JPH07270088A - 蒸気凝結用熱交換パイプ及びその製造方法 - Google Patents
蒸気凝結用熱交換パイプ及びその製造方法Info
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Abstract
るための改善。 【構成】 純物質または混合物の蒸気をパイプ外面上に
凝縮させるため外面に環状またはラセン状に循環するリ
ブ2を有する金属製熱交換パイプ1であって、リブ2が
均一なリブ高さHで連続的に延び、リブフランク4に
は、相互に離隔された凹みが、構成されていることと、
純物質または混合物の蒸気をパイプ外面上に凝縮させる
ため外面に軸線方向へ延びるリブを有する金属製熱交換
パイプであって、リブ2が均一なリブ高さHで連続的に
延び、リブフランク4には、相互に離隔された凹みが構
成されていることと、圧延操作によって材料をパイプ壁
から外方へ押し出してリブ材料を形成して、ラセン状に
延びるリブを圧延加工し、平滑パイプを内部の圧延リー
マによって支持する形式のものにおいて、リブ2を形成
後、圧延デスクによってリブフランク4に凹みを加工す
る。
Description
レアンブルに記載の金属製熱交換パイプに関する(例え
ば、ドイツ特許2731476参照)。
し(リブ材料から)突出するエッジと理解される。“凹
エッジ”は、表面に対して内側にあるエッジである(図
1a/1b参照)。この場合、この定義の意味におい
て、エッジの横断面が直線で形成されるか曲線で形成さ
れるかは問題ではない。
術およびエネルギー技術の多くの領域に現れる。この場
合、純物質または混合物の蒸気は、凝結エンタルピーの
奪取によって、蒸気状態から液状態に完全にまたは部分
的に移行される。
れる。工業において、凝結器(液化器)は、概ね、水平
な管束・熱交換器として構成され、蒸気は、パイプ外面
またはパイプ内面において凝結される。多くの気化器
は、蒸気の凝結によって加熱される。上記気化器は、水
平にも垂直にも配置できる。
殊な構造体(一般に、リブ、波状リブ、ピラミッド状隆
起)を設けることができる。上記構造体は、パイプ軸線
の方向へ、パイプ軸線に垂直にまたは別の角度に構成で
きる。上記構造体は、蒸気側において、表面の拡大に役
立つ。特殊な構造体を使用すれば、更に、表面効果が得
られる。湾曲した相境界面(メニスカス)の変化にもと
づき、凸の外方へ湾曲した表面範囲では、凝結フィルム
が薄くなり、従って、伝熱が局部的に強化される。凝結
は、本質的に、最も強く凸に湾曲したリブ先端において
起きる。例えば、横方向リブを有する水平なパイプの場
合、生じた凝結物は、表面張力によってリブ底に引っ張
られ、次いで、重力にもとづき下方へ滴下する。
状を有するリブ付パイプが開発された(例えば、上記の
ドイツ特許2.731.476参照)。更に、リブ密度
は、ますます増大しつつある。しかしながら、毛管効果
にもとづき且つ毛管効果に起因する凝結物による表面閉
塞にもとづきリブ中間スペースに拘束される凝結物量が
増加するので、リブ密度の増大による伝熱強化には限界
がある。
く、多数の凸エッジを形成する(例えば、ドイツ公開
1.501.655/ヨーロッパ公開0.206.64
0参照)。この実施例の場合、伝熱強化は、ノッチの所
定の微細さによって制限される。即ち、ノッチを更に縮
小すれば、ノッチ内に拘束される凝結物量が増加する。
る(例えば、アメリカ特許4.245.695)。リブ
先端および隆起エッジにおいて、フィルム厚は縮小され
る。しかしながら、ピラミッドは、過度に密に並置して
はならない。なぜならば、さもないと、凝結物がピラミ
ッドの間に拘束されるからである。
(例えば、ドイツ特許2.758.527に記載のY字
状リブまたはドイツ特許3.332.282に記載の3
つの先端を有するリブ)。しかしながら、この技術の場
合、有効リブ間隔が減少するので、毛管力による凝結物
拘束に鑑みて好ましくない。
は、フィルム厚縮小のためできる限り大きい凸エッジ長
さが生じ、凝結物拘束の回避のため各リブ間に十分な間
隔が保持されるよう、上述の種類の熱交換パイプを改良
することにある。
び縦方向へリブを設けたパイプにおいて、本発明にもと
づき、均一のリブ高さHを有する連続のリブを構成し、
リブフランクに相互に離隔された凹みを構成することに
よって、解決される。
エッジ長さが著しく増大される。リブ中心にはウェブが
形成されるので、リブの両側に上記凹みを設置できる。
幾何学的パラメータを正しく選択すれば、本発明にもと
づき、別の公知の方法(例えば、上記のドイツ公開1.
501.655/ヨーロッパ公開0.206.640参
照)よりも著しく多数の凸エッジを形成できる。本発明
の好ましい実施例にもとづき、横方向リブ付パイプにも
縦方向リブ付パイプにも、リブ長さ1cm当り4−30
の凹みが設けてある。
リブ高さHの20−80%の深さを有し、リブ先端から
リブ底の方向へ延びる。
できる。即ち、凹みは、リブフランクに平行に見て球
形、半円形、半楕円形、長方形、台形または三角形の縦
断面を有することができ、この場合、横断面は、リブフ
ランクに垂直に見て長方形、三角形、円形、台形または
変形であってよい。リブフランクの異なる高さに少なく
とも2列の凹みを設ければ、凹みの作用をさらに向上で
きる。
様に構成でき、即ち、本発明にもとづき、1つのリブの
双方のリブフランクの凹みは、それぞれ、相互に同列に
または相互にずらして配置されている。上記パラメータ
の組合せによって、特に、1つのリブの双方のリブフラ
ンクの凹みが、それぞれ、異なる縦断面形状または横断
面形状を有する場合およびまたは異なるピッチTで配置
されている場合に、リブフランクのために異なる構造体
を形成できる。1インチ当り10−80のリブ高さH=
0,5ー1,7mmのリブを有するリブ付パイプに本発
明に係る凹みを設けるのが特に好ましい。
生ずるようリブ先端を押し潰した場合、本発明にもとづ
き構成した熱交換パイプは、気化器パイプ(外部気化)
にも適する。
ンを設けたリブフランクとパイプ内面の異なる構造体と
を組合せることを提案する。この場合、ラセン状内側リ
ブを内面に設けるのが好ましい。別の実施例にもとづ
き、外側リブのリブ底のラセンと同一のピッチ角度また
は異なるピッチ角度で延びる波形状を内面に設ける。こ
の実施例の変更例として、内面に設けた波形状を断続的
に構成できる。内側リブまたは波形状にもパタンを設け
れば、更に改善がなされる。
る一体のリブを外面に有する本発明に係る熱交換パイプ
を製造する方法に関する。本発明に係る方法は、請求項
17のプレアンブルに記載の方法から出発して、リブの
成形後、パタンを設けた少なくとも1つの圧延ディスク
によってリブフランクに凹みを加工することを特徴とす
る。
または”は、パイプを軸線方向へ摺動すると同時に回転
するか否かに関する。リブフランクの異なる高さに凹み
を有する熱交換パイプの製造には、請求項18の方法が
適し、リブ先端を押し潰した熱交換パイプの製造には、
請求項19の方法が適し、ラセン状に循環するリブを内
面に有する熱交換パイプの製造には、請求項20の方法
が適する。
する。図3に、リブ2が外面上にラセン状に延び、上記
リブの間にミゾ3を構成した一体のリブ付パイプ1を模
式的に示した。リブ2は、均一の高さHを有する。リブ
フランク4には、凹み5が加工してある。図示の実施例
の場合、上記凹みは、それぞれ、リブ先端2´からリブ
底2〃まで延びる。凹み5のピッチ(心心距離)をTで
示した。
に示した装置を使用して圧延操作(アメリカ特許1.8
65.575/3.327.512参照)によって行な
う。圧延工具7およびパタンを備えた少なくとも1つの
後段の圧延ディスク8を組込んだn=3の工具ホルダ6
(図4には1つの工具ホルダのみを示した)からなる装
置を使用する。しかしながら、4つまたはより多数の工
具ホルダ6を使用できる。工具ホルダ6は、リブ付パイ
プの周面にそれぞれα=360°だけずらして配置され
ている。工具ホルダ6は、半径方向へ送ることができ
る。工具ホルダ自体は、位置不動のロールヘッド(図示
してない)に設けてある(別の実施例の場合は、ロール
ヘッドを回転し、パイプを単に軸線方向へ摺動させ
る)。
プ1´は、周面に配置され駆動される圧延工具7によっ
て回転される。この場合、圧延工具7の軸線は、パイプ
軸線に対して傾斜している。圧延工具7は公知の態様
で、矢印方向へ増大する径を有し並置された複数の圧延
ディスク9・9…からなる。中心に配置された圧延工具
7は、平滑パイプ1´の管壁から、ラセン状に循環する
リブ2を形成する。この場合、平滑パイプ1´は、パタ
ンを有する圧延リーマ10によって支持される。かくし
て、同時に、パイプ内面に、ラセン状に循環するリブ1
1が生ずる。
・12…をリブフランク4に食い込ませることによっ
て、得られる(図5)。凹み5の回転によって、凹み5
の底に、材料突起が生ずる。
A,B−Bに沿う)凹み5の可能な縦断面形状および横
断面形状を示した。
図8bに、凹み5のずれた配置を示した(双方のリブフ
ランク4上のピッチは同一の場合)。図8cに、凹み5
の異なるピッチT1およびT2の配置を示した。
る2列の凹み5a,5b(異なるピッチT1およびT
2)を示した。このためには、図4の圧延工具7におい
て、2つのパタン付圧延ディスク8が必要である。この
場合、下列の凹み5aは、径が比較的大きく厚さが比較
的薄い第1圧延ディスク8によって形成され、上列の凹
み5bは、径が小さく巾が大きい第2圧延ディスクによ
って形成される。
リブ/インチ(リブピッチt=0,64mm)、リブ高
さH=1mmおよび平均リブ厚さ0,25mmの本発明
に係る(内面平滑な)リブ付パイプ1を製造した。パタ
ン付圧延ディスク8は、リブフランク4に、巾約0,0
6mmのほぼ半楕円形の凹み5をピッチT=0,6mm
で形成する。
実験において、伝達エネルギーは、同一寸法であるがパ
タンのないリブ付パイプに対して約30%増大すること
が判った。パタン付リブフランクの本発明に係る用途
は、特に、パタン外面における冷媒蒸気(純物質および
混合物)の液化に拡張される。
アを使用することもできる。アンモニアは、高い表面張
力を有するので、リブフランクにパタンを加工した本発
明に係るリブ付パイプは、アンモニアに特に適する。パ
タン付フランクを有するリブ付パイプは、同様に、水蒸
気の凝結にも使用できる。このパイプは、更に、プロセ
ス技術において生ずる如き炭化水素蒸気または混合物に
適する。
行されるので、フィルム厚縮小のため、できる限り大き
い凸エッジ長さを得、凝結物拘束の回避のため各リブ間
に十分な間隔が保持される熱交換パイプとなる。
ある。
図面である。
る。
各種配置を示す図面である。
明に係る凹みの図面である。
Claims (20)
- 【請求項1】 純物質または混合物の蒸気をパイプ外面
上に凝結させるため外面に環状またはラセン状に循環す
るリブ(2)を有する金属製熱交換パイプ(1)であっ
て、リブ(2)が、フィルムを薄くするため凸のエッジ
を有する形式のものにおいて、リブ(2)が、均一なリ
ブ高さHで連続的に延び、リブフランク(4)には、相
互に離隔された凹み(5)が構成されていることを特徴
とする熱交換パイプ。 - 【請求項2】 純物質または混合物の蒸気をパイプ外面
上に凝結させるため外面に軸線方向へ延びるリブ(2)
を有する金属製熱交換パイプ(1)であって、リブ
(2)が、フィルムを薄くするため凸のエッジを有する
形式のものにおいて、リブ(2)が、均一なリブ高さH
で連続的に延び、リブフランク(4)には、相互に離隔
された凹み(5)が構成されていることを特徴とする熱
交換パイプ。 - 【請求項3】 リブ長さ1cm当り4−30の凹み
(5)が設けてあることを特徴とする請求項1または2
の熱交換パイプ。 - 【請求項4】 凹み(5)が、リブ高さHの20−80
%の深さを有し、リブ先端(2´)からリブ底(2〃)
の方向へ延びることを特徴とする請求項1−3の1つま
たは複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項5】 凹み(5)が、リブフランク(4)に平
行に見て球形、半円形、半楕円形、長方形、台形または
三角形の縦断面を有することを特徴とする請求項1−4
の1つまたは複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項6】 凹み(5)が、リブフランク(4)に垂
直に見て長方形、三角形、円形、台形またはひし形の横
断面を有することを特徴とする請求項1−5の1つまた
は複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項7】 少なくとも2列の凹み(5)が、リブフ
ランク(4)の異なる高さに延びていることを特徴とす
る請求項1−6の1つまたは複数に記載の熱交換パイ
プ。 - 【請求項8】 1つのリブ(2)の双方のリブフランク
(4)の凹み(5)が、それぞれ、相互に同列にまたは
相互にずらして配置されていることを特徴とする請求項
1−7の1つまたは複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項9】 1つのリブ(2)の双方のリブフランク
(4)の凹み(5)が、異なる縦断面形状または横断面
形状を有し、およびまたは、異なるピッチTで配置され
ていることを特徴とする請求項1−8の1つまたは複数
に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項10】 該熱交換パイプが、1インチ当り10
−80のリブ高さH=0,5−1,7mmのリブ(2)
を有することを特徴とする請求項1,3−9の1つまた
は複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項11】 リブ先端(2´)が、押し潰されてい
ることを特徴とする請求項1−10の1つまたは複数に
記載の熱交換パイプ。 - 【請求項12】 パイプ(1)の内面には、パタンが設
けてあることを特徴とする請求項1−11の1つまたは
複数に記載の熱交換パタン。 - 【請求項13】 該熱交換パイプが、ラセン状に延びる
内側リブ(11)を有することを特徴とする請求項12
の熱交換パイプ。 - 【請求項14】 内面には、外側リブ(2)のリブ底の
ラセンと同一のまたは異なるピッチ角で延びる波形状を
有することを特徴とする請求項12の熱交換パイプ。 - 【請求項15】 内面に設けた波形状が、断続的である
ことを特徴とする請求項14の熱交換パイプ。 - 【請求項16】 内側リブ(11)または波形状が構成
されていることを特徴とする請求項13,14/15の
1つまたは複数に記載の熱交換パイプ。 - 【請求項17】 請求項1,3−10の1つまたは複数
に記載の熱交換パイプの製造法であって、下記操作工程
を実施する、即ち、a)圧延操作によって材料をパイプ
壁から外方へ押し出してリブ材料を形成して、平滑なパ
イプ(1´)の外表面にラセン状に延びるリブ(2)を
圧延加工し、得られたリブ付パイプ(1)を圧延力によ
って回転させ、およびまたは、対応するリブ(2)に対
応してずらし、さもなければ未変形の平滑パイプ(1
´)から漸増する高さのリブ(2)を加工し、b)平滑
パイプ(1´)を内部の圧延リーマ(10)によって支
持する形式のものにおいて、下記操作工程、即ち、c)
リブ(2)の成形後、パタンを有する少なくとも1つの
圧延ディスク(8)によってリブフランク(4)に凹み
(5)を加工することを特徴とする熱交換パイプの製造
方法。 - 【請求項18】 請求項17の方法であって、請求項7
の熱交換パイプ(1)を製造する形式のものにおいて、
パタンを有し径Dの異なる圧延ディスク(8)によって
リブフランク(4)に凹み(5)を加工することを特徴
とする熱交換パイプの製造方法。 - 【請求項19】 請求項17または18の方法であっ
て、請求項11の熱交換パイプ(1)を製造する形式の
ものにおいて、少なくとも1つの工程において、半径方
向圧力によってリブ先端(2´)を加工することを特徴
とする熱交換パイプの製造方法。 - 【請求項20】 請求項17−19の1つまたは複数に
記載の方法であって、請求項13の熱交換パイプ(1)
を製造する形式のものにおいて、パタンを有する圧延リ
ーマ(10)によって平滑パイプ(1´)を支持するこ
とを特徴とする熱交換パイプの製造方法。
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