JPH01234796A - 管内凝縮型伝熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は清浄な環境で使用する凝縮器用伝熱管に係り、
特に長い管内で凝縮を効果的に起させる比較的大規模な
熱交換器用の伝熱管に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来、凝縮器用の伝熱管として最も優れたものの一つに
ローフインチューブ及びその類似品があり、これら−切
を含めて横型の多管式に構成されるのが通常である。

この場合、最上位のチューブは大変高い性能を示すが、
下方へ行くに従って上からの凝縮液で溝が埋められてし
まい、次第に性能が低下するという問題点がある。

前記のローフインチューブ等が空調、冷凍等の比較的規
模の小さいようとには広く使用されているが、石油乃至
化学プラントのような大規模な用途に使用されていない
のは、上記の理由によるものと考えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の従来技術による多管式凝縮器はすべて管の外面に
おいて凝縮を行なわせているが、本発明には、管の内面
で凝縮を行なわせるようにすると共に多管式に構成して
も容管の性能が全く低下せず、単一のローフインチュー
ブと同等の性能を発揮することの出来る凝縮器用伝熱管
を提供することを目的としてなされたものでその主な構
成は、円周の一部に平滑部を残し、残りの部分に管の軸
と直角に又は成る傾きを持たせて管の内面又は内外面に
溝付は加工するか、又はローレット加工を施し、平滑部
が凝縮液の通路となるように構成したことを特徴とする
ものである。

即ち、本発明は、従来のローフインチューブはその谷に
凝縮液が集中して滴下し、フィンの面上に凝縮する液膜
の厚みが常に薄く保たれるという原理に加えて、ローフ
インチューブとは反対に管の内面で凝縮を起させ、且つ
内面の一部に平滑部乃至管の長手方向の襞乃至溝を設け
て、凝縮液を前記平滑部、襞又は溝を通し排出させるよ
うに構成することにより、前述の問題点を解決しようと
するものであって、石油乃至化学プラント等の大規模プ
ラントの省エネルギ用の凝縮器を構成するための伝熱管
であり、主として外径が従来のローフインチューブの数
倍のものを対象とする。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図により説明する。

第１図は本発明伝熱管の基本的な構造を示す縦断面図、
第２図は左半に第１図のＡ−Ａ線（山部）断面、右手に
同じ＜Ｂ−Ｂａ（谷部）断面を示した図、第３図は第１
図Ｂ−Ｂ線断面の有半拡大図で、図中、１は管Ｔの素材
の未加工の部分である平滑部、２は山２ａと谷２ｂとか
ら成るＶ字形の溝に形成された溝部、３は管Ｔの端部の
未加工部で、管板に取付けるための平滑部であり、以上
により本発明の一例の伝熱管が構成される。

この実施例の伝熱管は、一定の厚みを有する管から加工
成型したものであって、特殊な芯金とローラ又は型を用
いて転造又は成型して得られる。

第３図において、４は凝縮した液滴で、矢印のように溝
部２の奥の狭い谷２ｂの方に毛細管現象により引き寄せ
られる。この液滴４は集合合体して管側中央部に示され
るような流れ５となり、矢印６のように下方へ流れて平
滑部１に集り、底流７となる。

尚、当然のことながら、管は若干傾斜して配置され、流
れ７は管端から排除される。

上記の伝熱管は多管式に組み立てられ、冷却水は管外を
管に対して直角の方向に流れ゛、熱交換を行なう。管下
端の平滑部は組み立ての際、バッフルプレートの孔を貫
通するときの受けともなり、また、曲がり易い管の曲が
り止めともなる。即ち、平滑部１がないと、管はベロー
ズのように自在に曲がってしまうのを、この平滑部１が
防止するのである。

第４図及び第５図に示すものは、前記の平滑部１を増加
し、補強効果を高めた伝熱管の実施例であって、第４図
は上下対称に平滑部１を設けたもので、強度はかなり向
上するが、その代り伝熱性能は若干低下する。一方、第
５図に示すものは、第４図のものとは別の製法により造
ったもので、板を予め半円形に且つ所要の加工を施した
ものを左右二つ合せにして、その合せ目をシーム溶接し
である。その製法を具体的に説明すると、金属板の両端
に適宜幅の平滑部１′を残し、その中間に長手方向に対
して直角に又は成る傾きを持たせて適宜ピッチの溝付け
を施すと共に、又は別工程で半円筒状に成型し、且つ、
両端の平滑部は適宜半径でほぼ直角の内方折曲部８，８
に形成し、以上の半円筒状のものの２個をそれらの折曲
部８，８を向い合せて一本の管状にし、その合せ目をシ
ーム溶接することによって形成される。

第５図の実施例では、上下の折曲部８の面積があるため
、伝熱面積が第１図、第４図のものより小さくなること
がない上に強度は遥かに向上する。

この管の両端にも円筒部３がついていることばいうまで
もない。

以上の例は、管の内外に溝を設けたものであるが、第６
図、第７図の例は、内面だけに溝を設けである。これは
ローフインチューブの裏返しに相当し、製法も類似して
いる。即ち、内面の溝２は特殊ロールによるねじ転造で
形成され、そのため両端の溝は次第に浅くなっている。

尚、凝縮液の通路となる平滑部１は、溝２の成形後、バ
イトにより切削加工される。これも主として大容量の凝
縮器を対象としているので、管の口径は大きく、従って
、上記の加工は容易に行なうことが出来る。

〔発明の作用及び効果〕

次に本発明の作用及び効果について説明する。

気体が垂直壁に凝縮する際の熱伝達率は下記の式（１）
で表される。

ここで、 ｈ＝熱伝達率　　　　　　　にｃａｌ／ｈｒ、ｒｒｒ、
”ｃλ；凝縮液の熱伝導率　　　Ｋｃａｌ／ｈｒ、ｍ、
”ｃＬ＝直立壁の長さ　　　　　ｍ ρ＝凝縮液の密度　　　　　ｋｇ／ｍ ｇ＝重力加速度　　　　　　ｍ／ｈｒ２μ＝凝縮液の粘
度　　　　　ｋｇ／ｍ、ｈｒｒ＝蒸発潜熱　　　　　　
　Ｋｃａｌ／ｋｇｔ＝上記と壁面との温度差　℃ 本発明における壁面は垂直ではないが、毛細管現象によ
り液は速やかに溝の奥に引かれるので。

溝の斜面の幅、第１図のＬを垂直壁の長さＬと見立てる
ことが出来る。そこでこの値を外径りと比較すると、図
の割合においてｌ／２５となる。

伝熱管の性能を評価するのに、水平な平滑管の外面の熱
伝達率と比較することがよく行なわれる。

このときの熱伝達率は式（１）の係数０．９４３を０．
７２５にし、ＬをＤに変えた式で求められる。いま、係
数の違いは０．９４３１０．７２５　＝　１．３であり
、ＬとＤとの違いによる効果は下記の通りである。

（−）ν’　＝２．２４ 次に溝付けによる伝熱面積の増加を１．９とすると、総
合効果は、 ■、３ｘｚ、ｚ４ｘｔ、９４ｓ、ｓ となる。即ち、外径りの水平平滑管の５．５倍の熱伝達
率となるのである。

ガソリンや溶剤等を対象とする場合は、むしろ管の内面
だけにねじ状の溝付けを行なった第６図のものが適し、
この場合のねじは高さを変えずにピッチを細かくして、
ローフインチューブのようにすることも出来る。また、
面積倍率を更に上記１．９倍の２倍にすることも出来、
総合効果は１１倍くらいにすることも可能である。

尚、上記においては７字型の溝について説明したが、面
の加工方法は溝に限らず、網目のローレット加工でもほ
ぼ同様の効果がある。

また、溝の方向を左右に半面ずつ若干斜めにして蒸気の
流れによって液の流れが加速されるようにすることもで
きる。

本発明は管内において凝縮を起させ、管外を冷却するた
め、海水、工業用水用としてはあまり適さない。

管を井桁に組めば、外面の清掃が可能であり、海水、工
業用水用として使用不可能というわけではないが２本発
明は主としてクリーンな環境における大型の凝縮器を対
象としており、その伝熱管として好適である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明伝熱
管の基本的な構造を示す縦断正面図、第２図は左半に第
１図のＡ−Ａｉ断面、左半に同じ＜Ｂ−Ｂ線断面を示し
た図、第３図は第１図Ｂ−Ｂ線断面の右手拡大図、第４
図及び第５図は別例の縦断側面図、第６図は更に他の別
例の縦断正面図、第７図は同じ＜Ｃ−Ｃｇ断面図である
。 Ｔ・・・管、１・・・平滑部、２・・・溝部、３・・・
管端部の平滑部、４・・・凝縮した液滴、５・・・流れ
、６・・・流れ方向の矢印、７・・・流れ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　管の円周の一部に平滑部を残し、残りの部分に該管
   の軸と直角に又は或る傾きを持たせて該管の内面又は内
   外面に溝付け加工するか、又はローレット加工を施し、
   平滑部が凝縮液の通路となるように構成したことを特徴
   とする管内凝縮型伝熱管。 ２　管の円周の１８０皮相対する位置において若干の平
   滑部を残し、残りの部分に該管の軸と直角に又は或る傾
   きを持たせて該管の内面又は内外面に溝付け加工するか
   、又はローレット加工を施し、何れか一方の平滑部が凝
   縮液の通路となるように構成したことを特徴とする管内
   凝縮型伝熱管。 ３　金属板の両端に適宜幅の平滑部を残し、その中間に
   長手方向に直角に又は或る傾きを持たせて適宜ピッチの
   溝付け加工を施し、且つ同時に又は別工程で半円形に成
   型し、前記両端の平滑部は適宜半径でほぼ直角に折り曲
   げた半円筒状部材の二つを向い合せて一本の管を形成し
   、その合せ目をシーム溶接して成ることを特徴とする管
   内凝縮型伝熱管。