JPH0158440B2 - - Google Patents
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- JPH0158440B2 JPH0158440B2 JP1786985A JP1786985A JPH0158440B2 JP H0158440 B2 JPH0158440 B2 JP H0158440B2 JP 1786985 A JP1786985 A JP 1786985A JP 1786985 A JP1786985 A JP 1786985A JP H0158440 B2 JPH0158440 B2 JP H0158440B2
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- JP
- Japan
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- tube
- cylindrical
- spiral
- heat transfer
- liquid
- 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
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- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、空気調和機の蒸発器などのように流
体の沸騰、蒸発を伴う熱交換器に使用する沸騰用
伝熱管に関するものである。
体の沸騰、蒸発を伴う熱交換器に使用する沸騰用
伝熱管に関するものである。
従来の技術
従来のこの種の沸騰用伝熱管は、例えば特開昭
54−116765号公報に示されているように、第４図
ａ，ｂおよび第５図に示すような構造になつてい
た。すなわち、伝熱管１の管軸に対して互いに逆
方向の傾き角をなす２つの三角形断面の螺旋条溝
２，３を伝熱管１の内壁に刻設することによつ
て、角錐状の突起４の列を多数形成して、伝熱管
１内を流れる沸騰液の核沸騰を促進していた。
54−116765号公報に示されているように、第４図
ａ，ｂおよび第５図に示すような構造になつてい
た。すなわち、伝熱管１の管軸に対して互いに逆
方向の傾き角をなす２つの三角形断面の螺旋条溝
２，３を伝熱管１の内壁に刻設することによつ
て、角錐状の突起４の列を多数形成して、伝熱管
１内を流れる沸騰液の核沸騰を促進していた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記従来の構成においては、伝
熱管１の内壁に刻設された突起４により管壁近傍
を流れる流体が乱され、また沸騰核が増すことか
ら、管内の熱伝達が促進される反面、この第４図
ａ，ｂおよび第５図に示すような構造では、管壁
近傍を流れる流体に管の内壁面に沿う旋回力を与
えることはできない。また管底部の液体を管頂部
へ引き上げようとする毛細管力は非常に小さくな
つてしまう。さらに、突起４が角錐状の形状であ
るため、第４図ａ，ｂおよび第５図に示すような
沸騰用伝熱管１の管内伝熱面積は、突起４のない
平滑管のそれと比較して、著しく増大することは
ない。以上の理由のため、従来の沸騰用伝熱管１
は平滑管と比較してあまり伝熱性能が向上してい
なかつた。
熱管１の内壁に刻設された突起４により管壁近傍
を流れる流体が乱され、また沸騰核が増すことか
ら、管内の熱伝達が促進される反面、この第４図
ａ，ｂおよび第５図に示すような構造では、管壁
近傍を流れる流体に管の内壁面に沿う旋回力を与
えることはできない。また管底部の液体を管頂部
へ引き上げようとする毛細管力は非常に小さくな
つてしまう。さらに、突起４が角錐状の形状であ
るため、第４図ａ，ｂおよび第５図に示すような
沸騰用伝熱管１の管内伝熱面積は、突起４のない
平滑管のそれと比較して、著しく増大することは
ない。以上の理由のため、従来の沸騰用伝熱管１
は平滑管と比較してあまり伝熱性能が向上してい
なかつた。
本発明は、上記従来の問題点を解消するもの
で、管内流体の旋回運動、壁面上の突起によつて
形成される細い螺旋溝による毛細管力、および伝
熱面積増大による伝熱促進効果を有効に利用し、
伝熱性能の優れた沸騰用伝熱管を提供することを
目的とするものである。
で、管内流体の旋回運動、壁面上の突起によつて
形成される細い螺旋溝による毛細管力、および伝
熱面積増大による伝熱促進効果を有効に利用し、
伝熱性能の優れた沸騰用伝熱管を提供することを
目的とするものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明は、管の内
壁面に多数の円柱状突起を突設し、かつこの円柱
状突起は螺旋状の列を多数形成し、この円柱状突
起を主流の上流方向に傾けたものである。
壁面に多数の円柱状突起を突設し、かつこの円柱
状突起は螺旋状の列を多数形成し、この円柱状突
起を主流の上流方向に傾けたものである。
作 用
この構成によれば、管の内壁に突設された多数
の円柱状突起が螺旋状の列を多数形成し、この円
柱状突起を主流の上流方向に傾けているため、前
記螺旋状の列の間には主流の上流方向に傾いたＵ
字形断面の螺旋溝が形成されることになり、した
がつて、管壁の近傍を流れる流体は傾いたＵ字形
の螺旋溝に沿つて管内を旋回して流れることにな
る。また、傾いたＵ字形の螺旋溝により毛細管力
が生じて、管底部の液体は管頂部へと引き上げら
れる。さらに、突起の形状が円柱状であり、かつ
その突起が多数突設されて螺旋状の列を多数形成
しているため、角錐状突起などの他の形状の突起
の場合として、管内の表面積を著しく増大させる
ことが可能となる。
の円柱状突起が螺旋状の列を多数形成し、この円
柱状突起を主流の上流方向に傾けているため、前
記螺旋状の列の間には主流の上流方向に傾いたＵ
字形断面の螺旋溝が形成されることになり、した
がつて、管壁の近傍を流れる流体は傾いたＵ字形
の螺旋溝に沿つて管内を旋回して流れることにな
る。また、傾いたＵ字形の螺旋溝により毛細管力
が生じて、管底部の液体は管頂部へと引き上げら
れる。さらに、突起の形状が円柱状であり、かつ
その突起が多数突設されて螺旋状の列を多数形成
しているため、角錐状突起などの他の形状の突起
の場合として、管内の表面積を著しく増大させる
ことが可能となる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
第１図ａ，ｂにおいて、５は円柱状突起で、こ
の円柱状突起５は、その中心線と管軸の交わる角
度α（矢印６で示すように流れる主流部の流れの
上流方向に作る角度）が鈍角となるように、伝熱
管７の内壁面に多数突設されており、かつこの円
柱状突起５の上面はそれが突設された平滑管の内
壁面の円筒面と同軸の円筒面の一部となつてい
る。またこれらの円柱状突起５は密に並べて円柱
状突起５の螺旋列８の多数管内に形成している。
したがつて、ある一つの円柱状突起５の螺旋例８
ａとその隣りの円柱状突起５の螺旋列８ｂの間に
は、主流の上流方向に傾いたＵ字形断面の螺旋溝
９が形成される。
の円柱状突起５は、その中心線と管軸の交わる角
度α（矢印６で示すように流れる主流部の流れの
上流方向に作る角度）が鈍角となるように、伝熱
管７の内壁面に多数突設されており、かつこの円
柱状突起５の上面はそれが突設された平滑管の内
壁面の円筒面と同軸の円筒面の一部となつてい
る。またこれらの円柱状突起５は密に並べて円柱
状突起５の螺旋列８の多数管内に形成している。
したがつて、ある一つの円柱状突起５の螺旋例８
ａとその隣りの円柱状突起５の螺旋列８ｂの間に
は、主流の上流方向に傾いたＵ字形断面の螺旋溝
９が形成される。
上記構成において、次にその作用を説明する。
円柱状突起５の螺旋列８は、その列間に主流の上
流方向に傾いたＵ字形断面の螺旋溝９を管内壁面
に多数形成するため、主流部の流体速度が小さい
場合には、第２図ａ，ｂに示すように円柱状突起
５の上面近くの液体は円柱状突起５と螺旋溝９に
沿つて矢印１０で示すように管内をゆるやかに旋
回しながら流れる。一方、主流部の流体速度が大
きい場合には、第３図ａ，ｂに示すように円柱状
突起５の上面近くの液体は螺旋溝９の中に流入せ
ず矢印６で示した主流の流れ方向とほぼ平行に螺
旋溝９の上部をすべるように流れる（その流れ方
向を矢印１１で示す）。その結果、螺旋溝９の中
には時計回りの循環渦１２ａが生じ、しかもその
循環渦１２ａは円柱状突起５の上面近くの流体、
すなわち管内主流部の液体に引きずられて螺旋溝
９内を矢印１２ｂで示すように流れていく。すな
わち、螺旋溝９内で循環運動している液体は循環
運動しながら、螺旋溝９に沿つて管内を旋回運動
することになる。循環渦１２ａの渦強さは、円柱
状突起５の中心線と管軸の交わる角度αが90゜よ
り大きいために、非常に強いものとなり、したが
つて伝熱面から螺旋溝９内の液体への熱伝達量は
非常に大きくなる。さらに、螺旋溝９の上部近傍
で螺旋溝９内の液体は主流部の液体と熱交換を行
うため、伝熱面から主流部の液体へ熱伝達量は非
常に大きい。このように、円柱状突起５の螺旋列
８を形成することにより、主流部の流れにかかわ
らず、管内壁面近傍の液体は管の内壁面に沿つて
旋回運動を行う。この結果、壁面近傍の流れが促
進され、熱伝達量が増大することになる。
円柱状突起５の螺旋列８は、その列間に主流の上
流方向に傾いたＵ字形断面の螺旋溝９を管内壁面
に多数形成するため、主流部の流体速度が小さい
場合には、第２図ａ，ｂに示すように円柱状突起
５の上面近くの液体は円柱状突起５と螺旋溝９に
沿つて矢印１０で示すように管内をゆるやかに旋
回しながら流れる。一方、主流部の流体速度が大
きい場合には、第３図ａ，ｂに示すように円柱状
突起５の上面近くの液体は螺旋溝９の中に流入せ
ず矢印６で示した主流の流れ方向とほぼ平行に螺
旋溝９の上部をすべるように流れる（その流れ方
向を矢印１１で示す）。その結果、螺旋溝９の中
には時計回りの循環渦１２ａが生じ、しかもその
循環渦１２ａは円柱状突起５の上面近くの流体、
すなわち管内主流部の液体に引きずられて螺旋溝
９内を矢印１２ｂで示すように流れていく。すな
わち、螺旋溝９内で循環運動している液体は循環
運動しながら、螺旋溝９に沿つて管内を旋回運動
することになる。循環渦１２ａの渦強さは、円柱
状突起５の中心線と管軸の交わる角度αが90゜よ
り大きいために、非常に強いものとなり、したが
つて伝熱面から螺旋溝９内の液体への熱伝達量は
非常に大きくなる。さらに、螺旋溝９の上部近傍
で螺旋溝９内の液体は主流部の液体と熱交換を行
うため、伝熱面から主流部の液体へ熱伝達量は非
常に大きい。このように、円柱状突起５の螺旋列
８を形成することにより、主流部の流れにかかわ
らず、管内壁面近傍の液体は管の内壁面に沿つて
旋回運動を行う。この結果、壁面近傍の流れが促
進され、熱伝達量が増大することになる。
また、主流の上流側方向に傾いたＵ字形断面の
細い螺旋溝９によつて、管底部の液体を管頂部へ
引き上げようとする毛細管力が生じる。したがつ
て、管底部に液体が溜まつて管頂部に液体が存在
しないということはなくなり、液膜を管内全面で
均一化しようとする力が作用することになる。こ
のため、液膜は薄くなり、熱伝達は促進される。
細い螺旋溝９によつて、管底部の液体を管頂部へ
引き上げようとする毛細管力が生じる。したがつ
て、管底部に液体が溜まつて管頂部に液体が存在
しないということはなくなり、液膜を管内全面で
均一化しようとする力が作用することになる。こ
のため、液膜は薄くなり、熱伝達は促進される。
さらに、突起５の形状を円柱状としているた
め、他の形状の突起（例えば、角柱、角錐、円錐
状等の突起）を用いた場合と比較して突起の表面
積を大きくすることが可能であり、また突起５ａ
を隣接する突起５ｂと接するように密に管の内壁
面に螺旋状に配列しても、各々の突起が重なり合
う部分は少なく、したがつて管内の伝熱に有効な
面積を著しく増大させることができる。このた
め、管内の熱伝達量は増大する。
め、他の形状の突起（例えば、角柱、角錐、円錐
状等の突起）を用いた場合と比較して突起の表面
積を大きくすることが可能であり、また突起５ａ
を隣接する突起５ｂと接するように密に管の内壁
面に螺旋状に配列しても、各々の突起が重なり合
う部分は少なく、したがつて管内の伝熱に有効な
面積を著しく増大させることができる。このた
め、管内の熱伝達量は増大する。
なお、円柱状突起５の中心線と管軸の交わる角
度αおよび円柱状突起５の大きさが各々の突起で
異なつていても、上記と同様の効果が得られる。
また、伝熱管７の内壁面に円柱状突起５の螺旋列
８を多数突設した後、管内にサンドブラスト処理
あるいはエツチング処理等を施して管の内表面を
粗面とすれば、伝熱面近傍の流れの乱れを一層増
大させることになり、伝熱性能はさらに増大する
ことになる。
度αおよび円柱状突起５の大きさが各々の突起で
異なつていても、上記と同様の効果が得られる。
また、伝熱管７の内壁面に円柱状突起５の螺旋列
８を多数突設した後、管内にサンドブラスト処理
あるいはエツチング処理等を施して管の内表面を
粗面とすれば、伝熱面近傍の流れの乱れを一層増
大させることになり、伝熱性能はさらに増大する
ことになる。
発明の効果
以上のように本発明の沸騰用伝熱管は、管の内
壁に多数の円柱状突起を突設し、かつ円柱状突起
は螺旋状の列を多数形成し、この円柱状突起を主
流の上流方向に傾けたものであるため、管壁近傍
を流れる流体に、円柱状突起の螺旋列の間に形成
される螺旋溝内での循環運動と管内壁に沿う旋回
運動を促し、かつ螺旋溝の毛細管力により管内の
液膜厚さを均一化し、しかも伝熱面積を増大させ
ることが可能となり、沸騰用伝熱管の伝熱性能を
著しく高めることができる。
壁に多数の円柱状突起を突設し、かつ円柱状突起
は螺旋状の列を多数形成し、この円柱状突起を主
流の上流方向に傾けたものであるため、管壁近傍
を流れる流体に、円柱状突起の螺旋列の間に形成
される螺旋溝内での循環運動と管内壁に沿う旋回
運動を促し、かつ螺旋溝の毛細管力により管内の
液膜厚さを均一化し、しかも伝熱面積を増大させ
ることが可能となり、沸騰用伝熱管の伝熱性能を
著しく高めることができる。
第１図ａ，ｂは本発明の一実施例を示す沸騰用
伝熱管の縦断面図および半截横断面図、第２図
ａ，ｂおよび第３図ａ，ｂは同伝熱管の要部拡大
縦断面図および斜視図、第４図ａ，ｂは従来の沸
騰用伝熱管の縦断面図および半截横断面図、第５
図は同伝熱管の要部拡大斜視図である。 ５……円柱状突起、７……伝熱管、８……螺旋
列、９……螺旋溝。
伝熱管の縦断面図および半截横断面図、第２図
ａ，ｂおよび第３図ａ，ｂは同伝熱管の要部拡大
縦断面図および斜視図、第４図ａ，ｂは従来の沸
騰用伝熱管の縦断面図および半截横断面図、第５
図は同伝熱管の要部拡大斜視図である。 ５……円柱状突起、７……伝熱管、８……螺旋
列、９……螺旋溝。
Claims (1)
- １ 管の内壁面に多数の円柱状突起を突設し、か
つこの円柱状突起は螺旋状の列を多数形成し、こ
の円柱状突起を主流の上流方向に傾けた沸騰用伝
熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1786985A JPS61175486A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 沸騰用伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1786985A JPS61175486A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 沸騰用伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175486A JPS61175486A (ja) | 1986-08-07 |
| JPH0158440B2 true JPH0158440B2 (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=11955676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1786985A Granted JPS61175486A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 沸騰用伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61175486A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6067712A (en) * | 1993-12-15 | 2000-05-30 | Olin Corporation | Heat exchange tube with embossed enhancement |
| EP1194712B1 (de) * | 1999-07-14 | 2004-09-29 | FITR Gesellschaft für Innovation im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar m.b.H. | Rohrleitungen und leitungselemente zum transportieren fliessfähiger medien |
| YU12904A (sh) | 2002-06-10 | 2005-09-19 | Wolverine Tube Inc. | Cev za prenos toplote i postupak i alat za njenu proizvodnju |
| US8573022B2 (en) | 2002-06-10 | 2013-11-05 | Wieland-Werke Ag | Method for making enhanced heat transfer surfaces |
| US7311137B2 (en) | 2002-06-10 | 2007-12-25 | Wolverine Tube, Inc. | Heat transfer tube including enhanced heat transfer surfaces |
| EP1538415A1 (de) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | Balcke-Dürr GmbH | Strömungskanal |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP1786985A patent/JPS61175486A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61175486A (ja) | 1986-08-07 |
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