JPH0942881A - 凝縮促進型内面溝付伝熱管 - Google Patents
凝縮促進型内面溝付伝熱管Info
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- JPH0942881A JPH0942881A JP19823795A JP19823795A JPH0942881A JP H0942881 A JPH0942881 A JP H0942881A JP 19823795 A JP19823795 A JP 19823795A JP 19823795 A JP19823795 A JP 19823795A JP H0942881 A JPH0942881 A JP H0942881A
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Abstract
伝熱管を提供する。 【解決手段】 冷媒に非共沸冷媒を用いた凝縮促進型の
内面溝付伝熱管において、内面溝のリード角を25度以上
とする。 【効果】 内面溝のリード角が25度以上と大きい為、溝
内の冷媒液膜が充分に攪拌されて、非共沸冷媒の気液界
面での濃度差が低減し、その為拡散抵抗や熱抵抗が減じ
て管内凝縮熱伝達率が向上する。
Description
た、凝縮促進型の内面溝付伝熱管に関し、ルームエアコ
ン等の空調機用伝熱管等に使用される。
の熱交換器に使用される伝熱管は、管内にフレオンガス
(フレオンは炭化水素のフルオルクロル置換体類に対す
るデュポン社の商品名)等の冷媒を流し、前記冷媒を蒸
発又は凝縮させて管外を流れる流体との間で熱交換を行
うものである。前記伝熱管には、図6イに示すように、
内面に微細な螺旋状の溝20を多数形成して伝熱特性を高
めた内面溝付伝熱管が多用されている(図6イで溝部分
は展開図で示してある)。この内面溝付伝熱管10には、
種々の溝形状のものが提案されている(特開昭60−1421
95号等)が、溝20の向きと管軸とのなすリード角θは、
通常20度付近に設計されている。図6ロは、螺旋溝の斜
視図である。図で20は螺旋溝、21は溝の山部である。と
ころで、冷媒には、従来よりフレオンR22、R12が用い
られているが、これらはオゾン層を破壊する為、環境保
全の上から全廃する計画が進められている。フレオンR
22、R12の代替品には、オゾン層に影響を及ぼさないフ
レオンR32、R134a、R125 等が挙げられている。特に
これら冷媒を混合した [R32/R134a/R125]や [R32
/R125]等の混合冷媒は、従来のフレオンR22等に近い
冷却能力を有し、しかも不燃性の為、代替品として高い
評価を得ている。
媒とがあり、前記の [R32/R134a/R125]や [R32/
R125]等の混合冷媒はともに非共沸冷媒である。共沸冷
媒は、液化開始温度(露点)と液化終了温度(沸点)と
が同一で、単一冷媒と同じ挙動を示すので特に問題はな
いが、非共沸冷媒は、液化開始温度と液下終了温度が異
なる為、凝縮の場合は、気液界面で、高沸点成分が多く
凝縮し、低沸点成分が気相側に濃縮される。この濃度差
が拡散抵抗や熱抵抗を惹起して、凝縮熱伝達率を低下さ
せる。蒸発の場合も同様の現象が起きて、蒸発熱伝達率
が低下する。前記濃度差を低減する方法として、蒸発の
場合に対しては、溝の山部に切込みを設けて沸騰を促進
させる方法が知られている(特平1-317637号)。又凝縮
の場合に対しては、溝の山部にハイフィンを一定のピッ
チで設けて、乾き度の高い領域で冷媒の流れを乱して凝
縮を促進する方法が提案されている(特開平6-307787号
等)。
ィンを設けて凝縮を促進する方法は、乾き度の高い領域
では冷媒の多くが蒸気であり、蒸気は体積流速が大きい
為、管内圧力損失が増加し、その結果消費電力が増大す
るという問題があった。このようなことから、本発明者
等は、非共沸冷媒を用いた内面溝付伝熱管の凝縮熱伝達
率について研究を行い、凝縮熱伝達率には、内面溝のリ
ード角が大きく影響することを知見し、更に研究を重ね
て本発明を完成させるに至った。本発明の目的は、圧力
損失を増加させずに、凝縮熱伝達率を向上させ得る、非
共沸冷媒を用いた凝縮促進型内面溝付伝熱管を提供する
ことにある。
冷媒に非共沸冷媒を用いた凝縮促進型の内面溝付伝熱管
において、内面溝のリード角が25度以上であることを特
徴とする凝縮促進型内面溝付伝熱管である。
ード角θを25度以上にしたので、溝内の液膜が充分に攪
拌されるようになり、溝内の冷媒の濃度差が低減して凝
縮熱伝達率が向上する。又本発明では、溝の山部にハイ
フィンを設けないので、圧力損失が低く抑えられ、少な
い電力消費量で、高い凝縮熱伝達率が得られる。本発明
において、リード角θを25度以上に限定した理由は、リ
ード角が25度未満では溝内の冷媒液膜が充分に攪拌され
ず、冷媒内の濃度差が低減しない為である。尚、本発明
の内面溝付伝熱管に単一冷媒(共沸冷媒)を流しても、
単一冷媒は、溝内の冷媒液膜に濃度差が生じない為、内
面溝のリード角を大きくした効果は現れない。
明する。図1は、本発明の内面溝付伝熱管の溝形状の態
様を示す部分切欠き図である。図で10は内面溝付伝熱管
で、管10の内面に螺旋状の溝20が形成されたものであ
る。螺旋溝20の方向と軸方向とのなすリード角θは45°
に形成されている(図1で溝部分は展開図で示してあ
る)。本発明の内面溝付伝熱管は、素管をフローティン
グプラグ引きする等の通常の製法により製造することが
できる。図4に示すように、内面溝の向きが変化したよ
うな特殊形状の内面溝付伝熱管は、例えば、条の一面に
溝を形成し、この条を溝形成面を内側にしてロールフォ
ーミングにより管状に成形し、端部を溶接する方法によ
り製造できる。
〜0.35mmであることを特徴とする請求項1記載の内面溝
付伝熱管である。溝の深さが0.15mm未満では液膜が溝の
フィンを越えて流れるようになり、液膜が充分攪拌され
なくなる。又0.35mmを超えると圧力損失が増加する傾向
を示す。従って溝の深さは0.15mm〜0.35mmにするのが好
ましい。
る。 (実施例1)外径 7.0mmφの銅管の内面に、螺旋溝をフ
ローティングプラグ法により形成して、有効長さ4mの
内面溝付伝熱管を作製した。螺旋溝の深さ(山部の高
さ、図6ロのH)は0.25mm、溝数は50とした。リード角
は種々に変化させた。
内凝縮熱伝達率を図2に示す装置を用いて測定した。図
2に示す装置は、テストセクションが内管と外管の二重
管式になっており、内管として内面溝付伝熱管10をセッ
トし、内面溝付伝熱管10内に冷媒を流し、内面溝付伝熱
管10と外管30との間の環状間隙部31に冷却水を所定量流
し、このときの冷却水の上昇温度(T2 −T1)から管内
凝縮熱伝達率を測定する装置である。内面溝付伝熱管10
の入口と出口の冷媒の平均凝縮飽和温度は48℃に、入口
の過熱度は35℃に、出口の過冷却度は5℃にそれぞれ制
御した。前記制御は、前記装置に具備された蒸発器40、
圧縮機41、膨張弁42を調節することにより行った。冷媒
には、非共沸冷媒のフレオンR407C、又はR22を用い
た。フレオンR407Cは、フレオンR32、R134a、R125
を、23:52:25の重量比で混合した [R32/R134a/R12
5]の混合冷媒である。内面溝付伝熱管内の冷媒流速は、
エアコン等で通常使用される 200kg/m2sec. とした。結
果を図3に示す。
合は、管内凝縮熱伝達率はリード角が18°のところでピ
ーク値(4.1kw/m2k) を示し、その後漸減する。冷媒がR
407Cの場合は、管内凝縮熱伝達率はリード角が20°〜30
°のところで急上昇し、30°を超えたあたりから漸増す
る。R407Cの管内凝縮熱伝達率は、リード角18°ではR
22のピーク値より24%も低い。しかしリード角25°では
10%低く、リード角40°では3%低いだけとなる。即
ち、代替品のR407Cを用いても、リード角を25°以上に
することにより、従来のR22の冷媒とほぼ同等の熱伝達
率が得られる。
リード角θが25°以上の螺旋溝をフローティングプラグ
法により形成して内面溝付伝熱管を製造した。溝数は50
とした。リード角と溝深さは種々に変化させた。
は、実施例1と同じ方法により内面溝付伝熱管を製造し
た。
高さ 0.3mmのハイフィンを形成した他は、比較例1と同
じ方法により内面溝付伝熱管を製造した。
縮熱伝達率を実施例1と同じ方法により測定した。冷媒
にはR407Cを用いた。結果を表1に示す。
o.1〜6)は、いずれも管内凝縮熱伝達率が高かった。こ
れは溝内の冷媒液膜が十分攪拌され、濃度差が減少した
為である。特にリード角が大きく、又溝の深い(山部の
高い)ものは管内凝縮熱伝達率が高い値を示した。但
し、溝が深いものは圧力損失が幾分増加した。これに対
し、比較例品のNo.7,8は、リード角が小さかった為、管
内凝縮熱伝達率が低下した。又No.9は、溝の山部にハイ
フィンを形成した為に、管内凝縮熱伝達率は向上した
が、圧力損失が著しく増加した。
外径が6.0mm の内面溝付伝熱管を製造した。この内面溝
付伝熱管の溝形状は、溝の向きを途中で変化させたもの
である。この内面溝付伝熱管は、銅条の片面に溝を形成
し、この銅条を、溝形成面を内側にしてロールフォーミ
ング加工により管状に成形し、縁端部を溶接して製造し
た。リード角は40度以上、溝深さは0.25mm、溝数は50に
した。得られた内面溝付伝熱管について、実施例1と同
じ方法により管内凝縮熱伝達率を、冷媒流速を種々に変
化させて測定した。冷媒にはR407Cを用いた。比較の
為、溝深さ、溝数が同じで、リード角が20度の内面溝付
伝熱管を作製し(図4ニ)同様の測定を行った。結果を
図5に示す。
以上の本発明例品イ〜ハは、リード角が20°の比較例品
ニに較べて管内凝縮熱伝達率が高い値を示した。管内凝
縮熱伝達率は、リード角θが大きい程、冷媒流速が速い
程高い値を示した。このように、本発明の内面溝付伝熱
管は、種々の溝形状において、優れた管内凝縮熱伝達率
が得られるものである。
の混合冷媒について説明したが、本発明の伝熱管は、
[R32/R125]等の他の混合冷媒を用いても、冷媒が非
共沸冷媒であれば、同様の効果が得られるものである。
又本発明の伝熱管は、蒸発型の伝熱管として用いること
も可能である。
媒を用いた、凝縮促進型の内面溝付伝熱管は、内面溝の
リード角が25度以上と大きい為、溝内の冷媒液膜が充分
に攪拌されて、非共沸冷媒の気液界面での濃度差が減少
し、その為拡散抵抗や熱抵抗が減じて管内凝縮熱伝達率
が向上する。又本発明では、溝の山部にハイフィンを設
けたりしないので、圧力損失の増大を招くことがなく、
電力消費量を少なくできる。更にオゾン層を破壊しない
非共沸冷媒が使用できる。依って、工業上顕著な効果を
奏する。
図である。
る。
内凝縮熱伝達率との関係図である。
熱管の冷媒流速と管内凝縮熱伝達率との関係図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 冷媒に非共沸冷媒を用いた凝縮促進型の
内面溝付伝熱管において、内面溝のリード角が25度以上
であることを特徴とする凝縮促進型内面溝付伝熱管。 - 【請求項2】 溝の深さが0.15mm〜0.35mmであることを
特徴とする請求項1記載の凝縮促進型内面溝付伝熱管。
Priority Applications (1)
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JP7198237A JP2997189B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | 凝縮促進型内面溝付伝熱管 |
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JP7198237A Expired - Lifetime JP2997189B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | 凝縮促進型内面溝付伝熱管 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2997189B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101132687B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2012-04-02 | (주)파워엔지니어링 | 발전소 연소가스 중의 산소농도 측정장치 |
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KR101450648B1 (ko) * | 2013-08-08 | 2014-10-15 | 주식회사 모레코 | 냉방기의 응축촉진장치 |
-
1995
- 1995-08-03 JP JP7198237A patent/JP2997189B2/ja not_active Expired - Lifetime
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