 0.9 mm. It is characterized by that.

本発明の第7の態様は、第4の態様、第5の態様または第6の態様の凝縮器用伝熱管において、管内面に螺旋状のリブが設けられていることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the heat transfer pipe for a condenser according to the fourth aspect, the fifth aspect, or the sixth aspect, a spiral rib is provided on the inner surface of the condenser.

本発明の第8の態様は、管状に形成されて管外面にて冷媒蒸気を凝縮するように構成された凝縮器用伝熱管であって、前記管外面には、当該管外面の周方向へ環状あるいは螺旋状に連続するフィンが切削加工で鋤き起こされて形成されており、前記フィンには、当該フィンの先端部から基端部に向けて形成された切欠き部が当該フィンの連続方向に沿って所定間隔で配されており、前記フィンおよび前記切欠き部は、前記凝縮器用伝熱管に対して前記冷媒蒸気の液状物である液冷媒を滴下あるいは散布しながら当該凝縮器用伝熱管の管外面で前記冷媒蒸気を凝縮して得られた凝縮性能の評価結果に基づき決定された寸法形状を有することを特徴とする凝縮器用伝熱管である。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a heat transfer tube for a condenser that is formed in a tubular shape and is configured to condense refrigerant vapor on the outer surface of the tube, and the tube outer surface is annular in the circumferential direction of the outer surface of the tube. Alternatively, a fin that is continuous in a spiral shape is formed by cutting, and the notch portion formed from the tip end portion to the base end portion of the fin has a continuous direction of the fin. The fins and the notches are arranged on the condenser heat transfer tube while dropping or spraying liquid refrigerant, which is a liquid material of the refrigerant vapor, on the condenser heat transfer tube. It is a heat exchanger tube for a condenser having a dimensional shape determined based on an evaluation result of condensation performance obtained by condensing the refrigerant vapor on the outer surface of the tube.

本発明によれば、液冷媒を滴下あるいは散布しながら伝熱管の凝縮性能評価を行うので、大掛かりな装置構成や多くのコスト等を要することなく、イナンデーションの影響を考慮した凝縮性能評価を行うことが可能となり、その結果イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を抑制可能な凝縮器用伝熱管を得ることができる。つまり、凝縮器用伝熱管の更なる凝縮性能向上が容易に実現可能となり、これにより熱交換器の高性能化や小型化等に寄与することが可能になる。   According to the present invention, the condensation performance evaluation of the heat transfer tube is performed while dripping or spraying the liquid refrigerant, so the condensation performance evaluation is performed in consideration of the influence of the inundation without requiring a large-scale apparatus configuration and a lot of costs. As a result, it is possible to obtain a condenser heat transfer tube capable of suppressing deterioration of condensation performance due to the influence of inundation. That is, further improvement in condensation performance of the condenser heat transfer tube can be easily realized, thereby contributing to high performance and miniaturization of the heat exchanger.

本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法を実施する凝縮性能評価装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the condensation performance evaluation apparatus which enforces the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る凝縮器用伝熱管の管外面形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the tube outer surface shape of the heat exchanger tube for condensers which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法で評価対象となる供試管の詳細を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detail of the test tube used as evaluation object by the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法によって得られる評価結果の一具体例を示す説明図であり、冷媒散布量と熱伝達率との関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows one specific example of the evaluation result obtained by the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the relationship between a refrigerant | coolant spraying amount and a heat transfer rate. 本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法によって得られる評価結果の一具体例を示す説明図であり、管外面のフィンピッチと熱伝達率との関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows a specific example of the evaluation result obtained by the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the relationship between the fin pitch of a pipe outer surface, and a heat transfer coefficient. 本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法によって得られる評価結果の一具体例を示す説明図であり、管外面のフィン高さと熱伝達率との関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows a specific example of the evaluation result obtained by the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the relationship between the fin height of a pipe outer surface, and a heat transfer rate. 本発明の一実施形態に係る凝縮性能評価方法によって得られる評価結果の一具体例を示す説明図であり、管外面のフィンにおける切欠深さと熱伝達率との関係を示す図である。It is explanatory drawing which shows a specific example of the evaluation result obtained by the condensation performance evaluation method which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the relationship between the notch depth in the fin of a pipe outer surface, and a heat transfer coefficient. 従来の凝縮器用伝熱管の管外面形状の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the pipe outer surface shape of the conventional heat exchanger tube for condensers. 熱交換器を構成する凝縮器にて生じるイナンデーションの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the inundation which arises in the condenser which comprises a heat exchanger.

以下、本発明に係る凝縮性能評価方法および凝縮器用伝熱管の実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a condensation performance evaluation method and a heat transfer tube for a condenser according to the present invention will be described.

<凝縮性能評価装置>
はじめに、本実施形態の凝縮性能評価方法の実施に用いる凝縮性能評価装置(以下、単に「評価装置」という。)の概略構成を説明する。図1は、本実施形態で説明する評価装置の概略構成図である。
<Condensation performance evaluation device>
First, a schematic configuration of a condensation performance evaluation apparatus (hereinafter simply referred to as “evaluation apparatus”) used for carrying out the condensation performance evaluation method of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an evaluation apparatus described in this embodiment.

評価装置は、管状の外殻シェルを有した凝縮器10および蒸発器20を、管状の配管31によって複数箇所で接続した構造となっている。凝縮器10および蒸発器20の外殻シ
ェルは、例えば外径165.2mm、厚さ5.5mm、長さ976mmのステンレス製管材によって形成されており、水平方向に延びるように配置されている。凝縮器10および蒸発器20の外殻シェルの両端縁は、例えばステンレス製の壁材によって封止されている。また、配管31は、例えば外径89.1mm、厚さ4.5mmのステンレス製管材によって形成されており、鉛直方向に延びるように配置されている。なお、凝縮器10と蒸発器20とは、図示せぬ回収管によっても接続されており、凝縮器10での凝縮によって得られる液冷媒が回収管を通じて蒸発器20に回収されるようになっている。
The evaluation apparatus has a structure in which a condenser 10 and an evaporator 20 having a tubular outer shell are connected at a plurality of locations by a tubular pipe 31. The outer shells of the condenser 10 and the evaporator 20 are formed of, for example, a stainless steel tube having an outer diameter of 165.2 mm, a thickness of 5.5 mm, and a length of 976 mm, and are arranged to extend in the horizontal direction. Both end edges of the outer shells of the condenser 10 and the evaporator 20 are sealed with, for example, stainless steel wall materials. Moreover, the piping 31 is formed, for example by the stainless steel pipe material of outer diameter 89.1mm and thickness 4.5mm, and is arrange | positioned so that it may extend in a perpendicular direction. Note that the condenser 10 and the evaporator 20 are also connected by a recovery pipe (not shown), and liquid refrigerant obtained by condensation in the condenser 10 is recovered by the evaporator 20 through the recovery pipe. Yes.

凝縮器10のシェル内には、評価装置での評価試験に供される供試管40が、単管の状態で水平方向に延びるように設置される。この供試管40は、凝縮器用伝熱管として用いられるものであり、例えば銅製管材によって形成されている。なお、供試管40は、単管の状態で設置することが望ましいが、これに限定されることはなく、複数本を並べて設置することも考えられる。また、凝縮器10のシェル内には、供試管40よりも重量方向上方側に、当該供試管40と平行に延びるように、散布管11が設置されている。   In the shell of the condenser 10, a test tube 40 used for an evaluation test by the evaluation device is installed so as to extend in the horizontal direction in a single tube state. This sample tube 40 is used as a heat transfer tube for a condenser, and is formed of, for example, a copper tube material. In addition, although it is desirable to install the test tube 40 in the state of a single tube, it is not limited to this, and it is also conceivable to install a plurality of tubes side by side. Further, in the shell of the condenser 10, the spray tube 11 is installed on the upper side in the weight direction from the test tube 40 so as to extend in parallel with the test tube 40.

凝縮器10内の供試管40には、冷却流体の一例である冷却水が、入口側から出口側へ向けて流れるように構成されている。この冷却水によって、供試管40の管外面が冷媒蒸気の飽和温度以下に冷却されることになる。冷却水の出入口温度は、測温計の一例である白金測温抵抗体12a,12bによって測定される。また、冷却水の流量は、流量計の一例である電磁流量計13によって測定される。   The test tube 40 in the condenser 10 is configured such that cooling water, which is an example of a cooling fluid, flows from the inlet side toward the outlet side. With this cooling water, the outer surface of the test tube 40 is cooled below the saturation temperature of the refrigerant vapor. The inlet / outlet temperature of the cooling water is measured by platinum resistance thermometers 12a and 12b which are an example of a thermometer. The flow rate of the cooling water is measured by an electromagnetic flow meter 13 that is an example of a flow meter.

また、凝縮器10のシェルには、当該シェル内の圧力を測定する圧力計14が接続されている。   A pressure gauge 14 for measuring the pressure in the shell is connected to the shell of the condenser 10.

一方、蒸発器20のシェル内には、沸騰促進伝熱管21が水平方向に延びるように設置されている。さらに、蒸発器20のシェル内には、沸騰促進伝熱管21が液没するように、液冷媒22が充填される。   On the other hand, the boiling promotion heat transfer tube 21 is installed in the shell of the evaporator 20 so as to extend in the horizontal direction. Furthermore, the liquid refrigerant 22 is filled in the shell of the evaporator 20 so that the boiling promotion heat transfer tube 21 is submerged.

蒸発器20内の沸騰促進伝熱管21には、加熱流体の一例である温水が、入口側から出口側へ向けて流れるように構成されている。この温水によって蒸発器20内の液冷媒22が昇温、昇圧され冷媒蒸気となり、配管31を通り凝縮器10内へ送られることになる。温水の出入口温度は、測温計の一例である白金測温抵抗体23a,23bによって測定される。また、温水の流量は、流量計の一例である電磁流量計24によって測定される。   The boiling promotion heat transfer tube 21 in the evaporator 20 is configured such that hot water, which is an example of a heating fluid, flows from the inlet side toward the outlet side. This warm water raises the temperature of the liquid refrigerant 22 in the evaporator 20 and raises the pressure thereof to form refrigerant vapor, which is sent into the condenser 10 through the pipe 31. The inlet / outlet temperature of the hot water is measured by platinum resistance thermometers 23a and 23b which are an example of a thermometer. The flow rate of the hot water is measured by an electromagnetic flow meter 24 that is an example of a flow meter.

蒸発器20のシェル下部には、導管32の一端が接続されている。導管32の他端は、凝縮器10の側壁に接続され、当該凝縮器10内の散布管11に連通している。導管32の経路途中には、ポンプ33が配置されており、このポンプ33の駆動によって蒸発器20内の液冷媒22が導管32を通じて散布管11へ供給されるように構成されている。ポンプ33は、図示せぬインバータを介して駆動されるようになっており、そのインバータによってポンプ吐出量が調整される。また、ポンプ33と散布管11との間の導管32の経路途中には、液冷媒22の流量をモニタする流量計34が配置されており、そのモニタ結果に基づきポンプ吐出量をフィードバック制御することで、散布管11への液冷媒22の供給量を調整し得るように構成されている。   One end of a conduit 32 is connected to the lower part of the shell of the evaporator 20. The other end of the conduit 32 is connected to the side wall of the condenser 10 and communicates with the spray tube 11 in the condenser 10. A pump 33 is disposed in the middle of the path of the conduit 32, and the liquid refrigerant 22 in the evaporator 20 is supplied to the spray pipe 11 through the conduit 32 by driving the pump 33. The pump 33 is driven via an inverter (not shown), and the pump discharge amount is adjusted by the inverter. A flow meter 34 for monitoring the flow rate of the liquid refrigerant 22 is disposed in the middle of the path of the conduit 32 between the pump 33 and the spray pipe 11, and the pump discharge amount is feedback-controlled based on the monitoring result. Thus, the supply amount of the liquid refrigerant 22 to the spray tube 11 can be adjusted.

液冷媒22が供給される凝縮器10内の散布管11には、例えばφ1.5mmの孔が管軸方向に8mm間隔で設けられている。この孔を通じて、散布管11に供給された液冷媒22が、当該散布管11の下方に位置する供試管40に対して散布される。ここで、「散布」とは、液冷媒22を霧状にして撒き散らすことをいう。なお、供試管40に対しては、液冷媒22を散布ではなく滴下してもよい。「滴下」とは、液冷媒22を液滴の状態で落下させることをいう。液冷媒22を散布するか滴下するかは、散布管11に設ける孔の
大きさや当該散布管11への液冷媒22の供給量等を適宜設定することで、切り換えることが可能である。
For example, φ1.5 mm holes are provided at intervals of 8 mm in the tube axis direction in the spray tube 11 in the condenser 10 to which the liquid refrigerant 22 is supplied. Through this hole, the liquid refrigerant 22 supplied to the spray tube 11 is sprayed to the test tube 40 located below the spray tube 11. Here, “spreading” refers to spraying the liquid refrigerant 22 in the form of a mist. Note that the liquid refrigerant 22 may be dropped on the test tube 40 instead of being sprayed. “Drip” refers to dropping the liquid refrigerant 22 in the form of droplets. Whether the liquid refrigerant 22 is sprayed or dripped can be switched by appropriately setting the size of a hole provided in the spray pipe 11, the supply amount of the liquid refrigerant 22 to the spray pipe 11, and the like.

<凝縮性能評価方法>
続いて、上述した構成の評価装置を用いて行う凝縮性能評価方法の手順、すなわち本実施形態の凝縮性能評価方法の手順を説明する。
<Condensation performance evaluation method>
Subsequently, the procedure of the condensation performance evaluation method performed using the evaluation apparatus having the above-described configuration, that is, the procedure of the condensation performance evaluation method of the present embodiment will be described.

本実施形態の凝縮性能評価方法は、少なくとも凝縮工程と評価工程を有する。これらの各工程を有していれば、これら以外の工程の有無は問わない。   The condensation performance evaluation method of this embodiment has at least a condensation step and an evaluation step. As long as these steps are included, the presence or absence of steps other than these steps does not matter.

(凝縮工程)
凝縮工程では、評価装置の凝縮器10内に設置された供試管40を用いて、蒸発器20から配管31を通じて送られてきた冷媒蒸気を実際に凝縮させる。ただし、このときの供試管40による冷媒蒸気の凝縮は、当該冷媒蒸気の液状物である液冷媒22を、散布管11に設けられた孔から単管の状態の供試管40に対して散布しながら行う。
(Condensation process)
In the condensing process, the refrigerant vapor sent from the evaporator 20 through the pipe 31 is actually condensed using the test tube 40 installed in the condenser 10 of the evaluation apparatus. However, the condensation of the refrigerant vapor by the test tube 40 at this time is performed by spraying the liquid refrigerant 22 which is a liquid material of the refrigerant vapor from the hole provided in the spray tube 11 to the test tube 40 in a single tube state. While doing.

例えば、凝縮工程の一具体例として、以下に述べる処理動作を行う。先ず、凝縮器10内に単管の状態の供試管40を設置し、系内を真空引きした後に、例えば液冷媒22としてのR134aを蒸発器20内に封入する。次いで、凝縮器10内の供試管40に対して、例えば入口温度が30℃となるように調整された冷却水を、流速が1.3m/sとなるように流量を調整して通水する。さらに、ポンプ33の駆動により蒸発器20内のR134aを散布管11へ供給し、凝縮器10内の供試管40に対して、散布管11からのR134aの散布を行う。これにより、供試管40は、散布されたR134aによって管外面(伝熱面)が覆われ、冷媒蒸気の凝縮に寄与する部分が減少することになる。   For example, as a specific example of the condensation process, the processing operation described below is performed. First, the test tube 40 in a single tube state is installed in the condenser 10, and after evacuating the system, for example, R 134 a as the liquid refrigerant 22 is sealed in the evaporator 20. Next, for example, the cooling water adjusted so that the inlet temperature becomes 30 ° C. is passed through the test tube 40 in the condenser 10 while adjusting the flow rate so that the flow velocity becomes 1.3 m / s. . Further, R134a in the evaporator 20 is supplied to the spraying tube 11 by driving the pump 33, and R134a is sprayed from the spraying tube 11 to the test tube 40 in the condenser 10. As a result, the outer surface (heat transfer surface) of the test tube 40 is covered with the sprayed R134a, and the portion contributing to the condensation of the refrigerant vapor is reduced.

散布管11からR134aを散布する際には、その散布量が所望量となるように、ポンプ吐出量の制御を通じて当該散布管11へのR134aの供給量を調整する。このように散布管11からのR134aの散布量をコントロールすることで、供試管40を管群における中段あるいは下段に配置した状態を模擬的に作り出すことが可能になる。つまり、供試管40が管群内のどの段に配置されるのを想定しているかによって、散布管11からのR134aの散布量を可変させるようにコントロールして、供試管40の管外面を覆うR134aの量を調整するのである。このことは、R134aを散布ではなく滴下する場合についても全く同様である。なお、調整目標となる所望量の値、当該所望量と散布管11へのR134aの供給量との関係等については、構成すべき熱交換器の仕様、実験を通じて得られた経験則等に基づいて、予め定めておくことが考えられる。   When spraying R134a from the spray tube 11, the supply amount of R134a to the spray tube 11 is adjusted through control of the pump discharge amount so that the spray amount becomes a desired amount. By controlling the amount of R134a sprayed from the spray tube 11 in this way, it is possible to simulate the state in which the test tube 40 is arranged in the middle or lower stage of the tube group. In other words, the outer surface of the test tube 40 is covered by controlling the amount of R134a sprayed from the spray tube 11 to be variable depending on which stage in the tube group the test tube 40 is supposed to be arranged. The amount of R134a is adjusted. The same applies to the case where R134a is dropped instead of spraying. In addition, about the value of the desired amount used as an adjustment target, the relationship between the desired amount and the supply amount of R134a to the spray tube 11, etc., it is based on the specifications of the heat exchanger to be configured, empirical rules obtained through experiments, etc. It is conceivable to determine in advance.

その後は、蒸発器20内の沸騰促進伝熱管21に流す温水の温度および流量をコントロールしつつ、当該蒸発器20内のR134aを昇温、昇圧させる。そして、R134aを昇温、昇圧させて得られる冷媒蒸気を、配管31を通じて凝縮器10内へ送出する。このとき、圧力計14による圧力測定値を参照しながら、例えば冷媒蒸気の飽和温度が35℃となるように、蒸発器20内のR134aに対する昇温、昇圧を調整する。   Thereafter, while controlling the temperature and flow rate of the hot water flowing through the boiling promotion heat transfer tube 21 in the evaporator 20, the temperature of the R134a in the evaporator 20 is raised and increased. Then, the refrigerant vapor obtained by raising the temperature of R134a and raising the pressure thereof is sent into the condenser 10 through the pipe 31. At this time, referring to the pressure measurement value by the pressure gauge 14, the temperature rise and pressure increase for the R 134 a in the evaporator 20 are adjusted so that the saturation temperature of the refrigerant vapor becomes 35 ° C., for example.

配管31を通じて冷媒蒸気が送られてくると、凝縮器10内では、供試管40の管内を流れる冷却水によって当該供試管40の管外面が飽和温度以下に冷やされ、当該供試管40の管外面に接触した冷媒蒸気が凝縮され液状になる。ただし、このとき、供試管40に対しては、散布管11からのR134aが散布されている。したがって、供試管40は、管群における中段あるいは下段に配置した状態を模擬的に作り出したまま、すなわち想定されるイナンデーションの影響を反映させた状態で、冷媒蒸気の凝縮を行うことになる。   When the refrigerant vapor is sent through the pipe 31, in the condenser 10, the outer surface of the test tube 40 is cooled below the saturation temperature by the cooling water flowing in the test tube 40, and the outer surface of the test tube 40 is cooled. The refrigerant vapor in contact with the liquid is condensed and becomes liquid. However, at this time, R134a from the spray tube 11 is sprayed on the test tube 40. Therefore, the test tube 40 condenses the refrigerant vapor in a state where the state arranged in the middle stage or the lower stage in the tube group is created in a simulated manner, that is, in a state in which the influence of the assumed inundation is reflected.

(評価工程)
評価工程では、凝縮工程において供試管40が冷媒蒸気を凝縮する際の当該供試管40の管外面における熱伝達率を測定する。そして、その熱伝達率の測定結果に基づき、供試管40の凝縮性能を評価する。
(Evaluation process)
In the evaluation step, the heat transfer coefficient on the outer surface of the sample tube 40 when the sample tube 40 condenses the refrigerant vapor in the condensation step is measured. And based on the measurement result of the heat transfer coefficient, the condensation performance of the test tube 40 is evaluated.

熱伝達率の測定手法は、特に限定されることはなく、公知の手法を用いて行えばよい。そのため、ここでは、測定手法に関する詳細な説明を省略する。   The method for measuring the heat transfer coefficient is not particularly limited, and may be performed using a known method. Therefore, the detailed description regarding the measurement method is omitted here.

凝縮性能の評価は、相対評価であってもよいし、絶対評価であってもよい。相対評価の場合、管外面形状の異なる複数の供試管40について熱伝達率を測定し、それぞれの熱伝達率の測定結果を比較して、どの管外面形状の供試管40における凝縮性能が優れているかを判断する。また、絶対評価の場合は、供試管40の管外面における熱伝達率の測定結果を、予め設定されている基準値と比較し、その基準値によって特定される性能(条件)を満足するか否かを判断する。   The evaluation of the condensation performance may be a relative evaluation or an absolute evaluation. In the case of relative evaluation, the heat transfer coefficient is measured for a plurality of test tubes 40 having different tube outer surface shapes, and the measurement results of the respective heat transfer coefficients are compared. Judgment is made. In the case of absolute evaluation, the measurement result of the heat transfer coefficient on the outer surface of the test tube 40 is compared with a preset reference value, and whether or not the performance (condition) specified by the reference value is satisfied. Determine whether.

このような凝縮性能の評価を様々な管外面形状を有する供試管40について繰り返し行えば、凝縮性能の向上を実現する管外面形状、さらに詳しくはイナンデーションの影響による凝縮性能(熱伝達性能)の劣化を抑制できる管外面形状を、見出すことが可能になる。   If this kind of condensation performance is repeatedly evaluated for test tubes 40 having various tube outer surface shapes, the tube outer surface shape that improves the condensation performance, more specifically, the condensation performance (heat transfer performance) due to the influence of the indentation It becomes possible to find a pipe outer surface shape that can suppress deterioration.

<凝縮器用伝熱管の構成>
次に、上述した凝縮性能評価方法による凝縮性能評価を経て、管外面形状が定められる凝縮器用伝熱管について説明する。図2は、本実施形態で説明する凝縮器用伝熱管の管外面形状を示す斜視図である。
<Configuration of heat exchanger tube for condenser>
Next, the condenser heat transfer tube in which the outer shape of the tube is determined through the condensation performance evaluation by the above-described condensation performance evaluation method will be described. FIG. 2 is a perspective view showing a tube outer surface shape of the heat transfer tube for a condenser described in the present embodiment.

本実施形態で説明する凝縮器用伝熱管は、例えば銅製管材を加工して得られるもので、管本体41の伝熱素面(加工前は平滑面である。)を加工することによって、以下に述べる管外面形状を有する。管本体41の外周面に相当する管外面には、当該管外面の周方向(図中矢印参照)へ環状あるいは螺旋状に連続するフィン42が、切削加工で鋤き起こされて隆起した状態に形成されている。フィン42には、当該フィン42の先端部42aから基端部42bに向けて形成された谷状の切欠き部43が、当該フィン42の連続方向に沿って所定間隔で配されている。このような管外面形状を有することで、凝縮器用伝熱管の管外面には、その管軸方向に複数のフィン42が所定ピッチで並び、隣り合うフィン42同士の間に溝44が配されることになる。   The heat exchanger tube for a condenser described in the present embodiment is obtained by processing, for example, a copper tube material, and is described below by processing the heat transfer element surface of the tube main body 41 (a smooth surface before processing). It has a tube outer surface shape. On the outer surface of the tube corresponding to the outer peripheral surface of the tube main body 41, fins 42 that are annularly or spirally continuous in the circumferential direction of the outer surface of the tube (see the arrow in the figure) are raised and raised by cutting. Is formed. In the fin 42, valley-shaped notches 43 formed from the tip end portion 42 a to the base end portion 42 b of the fin 42 are arranged at predetermined intervals along the continuous direction of the fin 42. By having such a tube outer surface shape, a plurality of fins 42 are arranged at a predetermined pitch in the tube axis direction on the tube outer surface of the condenser heat transfer tube, and a groove 44 is disposed between adjacent fins 42. It will be.

このような管外面形状を有する凝縮器用伝熱管は、ローレット掛けと切削を順次行うことによって制作することができる。ローレット掛けは、螺旋状に複数の刻み用突条を持ったロールを具備するローレット器を旋盤の刃物台に装着し、このローレット器とチャックに固定されて回転する管の表面とを当接させ、刃物台を親ねじに沿って移動させることによって行われる。これによって、管の表面には、所定のピッチで螺旋状に連続する間隔の小なる浅い溝が形成される。この浅い溝は、ローレット掛けによらずバイトによる切削などによっても製作できる。また、ローレット掛けにより管の表面に浅い溝が形成された後、この溝と交差する方向(例えば45°)に切削が行われる。切削用のバイトは刃先形成が同じかやや異なるものが数本用意されそれぞれ複数の刃物台に装着され、多条ねじを形成する要領で回転する管の表面に当接される。このときの切削は、管の表面を切除することなく、鋤起的に変形させる切削が利用される。鋤起的な切削によって微細で深い溝を接近させた状態にすることが可能になる。この切削によって、管の表面には螺旋状に連続し間隔の小なる深い溝44と、その溝44によって隔離され先端からの深さが溝44よりも浅いV字形をした切欠き部43を持ったフィン42が形成される。このフィン42の先端部42aは切削前の管表面より上にあり、切削後の溝44の深さはバイトの切込量よりも大きい。なお、上述の説明では、パイプ表面に螺旋状の溝を形成する場合を例に示したが
、平板表面に適用する場合には溝は螺旋状である必要はなく、例えば直線状に形成されていてもよい。
The heat exchanger tube for a condenser having such a tube outer surface shape can be produced by sequentially performing knurling and cutting. In the knurling, a knurling device having a roll having a plurality of ridges in a spiral shape is mounted on a tool post of a lathe, and this knurling device is fixed to the chuck and brought into contact with the surface of a rotating tube. This is done by moving the tool post along the lead screw. As a result, shallow grooves having a small and continuous interval at a predetermined pitch are formed on the surface of the tube. This shallow groove can be manufactured not only by knurling but also by cutting with a cutting tool. Further, after a shallow groove is formed on the surface of the tube by knurling, cutting is performed in a direction intersecting with the groove (for example, 45 °). Several cutting tools having the same or slightly different cutting edge formation are prepared, each mounted on a plurality of tool rests, and brought into contact with the surface of a rotating tube in the manner of forming a multi-thread screw. For the cutting at this time, cutting that deforms spontaneously without cutting the surface of the tube is used. By repetitive cutting, it becomes possible to bring a fine and deep groove close to each other. By this cutting, the surface of the tube has a deep groove 44 that is spirally continuous and has a small interval, and a V-shaped notch 43 that is isolated by the groove 44 and is shallower than the groove 44 from the tip. Fins 42 are formed. The tip 42a of the fin 42 is above the tube surface before cutting, and the depth of the groove 44 after cutting is larger than the cutting depth of the cutting tool. In the above description, the case where a spiral groove is formed on the pipe surface has been shown as an example. However, when applied to a flat plate surface, the groove does not need to be spiral, and is formed, for example, in a straight line. May be.

以上のような管外面形状を有する凝縮器用伝熱管においては、冷媒蒸気を凝縮する場合に、その凝縮によって管外面上に生成された液滴あるいは液滴が合体した液膜が、液の表面張力の作用あるいはこれに重力の作用が加わって、溝44あるいは切欠き部43の部分へ流れる。したがって、フィン42の先端部42aの近傍における液膜は薄くなり、そこで冷媒蒸気の凝縮が激しく行われることになる。つまり、フィン42の先端部42aの近傍には、液膜が滞留してしまうことがない。また、溝44へ流れた液膜が切欠き部43の底までの厚さになると、流れは切欠き部43によって攪乱され、その結果液膜は破壊され隣りの溝44にも流れる。その結果、管外面上の全体では、液膜が均一な薄い状態に保たれて、これにより良好な熱伝達性能が得られるのである。   In the heat transfer tube for a condenser having the above-described outer shape of the tube, when the refrigerant vapor is condensed, the liquid film generated on the outer surface of the tube by the condensation or the liquid film formed by combining the liquid droplets is the surface tension of the liquid. Or an action of gravity is added to this and flows to the groove 44 or the notch 43 portion. Therefore, the liquid film in the vicinity of the tip 42a of the fin 42 becomes thin, and the refrigerant vapor is intensely condensed there. That is, the liquid film does not stay in the vicinity of the tip 42a of the fin 42. Further, when the liquid film flowing into the groove 44 reaches a thickness up to the bottom of the notch 43, the flow is disturbed by the notch 43, and as a result, the liquid film is broken and flows into the adjacent groove 44. As a result, the liquid film is kept in a uniform and thin state on the entire outer surface of the tube, thereby obtaining good heat transfer performance.

また、本実施形態で説明する凝縮器用伝熱管は、上述した管外面形状を有することに加えて、管内面に螺旋状のリブ45が設けられている。リブ45の形成手法は、特に限定されることはなく、公知の手法を用いて行えばよい。そのため、ここでは、リブ45の形成手法に関する詳細な説明を省略する。このようなリブ45を管内面に有する凝縮器用伝熱管では、当該リブ45がない場合に比べて、当該凝縮器用伝熱管と管内を流れる冷却水との間の熱伝達効率が向上する。したがって、冷却水との熱伝達効率向上を通じて、凝縮器用伝熱管における凝縮性能(熱伝達性能)の向上に寄与することになる。   Further, the condenser heat transfer tube described in the present embodiment is provided with a spiral rib 45 on the tube inner surface in addition to the above-described tube outer surface shape. The formation method of the rib 45 is not particularly limited, and may be performed using a known method. Therefore, the detailed description regarding the formation method of the rib 45 is abbreviate | omitted here. In the heat transfer tube for a condenser having such a rib 45 on the inner surface of the tube, the heat transfer efficiency between the heat transfer tube for the condenser and the cooling water flowing in the tube is improved as compared with the case where the rib 45 is not provided. Therefore, it contributes to the improvement of the condensation performance (heat transfer performance) in the condenser heat transfer tube through the improvement of the heat transfer efficiency with the cooling water.

<凝縮器用伝熱管の評価例>
次に、上述した管外面形状の凝縮器用伝熱管を評価対象である供試管とした場合の凝縮性能の評価結果の具体例を説明する。ここで説明する評価結果の具体例は、上述した凝縮性能評価方法の説明で例に挙げた条件にて評価を行って得られたものである。
<Evaluation example of heat exchanger tube for condenser>
Next, a specific example of the evaluation result of the condensation performance in the case where the heat exchanger tube for a condenser having the outer shape of the tube described above is used as a test tube to be evaluated will be described. The specific example of the evaluation result described here is obtained by performing the evaluation under the conditions exemplified in the description of the condensation performance evaluation method described above.

図3は、本実施形態で評価対象となった供試管の詳細を示す説明図である。図中左から、フィンを形成した後 の管外径(Df(mm))、フィン高さ(Hf(mm))、フィ
ンの間隔を示すフィンピッチ(Pf(mm))、フィン先端に設けられた切欠深さ(Dc(mm))、周方向のリブ数(N(個))、管内に設けられたリブ45のリブ深さ(Dr(mm))、溝44の管軸に対する角度であるリブ角度(β(°))を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing details of the test tube that is an evaluation target in the present embodiment. From the left in the figure, the tube outer diameter (Df (mm)), fin height (Hf (mm)), fin pitch (Pf (mm)) indicating the distance between the fins, and the tip of the fin are provided after the fins are formed. The notch depth (Dc (mm)), the number of ribs in the circumferential direction (N (pieces)), the rib depth (Dr (mm)) of the rib 45 provided in the pipe, and the angle of the groove 44 with respect to the pipe axis. The rib angle (β (°)) is indicated.

図中に示した実施例No.1〜No.11は、本実施形態による凝縮性能の評価結果が良好であった供試管の例である。これらの各供試管は、いずれも図2を用いて説明した管外面形状を有するものであるが、それぞれ寸法形状が互いに異なっている。また、図中には、評価結果が良好でなかったものについても、比較例No.1,No.2として併せて示している。   Example No. shown in the figure. 1-No. 11 is an example of a test tube in which the evaluation result of the condensation performance according to the present embodiment was good. Each of these test tubes has the tube outer surface shape described with reference to FIG. 2, but the dimensions and shapes thereof are different from each other. Further, in the figure, the comparative example No. is also shown for those for which the evaluation result was not good. 1, No. 1 2 is also shown.

図4は、冷媒散布量と熱伝達率との関係を示す図である。この図によれば、実施例No.1,No.3の寸法形状であれば、比較例No.1の場合に比べて、液冷媒の散布量が増大しても熱伝達率の劣化を抑制できることが分かる。つまり、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化が抑制可能である。これは、主として、フィン42の高さ寸法の相違による影響によるものと考えられる。   FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the refrigerant spray amount and the heat transfer coefficient. According to FIG. 1, No. 1 3 is a comparative example. Compared with the case of 1, it can be seen that the deterioration of the heat transfer coefficient can be suppressed even if the amount of liquid refrigerant sprayed is increased. That is, the condensation performance deterioration due to the influence of the inundation can be suppressed. This is considered to be mainly due to the influence of the difference in the height dimension of the fins 42.

図5は、管外面のフィンピッチと熱伝達率との関係を示す図であり、液冷媒の散布量が7.0kg/(m・min)のときの管外面の熱伝達率を纏めたものである。図中におけるプロットは、図中左から実施例No.1、No.2、No.3、No.4、No.5の場合をそれぞれ順に示している。この図によれば、実施例No.1〜No.5の各場合のように、フィンピッチは0.5〜0.7mmの範囲内が好ましいことが分かる。ここで、フィンピッチとは、凝縮器用伝熱管の管軸方向にて隣り合うフィン42同士の配置ピッチ
(図2中の記号Pf参照)のことをいう。つまり、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を抑制可能にするためには、管軸方向におけるフィン42同士の配置ピッチを0.5〜0.7mmの範囲内とすることが好ましい。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fin pitch on the outer surface of the pipe and the heat transfer coefficient, and summarizes the heat transfer coefficient on the outer surface of the pipe when the amount of liquid refrigerant sprayed is 7.0 kg / (m · min). It is. The plot in the figure is shown in Example No. 1, no. 2, no. 3, no. 4, no. Cases 5 are shown in order. According to FIG. 1-No. As in each case 5, it is understood that the fin pitch is preferably in the range of 0.5 to 0.7 mm. Here, the fin pitch refers to an arrangement pitch (see symbol Pf in FIG. 2) between adjacent fins 42 in the tube axis direction of the condenser heat transfer tube. That is, in order to be able to suppress the degradation of condensation performance due to the influence of the indentation, it is preferable to set the arrangement pitch of the fins 42 in the tube axis direction within a range of 0.5 to 0.7 mm.

図6は、管外面のフィン高さと熱伝達率との関係を示す図であり、液冷媒の散布量が7.0kg/(m・min)のときの管外面の熱伝達率を纏めたものである。図中におけるプロットは、図中左から比較例No.1、No.2、実施例No.8、No.3、No.7、No.6の場合をそれぞれ順に示している。この図によれば、実施例No.8、No.3、No.7、No.6のフィン高さであれば、比較例No.1、No.2に比べて、良好な熱伝達率が得られることが分かる。つまり、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を抑制可能にするためには、管外面におけるフィン高さを、実施例No.8、No.3、No.7、No.6の各場合のように、0.8〜1.1mmの範囲内とすることが好ましい。ここで、フィン高さとは、管外面に形成されたフィン42の基端部42bから先端部42aまでの形成高さ(図2中の記号Hf参照)のことをいう。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the fin height on the outer surface of the pipe and the heat transfer coefficient, and summarizes the heat transfer coefficient on the outer surface of the pipe when the spray amount of the liquid refrigerant is 7.0 kg / (m · min). It is. The plot in the figure is the comparative example No. from the left in the figure. 1, no. 2, Example No. 8, no. 3, no. 7, no. The cases of 6 are shown in order. According to FIG. 8, no. 3, no. 7, no. If the fin height is 6, the comparative example No. 1, no. Compared to 2, it can be seen that a good heat transfer coefficient can be obtained. That is, in order to be able to suppress the degradation of condensation performance due to the influence of the indentation, the fin height on the outer surface of the pipe is set to the example No. 8, no. 3, no. 7, no. Like each case of 6, it is preferable to set it in the range of 0.8-1.1 mm. Here, the fin height refers to the formation height (see symbol Hf in FIG. 2) from the base end portion 42b to the tip end portion 42a of the fin 42 formed on the outer surface of the pipe.

図7は、管外面のフィンにおける切欠深さと熱伝達率との関係を示す図であり、液冷媒の散布量が7.0kg/(m・min)のときの管外面の熱伝達率を纏めたものである。図中におけるプロットは、図中左から実施例No.11、No.3、No.10、No.9の場合をそれぞれ順に示している。この図によれば、切欠深さの影響は上述したフィンピッチ、フィン高さほど顕著ではないが、深くすることで性能が向上しており、実施例No.11、No.3、No.10、No.9の各場合のように、切欠深さを0.25〜0.9mmの範囲内とすることが好ましいことが分かる。ここで、切欠深さとは、管外面に形成されたフィン42の先端部42aからの切欠き部43の形成深さ(図2中の記号Dc参照)のことをいう。つまり、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を抑制可能にするためには、管外面のフィン42における切欠き部43の形成深さを0.25〜0.9mmの範囲内とすることが好ましい。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the notch depth in the fins on the outer surface of the pipe and the heat transfer coefficient, and summarizes the heat transfer coefficients on the outer surface of the pipe when the spray amount of the liquid refrigerant is 7.0 kg / (m · min). It is a thing. The plot in the figure is shown in Example No. from the left in the figure. 11, no. 3, no. 10, no. The cases of 9 are shown in order. According to this figure, the influence of the notch depth is not as remarkable as the fin pitch and fin height described above, but the performance is improved by increasing the depth. 11, no. 3, no. 10, no. It can be seen that, as in each case of 9, the notch depth is preferably in the range of 0.25 to 0.9 mm. Here, the notch depth refers to the depth of formation of the notch 43 from the tip 42a of the fin 42 formed on the outer surface of the pipe (see symbol Dc in FIG. 2). That is, in order to make it possible to suppress deterioration of condensation performance due to the influence of the indentation, it is preferable that the formation depth of the notch 43 in the fin 42 on the outer surface of the pipe is in the range of 0.25 to 0.9 mm.

フィンピッチ、フィン高さ、切欠深さについては、これらの全てを上述した数値範囲に収めることが考えられる。その場合において、切欠深さは、フィン42に形成される切欠き部43の形成深さなので、当該フィン42におけるフィン高さを超える値とはならない。ただし、これらの全てを上述した数値範囲に収めるのではなく、フィンピッチ、フィン高さ、切欠深さの少なくとも一つについて上述した数値範囲に収めれば、これらの全てが当該数値範囲から外れている場合に比べて、良好な熱伝達率を得ることが可能である。   Regarding the fin pitch, fin height, and notch depth, it is conceivable that all of these values fall within the numerical ranges described above. In that case, the notch depth is the formation depth of the notch portion 43 formed in the fin 42, and thus does not exceed the fin height of the fin 42. However, if all of these are not included in the numerical range described above, but are included in the numerical range described above for at least one of the fin pitch, fin height, and notch depth, all of these are out of the numerical range. Compared with the case where it is, it is possible to obtain a favorable heat transfer rate.

<本実施形態の作用効果>
以上に説明したように、本実施形態においては、液冷媒22を滴下あるいは散布することによって、イナンデーションの影響を反映させた凝縮性能評価を行うことが可能となる。したがって、供試管40の凝縮性能評価のために大掛かりな装置構成や多くのコスト等が必要になるのを回避しつつ、イナンデーションの影響による凝縮性能(熱伝達性能)の劣化を抑制できる管外面形状を見出すことができる。
<Operational effects of this embodiment>
As described above, in the present embodiment, it is possible to perform the condensation performance evaluation reflecting the influence of the indentation by dropping or spraying the liquid refrigerant 22. Therefore, the outer surface of the pipe that can suppress deterioration of the condensation performance (heat transfer performance) due to the influence of the inundation while avoiding the need for a large-scale apparatus configuration and many costs for the condensation performance evaluation of the test tube 40. The shape can be found.

また、本実施形態においては、単管の状態の供試管40に対して、液冷媒22を滴下あるいは散布する。したがって、多数本の管が並ぶ管群の状態で凝縮性能評価を行う場合とは異なり、評価(試験)装置が大掛かりなものとなったり、そのために多くのコストが必要となったりすることがない。つまり、大掛かりな構成や多くのコスト等を要することなく、イナンデーションの影響を反映させた伝熱管の凝縮性能評価を行うことができる。なお、装置構成の簡素化やコスト低減等のためには供試管40が単管の状態であることが望ましいが、例えば2〜3本といった少数本の供試管40を並べて設置した場合であっても、多数本の管が並ぶ管群の場合に比べると装置構成の簡素化やコスト低減等の実現が可能である。   Moreover, in this embodiment, the liquid refrigerant 22 is dripped or sprayed on the test tube 40 in a single tube state. Therefore, unlike the case where the condensation performance evaluation is performed in the state of a tube group in which a large number of tubes are arranged, the evaluation (testing) device does not become large, and therefore, a lot of cost is not required. . That is, the condensation performance evaluation of the heat transfer tube reflecting the influence of the inundation can be performed without requiring a large-scale configuration or many costs. In order to simplify the apparatus configuration, reduce costs, etc., it is desirable that the test tube 40 is in a single tube state. For example, a small number of test tubes 40 such as 2 to 3 are installed side by side. However, compared with the case of a tube group in which a large number of tubes are arranged, it is possible to realize simplification of the apparatus configuration and cost reduction.

さらに、本実施形態においては、供試管40に対する液冷媒22の滴下あるいは散布にあたり、その滴下量あるいは散布量が所望量となるようにコントロールするので、供試管40が管群内のどの段に配置される場合であっても、その配置状態を模擬的に作り出すことができる。このことは、供試管40が管群内のどの段に配置されても、その配置状態におけるイナンデーションの影響を的確に反映させつつ、供試管40の凝縮性能評価を行えることを意味する。つまり、滴下量あるいは散布量をコントロール可能にすることで、凝縮性能評価の適用対象についての汎用性や柔軟性等を十分に確保することができる。   Further, in the present embodiment, when the liquid refrigerant 22 is dropped or sprayed on the test tube 40, the dropping amount or the spraying amount is controlled so as to be a desired amount. Therefore, the test tube 40 is arranged in any stage in the tube group. Even in such a case, the arrangement state can be simulated. This means that the condensing performance of the test tube 40 can be evaluated while accurately reflecting the influence of the indentation in the arrangement state, regardless of the stage in the tube group. That is, by making it possible to control the dripping amount or the spraying amount, versatility, flexibility, and the like regarding the application target of the condensation performance evaluation can be sufficiently ensured.

また、本実施形態で説明した凝縮性能評価を経て凝縮器用伝熱管の管外面形状を定めれば、その凝縮器用伝熱管は、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を確実に抑制可能なものとなる。つまり、本実施形態で得られる凝縮器用伝熱管では、その管外面におけるフィン42および切欠き部43が、当該凝縮器用伝熱管に対して液冷媒22を滴下あるいは散布しながら当該凝縮器用伝熱管の管外面で冷媒蒸気を凝縮して得られた凝縮性能の評価結果に基づき決定された寸法形状を有しているので、イナンデーションの影響による凝縮性能劣化を確実に抑制でき、イナンデーションの影響を考慮しない場合に比べ、凝縮器用伝熱管の更なる凝縮性能向上が期待される。したがって、その凝縮器用伝熱管を凝縮器に組み込んで熱交換器を構成すれば、当該熱交換器の高性能化や小型化等に寄与できる。   In addition, if the tube outer surface shape of the condenser heat transfer tube is determined through the condensation performance evaluation described in the present embodiment, the condenser heat transfer tube can reliably suppress the condensation performance deterioration due to the influence of the indentation. . That is, in the condenser heat transfer tube obtained in the present embodiment, the fins 42 and the notches 43 on the outer surface of the condenser drop or spray the liquid refrigerant 22 on the condenser heat transfer tube, Since it has a dimension and shape determined based on the evaluation result of the condensation performance obtained by condensing the refrigerant vapor on the outer surface of the pipe, it is possible to reliably suppress deterioration of the condensation performance due to the influence of the inhibition, and to prevent the influence of the inhibition. Compared to the case where no consideration is given, further improvement in the condensation performance of the heat transfer tube for the condenser is expected. Therefore, if the heat exchanger tube is constructed by incorporating the condenser heat transfer tube into the condenser, it can contribute to high performance and downsizing of the heat exchanger.

さらに、凝縮器用伝熱管の管外面形状を、本実施形態で説明したフィンピッチ、フィン高さ、切欠深さとし、また本実施形態で説明したように凝縮器用伝熱管の管内面にリブ45を形成すれば、その凝縮器用伝熱管については、本実施形態で説明した構成以外のものに比べて、凝縮性能(熱伝達性能)が確実に向上することになる。つまり、本実施形態によれば、イナンデーションに対して非常に有効な凝縮器用伝熱管を提供することができ、これによって熱交換器の高性能化、小型化等を確実に達成することが可能になる。   Furthermore, the outer surface shape of the condenser heat transfer tube is the fin pitch, fin height, and notch depth described in the present embodiment, and ribs 45 are formed on the inner surface of the condenser heat transfer tube as described in the present embodiment. If it does so, about the heat exchanger tube for condensers, compared with things other than the structure demonstrated by this embodiment, a condensation performance (heat transfer performance) will improve reliably. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a condenser heat transfer tube that is extremely effective for the induration, and thereby it is possible to reliably achieve high performance, downsizing, etc. of the heat exchanger. become.

なお、本実施形態における開示内容は、本発明の好適な実施具体例を例示するものに過ぎない。すなわち、本発明の技術的範囲が本実施形態の内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して構わない。特に、本実施形態中で例示した具体的な数値や材料等については、これに限定されることはなく、適宜改変を加えて実施することが可能である。   It should be noted that the disclosure content in the present embodiment is merely an example of a preferred embodiment of the present invention. That is, the technical scope of the present invention is not limited to the contents of the present embodiment, and may be changed as appropriate without departing from the scope of the invention. In particular, specific numerical values, materials, and the like exemplified in the present embodiment are not limited to these, and can be implemented with appropriate modifications.

11…凝縮器、11…散布管、20…蒸発器、21…沸騰促進伝熱管、22…液冷媒、32…導管、33…ポンプ、34…流量計、40…供試管、41…管本体、42…フィン、42a…先端部、42b…基端部、43…切欠き部、44…溝、45…リブ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Condenser, 11 ... Spreading tube, 20 ... Evaporator, 21 ... Boiling promotion heat transfer tube, 22 ... Liquid refrigerant, 32 ... Conduit, 33 ... Pump, 34 ... Flow meter, 40 ... Test tube, 41 ... Tube body, 42 ... fin, 42a ... tip, 42b ... proximal end, 43 ... notch, 44 ... groove, 45 ... rib

Claims (8)

凝縮器の伝熱管として用いられる供試管の管外面で冷媒蒸気を凝縮する凝縮工程と、
前記供試管が前記冷媒蒸気を凝縮する際の前記管外面における熱伝達率に基づき当該供試管の凝縮性能を評価する評価工程と
を有する凝縮性能評価方法であって、
前記凝縮工程は、前記供試管に対して前記冷媒蒸気の液状物である液冷媒を滴下あるいは散布しながら、当該供試管による前記冷媒蒸気の凝縮を行う
ことを特徴とする凝縮性能評価方法。
A condensing step of condensing refrigerant vapor on the outer surface of the test tube used as a heat transfer tube of the condenser;
An evaluation step of evaluating the condensation performance of the test tube based on the heat transfer coefficient at the outer surface of the tube when the test tube condenses the refrigerant vapor,
The condensation performance evaluation method characterized in that in the condensation step, the refrigerant vapor is condensed by the test tube while dropping or spraying a liquid refrigerant that is a liquid material of the refrigerant vapor to the test tube.
単管の状態の前記供試管に対して、前記液冷媒を滴下あるいは散布する
ことを特徴とする請求項1記載の凝縮性能評価方法。
The condensing performance evaluation method according to claim 1, wherein the liquid refrigerant is dropped or sprayed on the test tube in a single tube state.
前記供試管に対する前記液冷媒の滴下量あるいは散布量を所望量にコントロールする
ことを特徴とする請求項1または2記載の凝縮性能評価方法。
The condensation performance evaluation method according to claim 1 or 2, wherein a dripping amount or a spraying amount of the liquid refrigerant to the test tube is controlled to a desired amount.
管状に形成されて管外面にて冷媒蒸気を凝縮するように構成された凝縮器用伝熱管であって、
前記管外面には、当該管外面の周方向へ環状あるいは螺旋状に連続するフィンが切削加工で鋤き起こされて形成されており、
前記フィンには、当該フィンの先端部から基端部に向けて形成された切欠き部が当該フィンの連続方向に沿って所定間隔で配されており、
前記フィンの基端部から先端部までの形成高さが0.8〜1.1mmである
ことを特徴とする凝縮器用伝熱管。
A heat transfer tube for a condenser formed in a tubular shape and configured to condense refrigerant vapor on the outer surface of the tube,
On the outer surface of the tube, fins that are continuously or annularly formed in the circumferential direction of the outer surface of the tube are formed by being raised by cutting.
In the fins, notches formed from the front end portion of the fin toward the base end portion are arranged at predetermined intervals along the continuous direction of the fin,
A heat transfer tube for a condenser, wherein a formation height from a base end portion to a tip end portion of the fin is 0.8 to 1.1 mm.
前記凝縮器用伝熱管の管軸方向にて隣り合う前記フィン同士の配置ピッチが0.5〜0.7mmである
ことを特徴とする請求項4記載の凝縮器用伝熱管。
The heat exchanger tube for a condenser according to claim 4, wherein an arrangement pitch of the fins adjacent to each other in the tube axis direction of the heat exchanger tube for the condenser is 0.5 to 0.7 mm.
前記フィンの先端部からの前記切欠き部の形成深さが0.25〜0.9mmである
ことを特徴とする請求項4または5記載の凝縮器用伝熱管。
The heat transfer tube for a condenser according to claim 4 or 5, wherein a formation depth of the notch from the tip of the fin is 0.25 to 0.9 mm.
管内面に螺旋状のリブが設けられている
ことを特徴とする請求項4、5または6記載の凝縮器用伝熱管。
The heat transfer tube for a condenser according to claim 4, 5 or 6, wherein a spiral rib is provided on the inner surface of the tube.
管状に形成されて管外面にて冷媒蒸気を凝縮するように構成された凝縮器用伝熱管であって、
前記管外面には、当該管外面の周方向へ環状あるいは螺旋状に連続するフィンが切削加工で鋤き起こされて形成されており、
前記フィンには、当該フィンの先端部から基端部に向けて形成された切欠き部が当該フィンの連続方向に沿って所定間隔で配されており、
前記フィンおよび前記切欠き部は、前記凝縮器用伝熱管に対して前記冷媒蒸気の液状物である液冷媒を滴下あるいは散布しながら当該凝縮器用伝熱管の管外面で前記冷媒蒸気を凝縮して得られた凝縮性能の評価結果に基づき決定された寸法形状を有する
ことを特徴とする凝縮器用伝熱管。
A heat transfer tube for a condenser formed in a tubular shape and configured to condense refrigerant vapor on the outer surface of the tube,
On the outer surface of the tube, fins that are continuously or annularly formed in the circumferential direction of the outer surface of the tube are formed by being raised by cutting.
In the fins, notches formed from the front end portion of the fin toward the base end portion are arranged at predetermined intervals along the continuous direction of the fin,
The fins and the notches are obtained by condensing the refrigerant vapor on the outer surface of the condenser heat transfer tube while dripping or spraying liquid refrigerant, which is a liquid material of the refrigerant vapor, on the condenser heat transfer tube. A heat transfer tube for a condenser, characterized in that it has a dimension and shape determined based on a result of evaluating the obtained condensation performance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101646731B1 (en) * 2015-07-13 2016-08-09 중앙대학교 산학협력단 experiment apparatus for design of a condensation heat exchanger with vertical tube bundles

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