JP3410211B2 - 沸騰伝熱管 - Google Patents

沸騰伝熱管

Info

Publication number
JP3410211B2
JP3410211B2 JP10543794A JP10543794A JP3410211B2 JP 3410211 B2 JP3410211 B2 JP 3410211B2 JP 10543794 A JP10543794 A JP 10543794A JP 10543794 A JP10543794 A JP 10543794A JP 3410211 B2 JP3410211 B2 JP 3410211B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
groove
refrigerant
transfer tube
boiling heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP10543794A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07318277A (ja
Inventor
長生 木戸
光徳 谷口
輝彦 平
春男 上原
Original Assignee
松下冷機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 松下冷機株式会社 filed Critical 松下冷機株式会社
Priority to JP10543794A priority Critical patent/JP3410211B2/ja
Publication of JPH07318277A publication Critical patent/JPH07318277A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3410211B2 publication Critical patent/JP3410211B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気調和機や冷凍機器、
自動車機器等の、冷媒と空気等の流体間で熱の授受を行
う熱交換器に用いられる沸騰伝熱管に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、熱交換器は機器設計の面からコン
パクト化が要求されており、熱交換器の冷媒側流路を形
成する伝熱管についても、実公昭55−14956号公
報や実公昭55−26706号公報のように、管内周面
に螺旋状の溝を設ける等の工夫により、冷媒と伝熱管の
間の熱伝達の促進が図られている。
【0003】以下に従来の沸騰伝熱管について説明を行
う。図5及び図6は従来の沸騰伝熱管の断面形状を示
し、図7は沸騰伝熱管の溝形状の名称を示す断面図であ
る。図5から図7において、1は断面がほぼ円筒状の沸
騰伝熱管で、内側に流路2を形成している。3は沸騰伝
熱管1の管内周面1a全周に設けられた台形状の溝で、
沸騰伝熱管1の管軸方向mに対してリ−ド角βを持ち、
螺旋状に連続して多数設けられている。また図3で定義
している溝形状寸法に対して、フロン系の冷媒を使用し
ている一般的な従来の沸騰伝熱管1は、平均内径dが
6.4mmの沸騰伝熱管1の場合、溝ピッチpが0.3
〜0.4mm、溝深さlが0.1〜0.2mm、溝底幅
bは0.05〜0.1mmで、またリ−ド角βは15〜
30゜程度である。
【0004】以上のように構成された沸騰伝熱管1は一
般的に熱交換器の一部として用いられる。図8は沸騰伝
熱管を用いた熱交換器の一例を示しており、4は熱交換
器で、一定間隔で平行に並べられたフィン5とフィン5
に直角に挿入された沸騰伝熱管1とから構成されてお
り、フィン5間を流れる気流と沸騰伝熱管1内の流路2
を水平方向に流れる冷媒との間で熱交換が行なわれる。
その際、水平な沸騰伝熱管1の流路2の管底部2aを流
れる液冷媒が重力に逆らって螺旋状の溝3に沿って管頂
部2bへ引き上げられ、伝熱に有効な液冷媒と管内周面
1aとが接する有効伝熱面積が増大する効果と、表面張
力によって溝3に冷媒の薄い液膜が形成される効果によ
って、管内周面1aと冷媒の間で熱伝達率の向上を得て
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成の溝3では、溝ピッチpが大きく、かつ溝深さ
lと溝底幅bが小さいために、管頂部2bの溝3に形成
される冷媒の液膜にかかる重力に比べて表面張力による
保持力が弱く、液冷媒の多くは重力の影響を強く受けて
溝3に連続して保持できず落下し、有効伝熱面積の増大
と液冷媒の薄膜化は十分には得られていない。その結
果、管内周面1aと冷媒の間の熱伝達率の向上は小さ
く、期待される熱交換器4のコンパクト化に対して十分
な熱伝達性能が得られていないという課題を有してい
た。また溝3での液冷媒の保持力が小さいために、液冷
媒を管頂部2bまで引き上げるためには、リ−ド角βを
20゜程度まで大きくする必要があり、その結果、圧力
損失の増大を生じるという課題も有していた。
【0006】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、溝形状や溝のリ−ド角を工夫することによって、溝
における冷媒液膜の保持力、すなわち溝に形成され得る
冷媒液膜にかかる重力と表面張力による逆方向の保持力
とのバランスを最適化し、管内周面と冷媒の間の熱伝達
率を大幅に向上させ、かつ圧力損失も低減し、沸騰伝熱
管を用いた熱交換器の性能向上を図ることを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の沸騰伝熱管は、管軸方向と平行または螺旋方
向に連続する溝を管内周面に備え、前記溝の形状が、
【0008】
【数2】
【0009】で定義した修正ボンド数Boで0.002
〜0.004の範囲になる構成を有している。
【0010】さらに前記溝の管軸方向に対するリ−ド角
βを10゜以下にした構成を有している。
【0011】
【作用】この構成によって、溝に形成される冷媒の液膜
にかかる重力と表面張力による保持力とのバランスを最
適化し、管頂部からの液冷媒の落下を少なくして有効伝
熱面積の増加と溝における液冷媒の薄膜化を従来より大
幅に促進して、管内周面と冷媒の間の熱伝達率を向上
し、沸騰伝熱管を用いた熱交換器の性能向上を図ること
ができる。
【0012】さらに、リ−ド角βを小さくすることによ
り、管内周面と冷媒の間の熱伝達率の向上を維持しなが
ら、圧力損失を低減できる。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例の沸騰伝熱管について
図面を参照しながら説明する。
【0014】図1と図2は沸騰伝熱管の断面形状を示し
ており、6は断面がほぼ円筒状の沸騰伝熱管で、内側に
平均内径dが6.4mmの流路7を形成している。8は
沸騰伝熱管6の管内周面6aに形成された台形状の溝
で、溝ピッチpは0.20mm、溝深さlは0.16m
m、溝底幅bは0.15mmであり、また溝8の管軸方
向nに対するリ−ド角βは0゜すなわち管軸方向nと平
行に溝8を設けている。
【0015】以上のように構成された沸騰伝熱管6につ
いてその動作を説明する。まず沸騰伝熱管6は従来例と
同様に熱交換器の一部として用いられ、水平状態で管内
に冷媒を流して使用される。この使用状態において、水
平な沸騰伝熱管6の流路7の管底部7aを流れる液冷媒
が溝8に沿って流れ、管内周面6aと伝熱に有効な液冷
媒とが接する有効伝熱面積が増大する効果と、表面張力
によって溝8に冷媒の薄い液膜が形成される効果によっ
て、管内周面6aと冷媒の間で熱伝達率の向上を得てい
る。この有効伝熱面積が増大する効果と冷媒の薄い液膜
が形成される効果の程度は、図3に示した溝8に形成さ
れる冷媒の液膜にかかる重力と表面張力による保持力と
のバランスによって決定される。この重力と表面張力に
よる保持力との比を(数2)の修正ボンド数Boで定義
すると、管内周面6aと冷媒の間の熱伝達率を実伝熱面
積に換算しかつ無次元化したヌセルト数(Nu)と修正ボ
ンド数Boとの関係は図4のグラフのように示されるこ
とが実験的に得られている。(数2)において、gは重
力加速度、ρ1は液冷媒の密度、ρ2は蒸気冷媒の密度、
σは冷媒の表面張力である。また図4のグラフの縦軸の
Yは、(数3)に示すパラメ−タで、これは、吉田らの
水平平滑管内蒸発熱伝達の整理式(冷凍、第58巻第6
66号、P331)で用いているパラメ−タである。
【0016】
【数3】
【0017】(数3)において、Bはボイリング数、X
ttはLockhalt−Martinelliのパラ
メ−タである。またReは冷媒がすべて液として流れる
場合のレイノルズ数で、(数4)で定義される。
【0018】
【数4】
【0019】(数4)において、Gは冷媒の質量速度、
μ1は液冷媒の粘性係数である。さらにPr1は液冷媒の
プラントル数である。この図4によれば、修正ボンド数
Boが0.002付近より大きい条件では、修正ボンド
数Boが小さくなるにしたがってヌセルト数(Nu)は大
きくなり、修正ボンド数Boが0.002付近より小さ
くなるとヌセルト数(Nu)は急激に低下する。従って、
修正ボンド数Boが0.002〜0.004となる形状
がヌセルト数(Nu)の最大値を得る最適な溝形状とな
る。冷媒の種類がHCFC22で、圧力が0.49MP
aの標準的な空調機器の条件のとき、従来の沸騰伝熱管
の溝形状の修正ボンド数Boは0.02〜0.04程度
であるのに対し、本実施例の溝形状の修正ボンド数Bo
はおおよそ0.002となる。この溝8の形状によっ
て、溝8に形成される冷媒の液膜にかかる重力と表面張
力による保持力とのバランスは最適化され、管頂部7b
からの液冷媒の落下を少なくして有効伝熱面積の増加と
溝における液冷媒の薄膜化を従来より大幅に促進し、管
内周面6aと冷媒の間の熱伝達率を大幅に向上すること
ができる。
【0020】さらに、溝8に形成される冷媒の液膜にか
かる重力と表面張力による保持力とのバランスが最適化
されているために、溝8のリ−ド角を従来に比べて小さ
くしても、液冷媒を管頂部7bの溝8に保持することが
でき、管内周面6aと冷媒の間の熱伝達率の向上を維持
しながら圧力損失の低減も図れる。
【0021】以上のように本実施例によれば、管軸方向
nと平行に連続する台形状の溝8を管内周面6aに備
え、溝8の形状を、溝ピッチpを0.20mm、溝深さ
lを0.15mm、溝底幅bを0.10mmにすること
により、溝8に形成される冷媒の液膜にかかる重力と表
面張力による保持力とのバランスを最適化し、管頂部7
bからの液冷媒の落下を少なくして有効伝熱面積の増加
と溝における液冷媒の薄膜化を従来より大幅に促進し
て、管内周面6aと冷媒の間の熱伝達率を大幅に向上
し、沸騰伝熱管6を用いた熱交換器の性能向上を図るこ
とができる。
【0022】さらに溝8のリ−ド角βを0゜とすること
により、管内周面6aと冷媒の間の熱伝達率の向上を維
持しながら、圧力損失の低減も図ることができる。
【0023】なお、本実施例の沸騰伝熱管は断面が円管
形状であるが、沸騰伝熱管の断面は楕円形状や偏平形状
としても良い。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、管軸方向と平行
または螺旋方向に連続する溝を管内周面に備え、前記溝
の形状が、(数2)で定義した修正ボンド数Boで0.
002〜0.004の範囲にすることにより、溝に形成
される冷媒の液膜にかかる重力と表面張力による保持力
とのバランスを最適化し、管頂部からの液冷媒の落下を
少なくして有効伝熱面積の増加と溝における液冷媒の薄
膜化を従来より大幅に促進して、管内周面と冷媒の間の
熱伝達率を大幅に向上し、沸騰伝熱管を用いた熱交換器
の性能向上を図ることができる。
【0025】さらに溝のリ−ド角βを10゜以下にする
ことにより、管内周面と冷媒の間の熱伝達率の向上を維
持しながら、圧力損失の低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における沸騰伝熱管の形状を示
す円周方向断面図
【図2】本発明の実施例における沸騰伝熱管の形状を示
す軸方向断面図
【図3】沸騰伝熱管の溝に形成される液膜にかかる力を
示す概念図
【図4】修正ボンド数Boとヌセルト数(Nu)の関係を
示す特性図
【図5】従来の沸騰伝熱管の形状を示す円周方向断面図
【図6】従来の沸騰伝熱管の形状を示す軸方向断面図
【図7】沸騰伝熱管の溝形状寸法の名称を説明する円周
方向部分断面図
【図8】沸騰伝熱管を用いた熱交換器を示す斜視図
【符号の説明】
6 沸騰伝熱管 6a 管内周面 8 溝
フロントページの続き (72)発明者 上原 春男 佐賀県佐賀市八戸溝3丁目4−3 (56)参考文献 特開 平4−283398(JP,A) 実開 昭55−26706(JP,U) 実開 昭55−14956(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管軸方向と平行または螺旋方向に連続す
    る溝を管内周面に備え、前記溝の形状が、 【数1】 で定義した修正ボンド数Boで0.002〜0.004
    の範囲になる沸騰伝熱管。
  2. 【請求項2】 溝の管軸方向に対するリ−ド角βを10
    ゜以下にした請求項1記載の沸騰伝熱管。
JP10543794A 1994-05-19 1994-05-19 沸騰伝熱管 Expired - Lifetime JP3410211B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10543794A JP3410211B2 (ja) 1994-05-19 1994-05-19 沸騰伝熱管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10543794A JP3410211B2 (ja) 1994-05-19 1994-05-19 沸騰伝熱管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07318277A JPH07318277A (ja) 1995-12-08
JP3410211B2 true JP3410211B2 (ja) 2003-05-26

Family

ID=14407577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10543794A Expired - Lifetime JP3410211B2 (ja) 1994-05-19 1994-05-19 沸騰伝熱管

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3410211B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011069523A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Hitachi Cable Ltd 冷媒用伝熱管、及びガスクーラ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07318277A (ja) 1995-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4715436A (en) Construction of a heat transfer wall of a heat transfer pipe
US7231965B2 (en) Heat exchanger and heat transferring member with symmetrical angle portions
EP0559599A1 (en) Heat exchanger tube
EP1811254A2 (en) Microchannel, flat tube exchanger with bent tube configuration
US6457516B2 (en) Heat transfer tube for evaporation with variable pore sizes
EP0713073A2 (en) Heat transfer tube
JP2008121934A (ja) プレートフィンチューブ熱交換器およびその製造方法
JP4294183B2 (ja) 内面溝付伝熱管
US9939209B2 (en) Gas cooler
EP1602417B1 (en) Disk for forming a rolled fin tube.
JP3410211B2 (ja) 沸騰伝熱管
JPS63172893A (ja) 内面溝付伝熱管
JP3775302B2 (ja) 熱交換器
JPH10267578A (ja) 伝熱管およびそれを用いた熱交換器
JP2006507470A (ja) 多面体配列熱伝達管
EP2147274B1 (en) Indirect heat exchange device and method of exchanging heat
JP3199636B2 (ja) 内面溝付伝熱管
KR940010977B1 (ko) 열교환기용 전열관
JPH05322477A (ja) 沸騰伝熱面
JP3417825B2 (ja) 内面溝付管
JPH0734949B2 (ja) 伝熱管の製造方法
JP3130078B2 (ja) 沸騰伝熱管
JPH04283397A (ja) 沸騰伝熱管
JPH01137174A (ja) 凝縮器
JPS632788Y2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080320

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320

Year of fee payment: 6

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120320

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130320

Year of fee payment: 10