JP6648036B2 - Improved heat exchanger tubes - Google Patents

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Description

本発明は、概してチューブ状の本体を備える、工業用熱交換器の、具体的には凝縮器の構成要素（element）に関する。   The present invention relates to an industrial heat exchanger, in particular a condenser element, comprising a generally tubular body.

「チューブ凝縮器」としても知られた、そのような構成要素を備える凝縮器は、産業界で、特に発電に幅広く用いられている。第１の流体、典型的には液体の水が、複数のチューブの内部で循環され、一方、気体の第２の流体、一般的には蒸気がチューブの外側のチューブの近傍に送られる。そして、チューブの壁部を介して第１の流体と第２の流体との間で熱が交換され、それによって流体としての気体を凝縮させている。   Condensers with such components, also known as "tube condensers", are widely used in industry, especially for power generation. A first fluid, typically liquid water, is circulated inside the plurality of tubes, while a gaseous second fluid, typically steam, is sent outside the tubes near the tubes. Then, heat is exchanged between the first fluid and the second fluid via the wall of the tube, thereby condensing gas as a fluid.

工業用凝縮器は、大量の蒸気を可能な限り短時間で凝縮させる必要がある。凝縮器が単位時間当りの凝縮可能な蒸気の量が、少なくとも部分的にその能力を特徴付けている。このため、工業用凝縮器は、一般に数百または数千の長いチューブ、典型的には約２０メートルの長さのチューブを備えている。   Industrial condensers need to condense large amounts of steam in as short a time as possible. The amount of vapor that the condenser can condense per unit time characterizes at least in part its capacity. To this end, industrial condensers typically comprise hundreds or thousands of long tubes, typically about 20 meters long.

元々、工業用凝縮器は表面が滑らかなチューブを備えている。そして、その能力、具体的には凝縮される蒸気の流量に関する能力を改善するため、新たなタイプのチューブが使用され始めている。その本体は依然として概してチューブ形状を保持しているが、その壁部は、本体の少なくとも一つのセグメントにおいて、ねじれ形状を有している。ねじれ形状の壁部によって、当該セグメントに沿って螺旋状に延びるドーム状の起伏と、本体の内側面の対応する溝と、を有する外側面が生じている。   Originally, industrial condensers had tubes with smooth surfaces. And new types of tubing have begun to be used to improve its capacity, specifically the ability to condense steam flow. The body still retains a generally tubular shape, but the wall has a twisted shape in at least one segment of the body. The twisted wall creates an outer surface having a dome-shaped undulation helically extending along the segment and a corresponding groove in the inner surface of the body.

この特定の構成がチューブの熱交換を大幅に改善し、一方では、ねじれ形状がチューブの内側と外側の両流体間のより大きな接触面積を壁部に与え、他方では、ねじれ形状がチューブの内側を流れる流体に乱流を生じさせている。これは、チューブの熱交換にとって全体的には有益なことである。また、ねじれ形状が、チューブの外側面に形成される液滴の排出も改善している。   This particular configuration greatly improves the heat exchange of the tube, on the one hand the twisted shape gives the wall a greater contact area between the fluids both inside and outside the tube, and on the other hand the twisted shape gives the inside of the tube Turbulence is generated in the fluid flowing through This is generally beneficial for tube heat exchange. The twisted shape also improves the ejection of droplets formed on the outer surface of the tube.

技術的には、この種の構成を備えたチューブは、「波形（corrugated）」、より正確には「波形装備（equipped with corrugations）」として知られている。コルゲーション・ピッチとしても知られているねじれのピッチは、一般的には２０ミリメートルより大きい。   Technically, tubes with this type of configuration are known as "corrugated" or, more precisely, "equipped with corrugations". The pitch of the twist, also known as the corrugation pitch, is typically greater than 20 millimeters.

本出願人は、一般的にはコルゲート・チューブの実際の能力、具体的には外側面の流体の凝縮に関する実際の能力が、期待した能力よりも大幅に低いことがわかった。   Applicants have found that, in general, the actual capacity of the corrugated tube, specifically the ability to condense fluid on the outer surface, is significantly lower than expected.

本発明の目的は、現在の状況の改善である。   The aim of the present invention is to improve the current situation.

提案した熱交換要素は、その壁部が内側面と外側面によって少なくとも部分的に画定されたチューブ状本体を備えている。その壁部は、前記本体の少なくとも一つのセグメントにねじれ形状を有している。その内側面は、前記壁部と対応する、前記セグメントの一面に螺旋状に延びる少なくとも一つの溝を有している。前記セグメントの前記外側面は１８〜３０ミリメートルの直径を有し、前記溝は３．５ミリメートル未満のピッチと深さを有し、１．５〜２．５の実指数で累乗された前記ピッチ（ＣＰ）の前記深さに対する比が、２４に近い閾値未満である。   The proposed heat exchange element comprises a tubular body whose wall is at least partially defined by inner and outer surfaces. The wall has a twisted shape in at least one segment of the body. The inner surface has at least one spirally extending groove corresponding to the wall on one surface of the segment. The outer surface of the segment has a diameter of 18-30 millimeters, the groove has a pitch and depth of less than 3.5 millimeters, and the pitch raised to a real exponent of 1.5-2.5. The ratio of (CP) to the depth is less than a threshold close to 24.

添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって、本発明はより良く理解される。
図１は、一般的な熱交換器の概略図である。 図２は、図１の交換器のチューブ要素の平面図である。 図３は、図１の交換器用チューブ要素の壁部の長手方向断面図である。 図４は、熱交換器用チューブ要素のねじれ部の部分破断斜視図である。 The invention will be better understood by reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a general heat exchanger. FIG. 2 is a plan view of the tube element of the exchanger of FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the wall of the exchanger tube element of FIG. 1. FIG. 4 is a partially broken perspective view of a twisted portion of the tube element for a heat exchanger.

添付図面は、特定の文字の要素を含んでいる。したがって、それらは本発明の説明の補助に用いられるだけでなく、必要に応じて当該要素の定義にも寄与する可能性がある。   The accompanying drawings include certain letter elements. Thus, they are not only used to aid in the description of the invention, but may also contribute to the definition of the element as needed.

図１に関して説明する。この図は、工業用の熱交換器を凝縮器１の形態で概略的に示している。   FIG. 1 will be described. This figure schematically shows an industrial heat exchanger in the form of a condenser 1.

凝縮器１は、チューブ３に沿って分散したプレート７によって、一つ以上の束５で互いに関連して保持された複数のチューブ３を備えている。このようにして、プレート７は、束５の各チューブ３の側を通っている。   The condenser 1 comprises a plurality of tubes 3 held in relation to each other in one or more bundles 5 by plates 7 distributed along the tubes 3. In this way, the plate 7 passes by the side of each tube 3 of the bundle 5.

また、凝縮器１は、各チューブ３の両端がその中で夫々開口する一対のヘッダータンク９を備えている。   Further, the condenser 1 includes a pair of header tanks 9 in which both ends of each tube 3 are respectively opened.

一方のタンク９は流体インレット１１と連通し、他方のタンク９は流体アウトレット１３と連通している。   One tank 9 is in communication with the fluid inlet 11 and the other tank 9 is in communication with the fluid outlet 13.

インレット１１とアウトレット１３は、第１の流体がその中を循環する回路に接続することができる。典型的には、第１の流体は、液体の形態でインレット１１を通って凝縮器１に入る。その液体は、対応するヘッダータンク９から他方のヘッダータンクまで、一回以上チューブ３内を循環する。それから、第１の流体は、アウトレット１３を通って凝縮器１を離れ、回路の残りの部分へ向かう。   Inlet 11 and outlet 13 can be connected to a circuit through which the first fluid circulates. Typically, the first fluid enters the condenser 1 through the inlet 11 in liquid form. The liquid circulates in the tube 3 at least once from the corresponding header tank 9 to the other header tank. The first fluid then leaves the condenser 1 through the outlet 13 and goes to the rest of the circuit.

チューブ３の束５は、従来、シェル１７として知られたものの内側に設けられたエンクロージャ１５に収容されている。シェル１７には、エンクロージャ１５内に開口した流体インレット１９と流体アウトレット２１が設けられている。   The bundle 5 of tubes 3 is housed in an enclosure 15 provided inside what is conventionally known as a shell 17. The shell 17 is provided with a fluid inlet 19 and a fluid outlet 21 opened in the enclosure 15.

インレット１９およびアウトレット２１は、凝縮器１と第２の流体が循環する回路とが接続されることを可能にしている。   Inlet 19 and outlet 21 allow the condenser 1 and the circuit in which the second fluid circulates to be connected.

第２の流体は、気体の形態でインレット１９を通ってエンクロージャ１５に入る。第２の流体はチューブ３に接触し、そのチューブ内を循環している第１の流体と熱を交換する。第１の流体が概して第２の流体の温度よりも低い温度で導入されるので、後者はチューブ３の外側面で凝縮し、凝縮して液体になった第２の流体は、アウトレット２１を通ってエンクロージャ１５を離れる。   The second fluid enters the enclosure 15 through the inlet 19 in the form of a gas. The second fluid contacts the tube 3 and exchanges heat with the first fluid circulating in the tube. Since the first fluid is introduced at a temperature generally lower than the temperature of the second fluid, the latter condenses on the outer surface of the tube 3 and the condensed second fluid passes through the outlet 21. To leave the enclosure 15.

凝縮器１のタイプの凝縮器は、産業用発電において幅広く利用されている。具体的には、蒸気は、チューブ内を循環する冷水によって凝縮される。この目的のため、夫々最長で約２０メートルの非常に長いチューブが用いられている。   Condensers of the type of condenser 1 are widely used in industrial power generation. Specifically, the steam is condensed by cold water circulating in the tube. For this purpose, very long tubes of up to about 20 meters each are used.

次に、図２について説明する。この図は凝縮器１のタイプの凝縮器に用いることができるチューブ要素ＴＥを示している。   Next, FIG. 2 will be described. This figure shows a tube element TE which can be used for a condenser of the type of the condenser 1.

チューブ要素ＴＥは、長さＴＬを有する、中空で細長く、概して円筒形または管状の本体ＢＤＹを備えている。本体ＢＤＹは、長さＣＬを有する中央セクションＣＳを介して互いに接続された２つの長手方向端部セクションＥＳ１，ＥＳ２を有している。長さＴＬは、中央セクションＣＳと端部セクションＥＳ１，ＥＳ２を含む、管状要素ＴＥの全長に一致している。   The tube element TE comprises a hollow, elongated, generally cylindrical or tubular body BDY having a length TL. The body BDY has two longitudinal end sections ES1, ES2 connected to each other via a central section CS having a length CL. The length TL corresponds to the entire length of the tubular element TE, including the central section CS and the end sections ES1, ES2.

端部セクションＥＳ１，ＥＳ２は、外径ＴＯＤを有し、概して円筒形である。当技術分野において一般的に知られているように、外径ＴＯＤは、要素ＴＥの公称外径に一致している。端部セクションＥＳ１，ＥＳ２は、夫々滑らかな外側面および内側面を有している。   The end sections ES1, ES2 have an outer diameter TOD and are generally cylindrical. As is generally known in the art, the outer diameter TOD corresponds to the nominal outer diameter of the element TE. The end sections ES1, ES2 have smooth outer and inner surfaces, respectively.

中央セクションＣＳは、チューブ要素ＴＥの長手方向軸ＬＡの周りに螺旋状物ＬＰを形成する、ねじれた（twist）、螺旋状に（helically）、または螺旋形(helix)で本体に沿って延びる壁部を有している。ここで、螺旋状物ＬＰは隣接している。   The central section CS extends along the body in a twisted, helically or helix form a spiral LP about the longitudinal axis LA of the tube element TE. Part. Here, the spirals LP are adjacent.

要素ＴＥの壁部のねじれた構造によって、中央セクションＣＳの全域に、中空および突起で形成された螺旋状の起伏を有する外側面が生じる。その結果、この起伏は、その外側面が同じ外径を有する滑らかなチューブの外側面よりも外延的であるため、要素ＴＥの熱交換能力を改善する可能性がある。また、その起伏は、要素ＴＥの外側面に形成する液滴の排出を改善している。中央セクションＣＳは、外径ＣＯＤを有する中空円筒形という外観を保持している。   The twisted structure of the wall of the element TE results in a helical undulating outer surface formed by hollows and protrusions throughout the central section CS. As a result, this undulation may improve the heat exchange capacity of the element TE since its outer surface is more extensible than the outer surface of a smooth tube having the same outer diameter. The undulations also improve the ejection of droplets that form on the outer surface of element TE. The central section CS retains the appearance of a hollow cylinder having an outer diameter COD.

次に、図３、４について説明する。これらの図は、壁部のねじれ形状部ＣＷと、そのねじれ形状の構造を概略的に示している。壁部ＣＷのねじれ形状によって、夫々外側面ＯＳの中空と突起に一致する形状を備えた、ピークと中空で形成された起伏（relief）を有する内側面ＩＳが生じる。換言すれば、内側面ＩＳは、中央セクションＣＳに沿って螺旋状に延びる溝を有している。さらに換言すれば、内側面ＩＳは、螺旋形状を有している。   Next, FIGS. These figures schematically show the twisted portion CW of the wall and the structure of the twisted shape. The twisted shape of the wall CW results in an inner surface IS having a peak and a hollow formed relief, each having a shape corresponding to the hollow and the protrusion of the outer surface OS. In other words, the inner side surface IS has a groove extending spirally along the central section CS. In other words, the inner side surface IS has a spiral shape.

この起伏は、要素ＴＥ内を流れる流体に渦を生成し、要素ＴＥの熱交換能力を向上させることができる。   This undulation can create a vortex in the fluid flowing in the element TE, improving the heat exchange capacity of the element TE.

ねじれた壁部ＣＷは厚さＴＴを有している。厚さＴＴは、要素ＴＥの公称厚さ、すなわち、要素ＴＥが厚さに基づいた滑らかなチューブの壁部の厚さに一致している。中央セクションＣＳは、内径ＣＩＤを有している。内径ＣＩＤは、要素ＴＥの内部を丁度通過することが可能なゲージの直径に一致している。   The twisted wall CW has a thickness TT. The thickness TT corresponds to the nominal thickness of the element TE, ie the thickness of the wall of the smooth tube on which the element TE is based on the thickness. The central section CS has an inner diameter CID. The inside diameter CID corresponds to the diameter of the gauge that can just pass through the inside of the element TE.

ねじれたセクションＣＳは、ねじれたセクションＣＳの要素ＴＥの公称外径、すなわち、前記セクションの円筒形のエンベロープ面の直径に一致した外径ＣＯＤを有している。   The twisted section CS has a nominal outer diameter of the element TE of the twisted section CS, ie an outer diameter COD that corresponds to the diameter of the cylindrical envelope face of said section.

ねじれた形状は、管状要素の内部で考えられるピッチＣＰを有している。ねじれた形状から生じる内側溝の深さＣＤは、管状要素の内側エンベロープ面に関連し、換言すれば、内側面ＩＳにおける中空の底部と、ピークの頂点との間の径方向距離と考えられる。   The twisted shape has a possible pitch CP inside the tubular element. The inner groove depth CD resulting from the twisted shape is related to the inner envelope surface of the tubular element, in other words considered to be the radial distance between the hollow bottom on the inner surface IS and the peak apex.

図には示されていないが、チューブの公称内径に一致する寸法は、一般には公知であるように、ＴＩＤ、すなわち、ここでは滑らかな端部セクションＥＳ１，ＥＳ２の公称内径で表すことができる。   Although not shown in the figures, dimensions that correspond to the nominal inner diameter of the tube can be expressed in a generally known manner by the TID, ie here the nominal inner diameter of the smooth end sections ES1, ES2.

本発明の一般的な態様によれば、チューブ要素ＴＥは、ねじれたセクションＣＳ上に１８〜３０ミリメートルの公称外径ＣＯＤを有している。ねじれのピッチＣＰは３．５ミリメートル未満である。深さＣＤは、フォームレシオＦＲとして知られた、１．５〜２．５から成る実指数で累乗されたピッチＣＰの深さＣＤに対する比が、依然として閾値ＴＶ未満になっている。具体的には、閾値ＴＶは２４に近い。具体的には、指数（power）Ｒは１．７に近い。換言すると、深さＣＤは、以下に記載した条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３を実証している。

ＦＲ＝ＣＰ∧Ｒ／ＣＤ （ＣＯＮＤ１）

ＦＲ＜２４ （ＣＯＮＤ２）

１．５＜Ｒ＜２．５および具体的にはＲ＝１．７ （ＣＯＮＤ３）
According to a general aspect of the invention, the tube element TE has a nominal outer diameter COD of 18 to 30 mm on the twisted section CS. The twist pitch CP is less than 3.5 millimeters. The depth CD, the ratio of the pitch CP raised to a real exponent of 1.5 to 2.5, known as the form ratio FR, to the depth CD is still below the threshold TV. Specifically, the threshold TV is close to 24. Specifically, the index (power) R is close to 1.7. In other words, the depth CD demonstrates the conditions COND1, COND2, COND3 described below.

FR = CP ∧ R / CD (COND1)

FR <24 (COND2)

1.5 <R <2.5 and specifically R = 1.7 (COND3)

以下の表１Ａおよび表１Ｂは、本発明の３つの変数（表１Ａ）および２つの実施の形態（表１Ｂ）のチューブ要素のねじれたセクションＣＳのデータ特性を示している。ここで、寸法はミリメートルで表されている。何れの場合も、チューブ要素は、それらの変数が条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３を実証している。ただし、Ｒ＝１．７である。   Tables 1A and 1B below show the data characteristics of the twisted section CS of the tube element of the three variables (Table 1A) and the two embodiments (Table 1B) of the present invention. Here, the dimensions are expressed in millimeters. In each case, the tube elements demonstrate that the variables COND1, COND2, COND3. However, R = 1.7.

Figure 0006648036
Figure 0006648036

Figure 0006648036
Figure 0006648036

表１Ａおよび表１Ｂは、本発明のチューブのねじれ部が、典型的には２０ミリメートルを超える波形チューブに従来用いられているピッチの値と比較して、３．５ミリメートル未満、好ましくは３ミリメートル未満の非常に小さなピッチの値を有することを示している。そのため、本発明のチューブは、ねじれたセクションが螺旋に似た形状を有しているという点で、従来のチューブとは異なっている。   Tables 1A and 1B show that the twist of the tubing of the present invention is less than 3.5 millimeters, preferably less than 3 millimeters, as compared to the pitch values conventionally used for corrugated tubes, typically greater than 20 millimeters. It has a very small pitch value of less than. Thus, the tubes of the present invention differ from conventional tubes in that the twisted section has a spiral-like shape.

以下の表２は、各々が、ねじれた中央セクションを有する（Ｉ、・・・、ＸＩＩでマークした）チューブ要素のセットに関連する寸法特性を示している。チューブ要素は、互いに異なるピッチＣＰおよび深さＣＤの値によって特徴付けられる、夫々のねじれたセクションの輪郭が互いに異なっている。表２にない寸法は、チューブＩ〜ＸＩＶに共通している。具体的には、それらのチューブ要素は全て、２２．２２ミリメートルの外径と、０．５ミリメートルの壁厚とを有している。これらのチューブは、等級２のチタンで形成されている。   Table 2 below shows the dimensional characteristics associated with a set of tube elements (marked with I,..., XII) each having a twisted central section. The tube elements differ from each other in the profile of each twisted section, characterized by different values of pitch CP and depth CD. Dimensions not shown in Table 2 are common to tubes I to XIV. Specifically, all of the tube elements have an outer diameter of 22.22 millimeters and a wall thickness of 0.5 millimeters. These tubes are made of grade 2 titanium.

ピッチＣＰと深さＣＤの値は、ミリメートルの単位で表されている。   The values of pitch CP and depth CD are expressed in units of millimeter.

また、表２は、１．７という指数Ｒに関して計算したフォームレシオＦＲの対応する値も示している。   Table 2 also shows the corresponding values of the form ratio FR calculated for an index R of 1.7.

Figure 0006648036
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表２において、チューブ要素ＩＩ，ＩＩＩは変数２に従っている。また、チューブ要素ＩＩＩは実施の形態２にも従っている。また、構成要素Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，Ｖ，ＶＩＩＩは、それらが３．５ミリメートル未満のピッチの値ＣＰを有し、かつ条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３も実証するという点で、本発明に従っている。   In Table 2, the tube elements II and III follow variable 2. The tube element III also complies with the second embodiment. The components I, II, III, V, VIII also follow the invention in that they have a pitch value CP of less than 3.5 millimeters and also demonstrate the conditions COND1, COND2, COND3.

チューブ要素ＩＶおよびＶＩは、それらが条件ＣＯＮＤ１〜ＣＯＮＤ３を実証していないことを除いて、変数２の寸法を有している。   Tube elements IV and VI have dimensions of variable 2, except that they do not demonstrate the conditions COND1-COND3.

チューブ要素Ｘは、条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３を実証している。ただしＲ＝１．７である。   Tube element X demonstrates the conditions COND1, COND2, COND3. However, R = 1.7.

以下の表３は、表２の構成要素を採用した熱交換能力の測定結果を示している。   Table 3 below shows the measurement results of the heat exchange capacity using the components of Table 2.

表３において、係数Ｋは、当該チューブ要素に関して測定した熱交換能力を表している。係数Ｋは、ワット／平方メートル・ケルビン（Ｗ．ｍ−２．Ｋ−１）で表されている。パーセンテージで表されたＨＥＲ値は、他の同様の寸法を有する滑らかな構成要素と比較した、当該構成要素に関するＫ値の改善に相当する。 In Table 3, the coefficient K represents the heat exchange capacity measured for the tube element. The coefficient K is expressed in watts / square meter-Kelvin (Wm - 2.K - 1 ). A HER value expressed as a percentage corresponds to an improvement in the K value for that component compared to a smooth component having other similar dimensions.

Figure 0006648036
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表３は、条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３の準拠が、概して熱交換能力の著しい増加に関連していることを示している。チューブ要素Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，Ｖ，ＶＩＩＩ，Ｘ，ＸＩＩの対応する行の数値は、滑らかなチューブの場合の基準値（５，２７２Ｗ．ｍ−２．Ｋ−１）より大きく、少なくとも４５％の係数Ｋの値を有している。一方の行ＶＩＩ，Ｘと、他方の行Ｉ，ＸＩＩＩ，ＸＩＶの表２における比較は、レシオＦＲが、２４という閾値を超えた場合の熱交換能力の僅かな増加も示している。レシオＦＲが閾値を超える場合、滑らかなチューブと比較した熱交換能力の増加は、一般的に３０％未満である。 Table 3 shows that compliance with the conditions COND1, COND2, COND3 is generally associated with a significant increase in heat exchange capacity. The values in the corresponding rows of the tube elements I, II, III, V, VIII, X, XII are greater than the reference value for smooth tubes (5,272 Wm −2 .K −1 ), at least 45% Of the coefficient K. A comparison in Table 2 between one row VII, X and the other row I, XIII, XIV also shows a slight increase in heat exchange capacity when the ratio FR exceeds a threshold of 24. If the ratio FR exceeds the threshold, the increase in heat exchange capacity compared to smooth tubes is generally less than 30%.

表３は、本発明のチューブ要素は、一方において、滑らかな要素と、ねじれたセクションが、本発明によって提供される形状から逸脱した要素と比較して大幅に改善された熱交換能力を有することを証明している。   Table 3 shows that the tube element of the present invention, on the other hand, has a significantly improved heat exchange capacity compared to elements that are smooth and twisted sections deviate from the shape provided by the present invention. Prove that.

以下の表４は、表２のチューブ要素を採用した場合の測定結果を示している。   Table 4 below shows the measurement results when the tube elements of Table 2 were employed.

また、表４は、当該チューブ要素に関するダルシー（Ｄａｒｃｙ）またはダルシー・ワイスバッハ（Ｄａｒｃｙ−Ｗｅｉｓｂａｃｈ）係数として知られた係数の値、および表面が滑らかな基準チューブと比較した場合の、この係数の値の増加ＤＣＲの値も示している。ダルシー係数は、損失水頭係数と一致している。この無次元量は、フローの種類（層流または乱流）の影響と、損失水頭に関するパイプの仕上げ（円滑または粗）とを表している。ここで、ダルシー係数は、毎時２．５立方メートルという流量に関して計算されている。   Table 4 also shows the value of the coefficient for the tube element, known as the Darcy or Darcy-Weisbach coefficient, and the value of this coefficient when compared to a reference tube with a smooth surface. Are also shown. The Darcy coefficient is consistent with the loss head coefficient. This dimensionless quantity represents the effect of the type of flow (laminar or turbulent) and the finishing of the pipe with respect to the head loss (smooth or rough). Here, the Darcy coefficient is calculated for a flow rate of 2.5 cubic meters per hour.

ダルシー値の増加は、凝縮器内のチューブ要素の能力に対しては、全体的に好ましくない。具体的には、ダルシー値の増加は、チューブ内の流体の循環に必要なエネルギ消費の増加を意味している。換言すれば、ダルシー値の増加は、同じエネルギ消費の場合、チューブ要素の外側の蒸気の凝縮に対して害を及ぼす。   Increasing the Darcy value is generally undesirable for the capacity of the tube element in the condenser. Specifically, an increase in the Darcy value means an increase in energy consumption required for circulation of the fluid in the tube. In other words, an increase in the Darcy value has a detrimental effect on the condensation of steam outside the tube element for the same energy consumption.

Figure 0006648036
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表４は、本発明のチューブが、ダルシー値が著しく増加していることを概略的に示している。しかしながら、この増加は、（行ＸおよびＸＩＩの比較によって示されるように、１４０未満で、かつ本発明によらない幾つかのチューブよりも低い）依然として限定されている。さらに、ダルシー係数の相対的増加は、検査した他のチューブと比較して、第２の変形例（チューブＩＩおよびＩＩＩ）の要素およびチューブＩの場合、非常に小さい（１００％に近いか、１００％に満たない）。第２の変形例のチューブおよびチューブＩは、ダルシー値の増加が他の場合よりも著しく小さい。   Table 4 shows schematically that the tubes of the present invention have significantly increased Darcy values. However, this increase is still limited (less than 140 and lower than some tubes not according to the invention, as shown by a comparison of rows X and XII). Furthermore, the relative increase in the Darcy coefficient is very small (close to 100% or 100%) for the elements of the second variant (tubes II and III) and for tube I compared to the other tubes examined. %). The increase in the Darcy value of the tube and tube I of the second variant is significantly smaller than in the other cases.

上記の結果として、本発明のねじれたセクションを備えたチューブは、チューブの外部を循環する気体を凝縮する能力に関して大幅な改善が可能である。この改善された性能は、熱交換能力を大幅に改善し、かつ損失水頭の影響を実質的に制限するねじれた形状によってもたらされる。   As a result of the foregoing, tubes with twisted sections of the present invention can provide a significant improvement in the ability to condense gas circulating outside the tube. This improved performance is provided by a twisted configuration that significantly improves heat exchange capacity and substantially limits the effects of head loss.

実施例ＩおよびＩＩと、実施例ＸＩＩＩおよびＸＩＶの比較は、ピッチの低下が、ダルシー係数を下げることを可能にするが、条件ＣＯＮＤ１，ＣＯＮＤ２，ＣＯＮＤ３を満たすことは、熱交換能力の向上が可能なことを示している。   Comparison of Examples I and II with Examples XIII and XIV shows that lowering the pitch allows lowering the Darcy coefficient, but satisfying the conditions COND1, COND2, and COND3 can improve the heat exchange capacity It shows that it is.

また、変形例１〜変形例３、実施の形態１および実施の形態２のチューブは、本発明の他のチューブに相当する熱交換能力、およびそれらのチューブと比較して実質的に低い損失水頭により更に改善された凝縮能力を示すことが可能である。   Further, the tubes of Modifications 1 to 3, Embodiments 1 and 2, have a heat exchange capacity equivalent to that of the other tubes of the present invention, and a substantially lower head loss than those tubes. It is possible to show a further improved condensation capacity.

本発明の包括的な実施の形態に基づいて、その結果が少なくとも部分的に表２、表３に示された試験結果に基づいて、随意的、追加的または代替的である以下の特徴によってチューブの凝縮能力が更に改善可能と考えられる。   According to a comprehensive embodiment of the present invention, a tube according to the following features, the results of which are optional, additional or alternative, based at least in part on the test results shown in Tables 2 and 3. It is believed that the condensation capacity of the phenol can be further improved.

チューブの外径ＴＯＤは１９〜２６ミリメートルであり、好ましくは２０〜２６ミリメートルであり、より選択的には２０〜２３ミリメートルである。具体的には外径ＴＯＤは１９．０５ミリメートル、２２．２２ミリメートル、または２５．４ミリメートルに近い。   The outer diameter TOD of the tube is between 19 and 26 millimeters, preferably between 20 and 26 millimeters, and more preferably between 20 and 23 millimeters. Specifically, the outer diameter TOD is close to 19.05 mm, 22.22 mm, or 25.4 mm.

ねじれた部分の外径ＣＯＤは１８〜２６ミリメートルであり、好ましくは２０〜２６ミリメートルであり、より選択的には２０〜２３ミリメートルである。具体的には外径ＣＯＤは１８．９０ミリメートル、２２．０７ミリメートル、または２５．２５ミリメートルに近い。   The outer diameter COD of the twisted portion is between 18 and 26 millimeters, preferably between 20 and 26 millimeters, and more preferably between 20 and 23 millimeters. Specifically, the outer diameter COD is close to 18.90 millimeters, 22.07 millimeters, or 25.25 millimeters.

ピッチＣＰは正確には２ミリメートルより大きく、３ミリメートル未満である。   The pitch CP is more than exactly two millimeters and less than three millimeters.

深さＣＤは０．０５〜０．６ミリメートルであり、具体的には０．１５ミリメートルより大きい。   The depth CD is between 0.05 and 0.6 millimeters, specifically greater than 0.15 millimeters.

チューブの壁部ＣＷの厚さＴＴは０．４〜１ミリメートル、例えば０．５ミリメートル程度である。   The thickness TT of the tube wall CW is 0.4 to 1 mm, for example, about 0.5 mm.

本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、当業者が想像できる全ての変形例を包含するものとする。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, but encompasses all modifications that can be imagined by those skilled in the art.

Claims (13)

壁部（ＣＷ）が、内側面（ＩＳ）と外側面（ＯＳ）によって少なくとも部分的に画定されるチューブ状の本体（ＢＤＹ）を備え、
前記本体（ＢＤＹ）の少なくとも一つのセグメント（ＣＳ）において前記壁部（ＣＷ）がねじれた形状を有する、工業用の凝縮器の構成要素（ＴＥ）であって、
前記本体（ＢＤＹ）の内部を水が循環し、
前記本体（ＢＤＹ）は、等級２のチタンで形成され、
前記内側面（ＩＳ）は、前記セグメント（ＣＳ）に沿って螺旋状に延びる少なくとも一つの溝を有し、かつ、前記溝は、湾曲弧状の縦断面形状を有し、
前記セグメント（ＣＳ）の前記外側面（ＯＳ）は、前記溝と一致するよう形成された湾曲弧状の縦断面形状を有し、
前記ねじれ形状の壁部（ＣＷ）によって、前記セグメントに沿って螺旋状に延びるドーム状の起伏と、前記本体の前記内側面（ＩＳ）の対応する前記溝と、を有する前記外側面（ＯＳ）が形成され、
前記外側面（ＯＳ）の前記ドーム状の起伏と、前記内側面（ＩＳ）の対応する前記溝とは、それぞれのピッチが同じで一致しており、
前記壁部（ＣＷ）は、前記少なくとも一つのセグメント（ＣＳ）の全体にわたって一定の厚さ（ＴＴ）を有し、前記厚さ（ＴＴ）は、前記構成要素（ＴＥ）の公称厚さであり、
前記外側面（ＯＳ）は、１８〜３０ミリメートルの直径（ＣＯＤ）を有し、かつ、前記溝は、３．５ミリメートル未満のピッチ（ＣＰ）と深さ（ＣＤ）を有し、かつ、１．５〜２．５の実指数で累乗された前記ピッチ（ＣＰ）の前記深さに対する比が、２４の閾値未満である、
工業用の凝縮器の構成要素（ＴＥ）。 A wall (CW) comprising a tubular body (BDY) at least partially defined by an inner surface (IS) and an outer surface (OS);
An industrial condenser component (TE), wherein the wall (CW) has a twisted shape in at least one segment (CS) of the body (BDY),
Water circulates inside the body (BDY),
The body (BDY) is formed of grade 2 titanium;
The inner surface (IS) has at least one groove extending helically along said segment (CS), and said grooves have a longitudinal section of the curved arc,
Wherein the outer surface of the segment (CS) (OS) may have a longitudinal section of the curved arc formed so as to match with the groove,
The outer surface (OS) having a dome-shaped undulation extending helically along the segment by the torsion-shaped wall (CW) and the corresponding groove in the inner surface (IS) of the body. Is formed,
The dome-shaped undulations of the outer side surface (OS) and the corresponding grooves of the inner side surface (IS) have the same pitch and coincide with each other,
The wall (CW) has a constant thickness (TT) throughout the at least one segment (CS), wherein the thickness (TT) is a nominal thickness of the component (TE). ,
The outer surface (OS) has a diameter (COD) of 18-30 millimeters , the groove has a pitch (CP) and depth (CD) of less than 3.5 millimeters, and A ratio of the pitch (CP) to the depth raised to a power of 0.5 to 2.5 is less than a threshold of 24;
Components of an industrial condenser (TE). 前記実指数が１．７である、請求項１に記載の構成要素。 The actual index is 1.7, component according to claim 1. 前記本体（ＢＤＹ）は、少なくとも前記セグメント（ＣＳ）において、１８〜２６ミリメートルの外径（ＣＯＤ）を有する、請求項１または２に記載の構成要素。 It said body (BDY) is Oite at least the segment (CS), having an outer diameter (COD) of 18 to 26 mm, component according to claim 1 or 2. 前記本体（ＢＤＹ）は、少なくとも前記セグメント（ＣＳ）において、２０〜２６ミリメートルの外径（ＣＯＤ）を有する、請求項３に記載の構成要素。 It said body (BDY) is Oite at least the segment (CS), having an outer diameter (COD) of 20 to 26 mm, component of claim 3. 前記本体（ＢＤＹ）は、少なくとも前記セグメント（ＣＳ）において、２０〜２３ミリメートルの外径（ＣＯＤ）を有する、請求項４に記載の構成要素。 It said body (BDY) is Oite at least the segment (CS), having an outer diameter (COD) of 20 to 23 mm, component according to claim 4. 前記本体（ＢＤＹ）は、少なくとも前記セグメント（ＣＳ）において、１８．９０、２２．０７または２５．２５ミリメートルの外径（ＣＯＤ）を有する、請求項３に記載の構成要素。 It said body (BDY) is Oite at least the segment (CS), having an outer diameter of 18.90,22.07 or 25.25 mm (COD), component of claim 3. 前記ピッチ（ＣＰ）は正確には２ミリメートルより大きい、請求項１〜６の何れか１項に記載の構成要素。 The pitch (CP) is exactly larger than 2 mm, component according to any one of claims 1-6. 前記ピッチ（ＣＰ）は３ミリメートル未満である、請求項１〜７の何れか１項に記載の構成要素。 The component according to any one of claims 1 to 7 , wherein the pitch (CP) is less than 3 millimeters. 前記深さ（ＣＤ）は０．０５〜０．６ミリメートルである、請求項１〜８の何れか１項に記載の構成要素。 The depth (CD) is 0.05 to 0.6 millimeters, component according to any one of claims 1-8. 前記深さ（ＣＤ）は０．１５ミリメートルより大きい、請求項９に記載の構成要素。 The depth (CD) is 0. 10. The component of claim 9 , wherein the component is greater than 15 millimeters. 前記壁部（ＣＷ）は、前記セグメント（ＣＳ）の少なくとも一部において、０．４〜１ミリメートルの厚さを有する、請求項１〜９の何れか１項に記載の構成要素。 The wall (CW) is Oite at least a portion of said segment (CS), having a thickness of 0.4 to 1 mm, component according to any one of claims 1-9. 前記壁部（ＣＷ）は、前記セグメント（ＣＳ）の少なくとも一部において、０．５ミリメートルの厚さを有する、請求項１１に記載の構成要素。 The wall (CW) is Oite at least a portion of said segment (CS), 0. The component of claim 11 , having a thickness of 5 millimeters. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の少なくとも一つの構成要素を備える熱交換器。   A heat exchanger comprising at least one component according to claim 1.
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