JPH10238982A - 蒸発器用伝熱管 - Google Patents

蒸発器用伝熱管

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JPH10238982A
JPH10238982A JP3826097A JP3826097A JPH10238982A JP H10238982 A JPH10238982 A JP H10238982A JP 3826097 A JP3826097 A JP 3826097A JP 3826097 A JP3826097 A JP 3826097A JP H10238982 A JPH10238982 A JP H10238982A
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JP
Japan
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heat transfer
tube
fins
transfer tube
evaporator
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Pending
Application number
JP3826097A
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English (en)
Inventor
Kotaro Tsuri
弘太郎 釣
Hidemitsu Kameoka
秀光 亀岡
Takeshi Nishizawa
武史 西澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伝達特性、およびコストパフォーマンスに
優れた、吸収式冷凍機などの蒸発器に好適な伝熱管を提
供する。 【解決手段】 外周面に複数のフィンが螺旋状に形成さ
れた蒸発器用伝熱管において、前記フィンの高さが0.
3〜0.7mmであり、フィンの枚数が管軸方向の長さ
1インチ(25.4mm)あたり35〜50枚である蒸
発器用伝熱管。 【効果】 管外面のフィン10の高さが低いので冷媒
(水)20がフィン10を乗り越えて管軸方向に拡がり易く
乾き面が生じ難く、またフィン10の高さが低い分フィン
10の枚数を多くしたので所要の管外面実表面積が確保さ
れ、従って高い熱伝達特性が得られる。またフィンを押
圧加工したり切込加工したりする必要がなくコストパフ
ォーマンスに優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷水製造用の吸収
式冷凍機や空調用吸収ヒートポンプなどの蒸発器に使用
される伝熱管に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境に有害なフロンの使用量
削減の要求が高まり、フロンを冷媒とするターボ冷凍機
に代わって、水を冷媒とする吸収式冷凍機が注目され出
した。吸収式冷凍機は、図1に示すように、減圧下に蒸
発器31と吸収器41とを配したもので、蒸発器31では水平
に取付けた伝熱管群の外面に冷媒の水を滴下し蒸発さ
せ、この水の蒸発潜熱により伝熱管内を流れる冷水(被
冷却水)を冷却し、吸収器41では蒸発器31で発生する水
蒸気を伝熱管表面を流れる吸収液に吸収させる。
【0003】ところで、吸収式冷凍機の成績係数はター
ボ冷凍機の成績係数の30%程度しかなく、そのためタ
ーボ冷凍機を吸収式冷凍機で代替しようとすると、設備
が大型になる上、伝熱管(銅管)の本数が増えてコスト
的にも不利であった。このため、吸収式冷凍機の蒸発器
用伝熱管にも、ターボ冷凍機の管外沸騰用伝熱管で用い
られている外面にフィンを形成した伝熱管の適用が試み
られた。しかし、前記ターボ冷凍機の伝熱管と吸収式冷
凍機の蒸発器用伝熱管とは、冷媒の蒸発潜熱で伝熱管内
の冷水を冷却する点は類似しているが、熱交換機構が異
なっている。すなわち、図8に示すように、ターボ冷凍
機では伝熱管52は冷媒20に浸漬され、冷媒20が伝熱管52
内を流れる冷水から熱を奪って沸騰して伝熱管52内の冷
水を冷却する。従って伝熱管52外面には、沸騰を促進す
るため、フィンを押圧加工して沸騰核となる空洞部が形
成されている(特開昭57−139294号、特開昭53−105751
号、特開昭62−255795号)。このため、吸収式冷凍機の
蒸発器用伝熱管に、前記ターボ冷凍機の伝熱管を用いて
も、冷媒(水)が伝熱管外面の空洞部に流れ込み難いた
め成績係数の大きな向上は望めない。またフィンを押圧
加工するため、工具費が増え、また製造歩留りが低下し
てコストパフォーマンスが悪いという問題があった。
【0004】このようなことから、蒸発器用伝熱管とし
て、フィンの高さが1.0〜1.5mm、管軸方向の長
さ1インチあたりのフィンの枚数が15〜30枚程度の
ものが提案された。しかし、このものは、図2(b)に
示すように、フィン10が高いため、冷媒(水)20がフィ
ン10を越えて管軸方向に拡がり難く、従ってフィン先端
部は冷媒が濡れない乾き面となり、フィン10を付けて管
外面実表面積を広くした効果が十分に得られないという
問題があった。
【0005】そこで、フィンの先端に切込みを入れて、
冷媒が管軸方向に拡がり易くした伝熱管がいくつか提案
された(特開昭62−206356号、特開平1−13
4180号)。しかし、これらのものは切込みにより管
外面実表面積が減少してフィンの効果が十分に得られな
かったり、切込加工に伴う工数増や製造歩留り低下によ
りコスト高になるという問題があった。
【0006】この他、フィン付き伝熱管としては、管の
内外面にフィンを形成し内部にフロンを封入して用いる
伝熱管が知られている(特開昭61−265499号)
が、蒸発器用伝熱管とはその熱交換機構を全く異にする
ものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱伝達特性
およびコストパフォーマンスに優れた、吸収式冷凍機な
どに好適な蒸発器用伝熱管を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、外周面に複数
のフィンが螺旋状に形成された蒸発器用伝熱管におい
て、前記フィンの高さが0.3〜0.7mmであり、管
軸方向の長さ1インチ(25.4mm)あたりのフィン
の枚数が35〜50枚であることを特徴とする蒸発器用
伝熱管である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の蒸発器用伝熱管は、図2
(a)に示すように、フィン10の高さが低いので、冷媒
(水)20はフィン10を乗り越えて管軸方向に容易に拡が
る。またフィン10を低くすることによる管外面実表面積
の減少は、管軸方向のフィン10の枚数を増やすことによ
り補足される。
【0010】本発明において、フィンの高さを0.3〜
0.7mmに規定した理由は、0.3mm未満では管外
面実表面積を十分に広くできず、0.7mmを超えると
冷媒がフィンを乗り越えて拡がり難くなるためである。
また管軸方向の長さ1インチあたりのフィンの枚数(以
下、単にフィンの枚数と略記する)を35〜50枚に規
定する理由は、35枚未満では管外面実表面積を十分に
広くできず、50枚を超えるとフィンが薄くなりフィン
の成形加工が困難になるためである。蒸発器用伝熱管で
はフィン間隔が狭くなると冷媒(水)がフィン間に侵入
し難くなり或いは蒸発し難くなるが、本発明のようにフ
ィンの高さを0.7mm以下に低くしておけば、フィン
の枚数が50枚になっても冷媒の侵入、蒸発に関して特
に問題はない。本発明は、フィンに押圧加工や切込加工
を施さないので加工コストが余分に掛からず、またフィ
ンの高さを低くしたので加工素管の肉厚を薄くでき材料
費を安くできる。
【0011】吸収式冷凍機の蒸発器では、冷媒は滴下式
またはスプレー式により散布する。このうちスプレー式
は冷媒を圧力を掛けてシャワー状に散布するので冷媒が
伝熱管全体に万遍なく掛かり乾き面が生じ難い。滴下式
は、図3に示すように、冷媒20を間隔を開けて滴下する
ため乾き面が生じ易いが、圧力を掛けないので設備が簡
素になり安価である。本発明の伝熱管はフィンの高さが
低く冷媒(水)が拡がり易いので、滴下式にした方がよ
り大きい効果が得られる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例)図4に示す、外面にフィン10を形成した伝熱
管32を常法により製造し、これを蒸発器用伝熱管に用い
て図1に示した吸収式冷凍機を組立てた。前記伝熱管32
は、外径が19.05mm、長さが500mmのりん脱
酸銅管で、フィンの高さは0.3〜0.7mm、フィン
の枚数は管軸方向の長さで1インチあたり35〜50枚
の範囲で種々に変化させた。
【0013】(比較例)フィンの高さまたは/およびフ
ィンの枚数が本発明の規定値外の伝熱管を製造した他
は、実施例1と同じ方法により吸収式冷凍機を組立て
た。
【0014】(従来例)フィンの高さを1.24mm、
フィンの枚数を19〜30枚にした他は、実施例1と同
じ方法により吸収式冷凍機を組立てた。なお、前記実施
例、比較例、従来例においてフィンの厚さはフィンの枚
数(19〜50枚)に応じ、0.35mm〜0.2mm
の範囲で変化させた。
【0015】以下に前記吸収式冷凍器について図1を参
照して詳細に説明しておく。前記吸収式冷凍器は、蒸発
器31と吸収器41からなり、蒸発器用伝熱管32には前述の
ように本発明の伝熱管を用いた。蒸発器31内には蒸発器
用伝熱管32が2列5段に上下に軸芯間で35mmの間隔を
開けて配置され、各伝熱管32は直列に連通されて内部に
冷水が通される。蒸発器31内は減圧されており、伝熱管
32の表面に散布パイプ33から冷媒(純水)が散布され
る。伝熱管32表面に滴下した冷媒は蒸発し、そのときの
蒸発潜熱により伝熱管32内部の冷水が冷却される。
【0016】吸収器41内には通常の吸収器用伝熱管42が
1列5段に上下に配置され、各伝熱管42は相互に直列に
連通されて内部に冷却水が通される。吸収器41内も減圧
されており、伝熱管42の表面に散布パイプ43から吸収液
が散布される。蒸発器31と吸収器41との間は連通してお
り、蒸発器31で発生した蒸気は、吸収器41内の伝熱管42
の表面を流れる吸収液(LiBr)に吸収される。な
お、図1で44は希釈された吸収液の貯留槽、45は濃度調
整槽、46は循環ポンプ、47は配管である。
【0017】得られた各々の吸収式冷凍機を用いて、蒸
発器用伝熱管の管外熱伝達率α0 を求めた。結果を表1
に示す。ここで、管外熱伝達率α0 は、従来の伝熱管の
管外熱伝達率の最大値を100としたときの比率で表し
た。前記管外熱伝達率α0 (KW/m2 ・K)は下式に
より算出した。 α0 =(1/U)−〔D0 /(Di ・αi )〕 ただし、Uは、式U=Q/(ΔT・S)で求められる熱
通過率(式中Qは管内冷水の熱交換量、ΔTは管内冷水
温度と冷媒蒸発温度との対数平均温度差、Sは管の最大
外径基準の表面積)、D0 は伝熱管の最大外径、Di
伝熱管の内径、αi は、式αi =0.023(K/
i )Re 0.8 r 0.4 で求められる管内熱伝達率(式
中Kは冷水の熱伝導率、Re は冷水のレイノルズ数、P
r は冷水のプランドル数)である。
【0018】また前記吸収式冷凍機の蒸発器に関する諸
条件は次の通りである。 (1)蒸発器と吸収器内圧力:12±0.5mmHg。 (2)冷媒水:滴下温度15±1℃、流量1リットル/m
・min.。 (3)冷媒水散布用パイプ:孔径l.5mm、孔間隔24
mm。 (4)冷水:入口温度28±0.3℃、流速2.0m/s
ec。結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1より明らかなように、本発明例 (No.1
〜5)はいずれも従来例(No.11〜13)に較べて管外熱伝達
率比が高い。他方、比較例のNo.6はフィンの高さが低い
ため、No.8,10 はフィンの枚数が少ないためいずれも管
外面実表面積が小さく管外熱伝達率が低下した。またN
o.7,9はフィンが高いため冷媒が管軸方向に拡がらず管
外熱伝達率が低下した。なお、実施例1の結果を基に、
管外熱伝達率比とフィン高さの関係、および管外熱伝達
率比とフィン枚数の関係を図示するとそれぞれ図5、図
6のようになる。フィン高さ、フィン枚数とも本発明規
定値内において良好な管外熱伝達比を示していることが
分かる。
【0021】(実施例2)表1に示した本発明例のNo.2
と従来例のNo.11 の伝熱管を用いた吸収式冷凍機につい
て、管外熱伝達率に及ぼす冷媒(水)流量の影響を調べ
た。冷媒流量は0.6〜2.4リットル/m・min.
の範囲で変化させた。その他は実施例1と同じ条件とし
た。結果を図7に示す。
【0022】図7より明らかなように、本発明例のNo.2
の管外熱伝達率は、全冷媒流量において従来例の No.11
のそれより60〜75%高い値を示した。
【0023】以上、伝熱管に冷媒(水)を滴下する場合
について説明したが、本発明の伝熱管は冷媒(水)をス
プレーで吹きつけた場合にも同様の高い管外熱伝達率が
得られる。
【0024】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の蒸発器用
伝熱管は、管外面のフィンの高さが低いので冷媒がフィ
ンを乗り越えて管軸方向に拡がり易く乾き面が生じ難
い。またフィンの高さが低い分フィンの枚数を多くした
ので所要の管外面実表面積が確保される。従って高い熱
伝達特性が得られる。またフィンを押圧加工したり切込
加工したりする必要がなくコストパフォーマンスに優れ
る。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸収式冷凍機の要部説明図である。
【図2】本発明の蒸発器用伝熱管(a)と従来の蒸発器
用伝熱管(b)における冷媒の挙動説明図である。
【図3】吸収式冷凍機の蒸発器用伝熱管における熱交換
機構の説明図である。
【図4】本発明の伝熱管の例を示す縦断面図である。
【図5】管外熱伝達率比とフィン高さとの関係図であ
る。
【図6】管外熱伝達率比とフィン枚数との関係図であ
る。
【図7】管外熱伝達率と冷媒流量との関係図である。
【図8】ターボ冷凍機の管外沸騰用伝熱管における熱交
換機構の説明図である。
【符号の説明】
10 フィン 20 冷媒(水) 31 蒸発器 32 蒸発器用伝熱管 33 蒸発器の拡散パイプ 41 吸収器 42 吸収器用伝熱管 43 吸収器の拡散パイプ 44 貯留槽 45 濃度調整槽 46 循環ポンプ 47 配管 52 ターボ冷凍機用伝熱管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に複数のフィンが螺旋状に形成さ
    れた蒸発器用伝熱管において、前記フィンの高さが0.
    3〜0.7mmであり、管軸方向の長さ1インチ(2
    5.4mm)あたりのフィンの枚数が35〜50枚であ
    ることを特徴とする蒸発器用伝熱管。
JP3826097A 1997-02-24 1997-02-24 蒸発器用伝熱管 Pending JPH10238982A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006046721A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Kobelco & Materials Copper Tube Inc 流下液膜式蒸発器用伝熱管
JP2007253947A (ja) * 2002-05-29 2007-10-04 Denso Corp 車両用空調装置の蓄冷熱交換器

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