JPH10267460A - 吸収器用伝熱管 - Google Patents
吸収器用伝熱管Info
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- JPH10267460A JPH10267460A JP9340372A JP34037297A JPH10267460A JP H10267460 A JPH10267460 A JP H10267460A JP 9340372 A JP9340372 A JP 9340372A JP 34037297 A JP34037297 A JP 34037297A JP H10267460 A JPH10267460 A JP H10267460A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/06—Tubular elements of cross-section which is non-circular crimped or corrugated in cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
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- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
- F28F1/424—Means comprising outside portions integral with inside portions
- F28F1/426—Means comprising outside portions integral with inside portions the outside portions and the inside portions forming parts of complementary shape, e.g. concave and convex
Abstract
多く、且つこの滞留吸収液が管表面で薄く広く広がるよ
うにして吸収性能を著しく向上させた吸収式伝熱管を提
供する。 【解決手段】 管外径がDの金属管の外表面に、長さが
L1、幅がW1、深さがHのN(Nは自然数)個の凹み1
が管円周方向に適長間隔をおいて形成されている。この
円周方向に配置された1群の凹み群が、管軸方向に複数
群形成され、隣接する凹み群が凹みの円周方向の位置を
相互にずらせて配置されている。この凹み1は、70m
m≦L1≦130mm、0.23mm≦H<0.5mm
を満足し、円周方向の前記凹みの管外周に沿ったピッチ
P(=πD/N)が6.2乃至8.7mmである。ま
た、管円周方向の各凹み1間に形成される金属管外表面
の凸部の幅をW2としたとき、0.5≦W1/W2≦2.
5を満足する。更に、管軸方向に隣接する凹み群同士
は、その端部が相互に入り組み、この凹み群の入り組ん
だ部分の長さL2が0≦L2/W1≦1.2を満足する。
Description
収式冷温水機等の吸収式熱交換器の吸収器に使用され、
外表面に凹凸を有して吸収性能を向上させた吸収器用伝
熱管に関する。
器内を真空に保持し、冷媒を低温で蒸発し、その蒸発潜
熱により冷水を取り出しその冷水を空調等に使用する。
おり、蒸発を連続的に得るために、蒸発器にて発生して
きた冷媒蒸気を吸収器の伝熱管表面に散布される吸収液
に吸収させ、胴内を一定の真空度に維持している。従っ
て、吸収式冷凍機及び吸収式冷温水機の冷凍能力を向上
させるためには、蒸発器における冷媒蒸気の発生量を増
加させると共に、吸収量、即ち吸収能力を増加させる必
要がある。吸収能力の増加については、伝熱管の性能向
上が最も有効な手段であり、種々の形状を有する伝熱管
が検討され、提案されている。
平2−176378号に開示された技術においては、管
軸方向に連続する縦溝を配し、管軸直角方向に形成され
る山部と谷部が所定の関係をなす曲率からなる形状を有
する。
管軸方向の吸収液の揺動を妨げないという特徴を持つも
のであり、更に吸収液が谷部から山部を越える際に一層
の攪乱効果が得られる。
公昭46−67080号及び特公平5−22838号に
開示されている。これらは断続的な凹凸により吸収液を
攪乱し、又は滞留時間を長くするという特徴を有するも
のである。
は、ある程度の伝熱性能の向上が得られるものの、下記
に述べるように種々の問題点があった。
2−176378号に開示されているような管軸方向に
連続した溝を設けた形状の伝熱管では、管の設置の方向
によっては伝熱性能に差が生じる。
部が位置するような配置とした場合、谷部に吸収液が溜
まりやすく、吸収液の排出がうまくいかないため、谷部
に吸収能力が低下した吸収液が残留し、伝熱性能の低下
を生じていた。また、吸収液の流量が増加すると、図5
に示すように、管下部の山部で吸収液5がドロップアウ
トを生じることがあり、この場合にもやはり伝熱性能の
低下を生じていた。これらの弊害を防止するためには、
管群の列を山部が上になるように配置することが有効で
あるが、この場合、冷凍機への管の挿入作業において1
本1本方向を確認しながら作業を進める必要があり、作
業者に多大な負担がかかることになる。
の固定時に伝熱管が捩られ、吸収液分布が悪くなり、性
能低下が生じることがある。
留量が増加するため、冷凍サイクルを駆動させるための
吸収液の必要循環量が増加し、機器の重量が増加すると
いう欠点を有する。
伝熱管は、断続的な凹部を持つものであるが、図6に示
すように、凹部8が管周方向に断続的に配置されて1列
の凹部群を構成し、隣接する列とはその凹部の円周方向
位置を異ならせ、1列おきに凹部の円周方向位置を重ね
て凹部8が配置されている。しかしながら、この従来の
伝熱管においては、管軸方向に見た場合、凹部が全く存
在しない帯状の領域が存在する。このため、冷媒蒸気の
吸収に伴って、マランゴニ対流が生じると、流下する吸
収液が筋状に隆起し、且つ管軸方向に揺動しながら流下
するため、場所によっては図6に示すように凹部に吸収
液が流れ込まない箇所が出てくる。この結果、吸収液の
滞留が不十分となり、吸収性能の向上が望めないという
欠点がある。
は、上記実公昭46−67080号に記載の伝熱管の構
造を改良したものであるが、なお、以下に示す問題点が
ある。即ち、特公平5−22838号の伝熱管は吸収液
を管表面に少しでも長い時間滞留させるべく考えられた
構造であり、断続に設けた突起上を吸収液が乗り越える
ことなく、突起と突起の間の平坦部を吸収液が迂回しつ
つ流下するものである。
を長くし、且つ吸収液の滞留量を多くすることができる
が、必要以上に管表面に吸収液が滞留するため、前述し
たように吸収液の必要循環量が増加し、機器の重量が増
加する。更に、凹部によって吸収液の流路が決まり、突
起の頂部を乗り越えて吸収液が流下することがないた
め、突起の頂部が吸収液と接触しない。従って、伝熱管
の伝熱面積が有効に確保できず、伝熱性能を向上させる
には限界がある。
上させると共に、冷凍機への管の組み付け時の作業性を
向上させた吸収器用伝熱管を提案した(特開平8−15
9605号)。
管を水平に配置して構成される吸収器に使用される吸収
器用伝熱管において、管軸方向に延びる複数の凹部を管
軸方向に断続的に配列し、管周方向に隣り合う凹部列に
おいて一方の列の凹部の中心と、他方の列の凹部間の中
心とが管軸方向に関して一致し、管周方向に隣り合う列
における凹部の重なり部分の長さL0と凹部の長さL1と
の比L0/L1が0.2〜0.8であり、凹部の管周方向
の幅W1と凹部間の凸部の管周方向の幅W2との比W1/
W2が0.5〜2.5であり、凹部の深さhが0.5〜
1.5mmであり、凹部の長さLが10〜50mmであ
ることを特徴とする。
いては、管軸方向に延びる断続的な凹部の列を、管周方
向に隣り合う列に関して、一方の列の凹部の長さと、こ
れに隣り合う他方の列の凹部との重なり長さの比が所定
値になるように、配置している。管軸方向に連続した溝
をもつ縦溝管では、前述したように、設置の方向により
性能にバラツキが生じるが、断続した凹部を持つ吸収器
用伝熱管は、方向性がなく管の上面を任意の方向に配置
しても略一定の伝熱性能を示す。
ことはなく、管壁を万遍なく濡らしながら吸収液が流下
するため、高い吸収性能が得られる。
行出願に係る吸収器用伝熱管はその所期の目的は達成で
きたものの、管表面での吸収液滞留量が少なく、吸収性
能が必ずしも十分であるとはいえなかった。このため、
更に一層吸収性能が優れた吸収器用伝熱管の開発が要望
されている。
のであって、凹み部に滞留する管表面での吸収液滞留量
が多く、且つこの滞留吸収液が管表面で薄く広く広がる
ようにして吸収性能を著しく向上させた吸収器用伝熱管
を提供することを目的とする。
熱管は、管外径がDの金属管の外表面に、長さがL1、
幅がW1、深さがHのN(Nは自然数)個の凹みが管円
周方向に適長間隔をおいて形成され、この円周方向に配
置された1群の凹み群が、管軸方向に複数群形成され、
隣接する凹み群が凹みの円周方向の位置を相互にずらせ
て配置されて構成されており、前記凹みは、70mm≦
L1≦130mm、0.23mm≦H<0.5mmを満
足し、円周方向の前記凹みの管外周に沿ったピッチP
(=πD/N)が6.2乃至8.7mmであることを特
徴とする。
の各凹み間に形成される金属管外表面の凸部の幅をW2
としたとき、0.5≦W1/W2≦2.5を満足すること
が好ましい。また、管軸方向に隣接する凹み群同士は、
その端部が相互に入り組み、この凹み群の入り組んだ部
分の長さL2が0≦L2/W1≦1.2を満足することが
好ましい。
真空容器内に水平に配置される。そして、伝熱管の管軸
に対して鉛直の方向から吸収液を流下させながら伝熱管
表面で吸収液に水蒸気を吸収させ、熱交換を行う。この
吸収器用伝熱管において、金属管の外表面に管軸方向に
所定の長さを有する凹みは、吸収液が管円周方向に流出
するのを抑制すると共に、吸収液を管軸方向に広げて水
蒸気吸収に必要な濡れ面積を拡大する。このため、この
凹みを有する伝熱管は吸収性能が優れている。
し、この滞留液部では液濃度差によりマランゴニ対流が
生じて吸収液濃度が均一化し、液の水蒸気吸収能力が維
持される。この吸収液の滞留により、吸収器性能が更に
向上する。
で区切られているため、金属管からの吸収液の流下部位
は凹み長さの間隔で区切られ、金属管の設置角度及び曲
がり等に起因する液流下の偏りが生じない。このため、
伝熱管を水平に多段設置して使用する場合でも、伝熱管
の設置位置による性能の差異が生じることがなくなり、
吸収器性能が向上する。
添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明
の実施例に係る吸収器用伝熱管の全体を示す側面図であ
り、図2はその一部拡大図、図3及び図4は図2の夫々
3−3線及び4−4線による断面図である。図1に示す
ように、金属管の外表面には、凹凸が形成された領域3
と、凹凸が形成されていない円弧面の平滑な領域4とが
管軸方向に交互に設けられている。凹凸領域3は金属管
の殆どの領域に設けられており、平滑領域4は管端部
と、管中央の極めて短い領域に設けられている。この平
滑領域4を介して伝熱管を冷凍機の管板等へ取り付ける
ようになっている。また、冷凍機のバッフルプレート
(邪魔板)に相当する位置に平滑部を配置することがで
きる。従って、管板の穴と管とのクリアランスを小さく
することができ、冷凍機運転中の振動で管と管板とがこ
すれ合うことによって生じる管のフレッティングコロー
ジョンを抑制することができる。
に、管軸方向に一定の長さL1で延びる凹み1が円周方
向に一定間隔で形成されており、円周方向に並ぶ1群の
複数個(N個)の凹み1により凹み群が構成されてい
る。この凹み群は管軸方向に複数群配置されている。そ
して、隣接する凹み群同士は、その一方の凹み群の各凹
み1の中間の位置に、他方の凹み群の各凹み1が若干入
り込むように配置されている。この凹み1が隣接する凹
み群間で入り込む長さをL2とする。
向で見た場合に、凹み1を形成していない部分は凹み加
工前の円外周であり、凹み形成後にこの部分は外部への
突起となる。一方、凹み1においては、外周面において
は深さHで凹んでいるが、内周面においては、円外周で
あった部分に比して高さHで管内側に突出している。
W1、管円周方向について凹み1間に形成される凸部2
の幅(管円周方向の周長)をW2とする。また、凹み1
の円周方向のピッチを管外面に沿ってP(=πD/N)
とする。但し、W1及びW2は以下のようにして定義す
る。即ち、図4(b)に示すように、凹凸の外接円を破
線にて示す。図4(a)に示すように、この外接円の径
がDである。そして、凹み1の円弧の延長線がこの外接
円と交差する交点間の凹み1における円弧長をW1と
し、前記交点間の凸部2における円弧長をW2とする。
収液の量を多くし、更にこの吸収液を管外面で可及的に
広がらせることにより薄い液膜を広く形成することによ
って液の吸収機能を増大させ、性能を向上させることに
ある。このため、本発明においては、凹み1の長さL1
は下記数式1を満足する。
mmと規定されている。これは凹みに溜まる吸収液を少
なくし、吸収液の循環量を低減するためである。しか
し、本発明においては、L1を上記範囲とすることによ
り、凹み1に溜まる吸収液を可及的に多くし、液の吸収
機能を増大させ、性能を向上させる。L1が130mm
を超えると、吸収液の流下に偏りが生じて吸収性能が低
下する。一方、L1が70mmより小さい領域では滞留
液量が減少し、吸収性能が低下する。このため、L1は
前記数式1を満足する必要がある。
する必要がある。
て規定する範囲にすることにより、吸収液を適度に凹み
1内に適度に滞留させ、且つその管外面での濡れ広がり
性を向上させて薄い液膜を形成することにより吸収液に
よる吸収性能を向上させることができる。深さHが0.
5mm以上であると、管外面に厚い液膜が存在すること
になり、液膜表面にて熱を放散するのに対し液膜による
伝熱抵抗が大きくなり、性能が低下する。一方、深さH
が0.23mm未満の場合は、吸収液の滞留が短く、所
定の吸収を行うことができないまま、吸収液が流下す
る。このため、凹み1の深さHは0.23mm≦H<
0.5mmとする。
ピッチP(=πD/N)は下記数式3を満足する必要が
ある。
チPが6.2mm未満であると、凹み間隔が小さくなり
すぎ、相対的に凹みが大きくなりすぎて薄い液膜を形成
しにくくなる。逆に、ピッチPが8.7mmを超える
と、平滑な部分が多く、吸収液が対流する部分が少なく
なり、吸収液による吸収性能が低下する。このため、凹
み1の円周方向ピッチPは6.2乃至8.7mmとす
る。
W2は、下記数式4を満足することが好ましい。
より、吸収液が適度に滞留し、且つ管内の冷却水の圧力
損失を適当に保つことができる。比W1/W2が2.5を
超えると、管軸に直角の断面の流路面積が小さくなりす
ぎ、管内の冷却水の圧力損失が大きくなる。冷却水の移
送は電動ポンプにより行われているが、圧力損失が大き
くなると、出力が大きいポンプが必要となり、機器の総
合エネルギ効率が低下する。一方、W1/W2が0.5よ
り小さいと、吸収液の保持量が十分でなくなるため、吸
収性能が低下する。
だ部分の長さL2を短くすることにより、管円周方向の
凹み1の設置数及び凹み1の幅W1を大きく設定するこ
とを可能とすることにある。この結果、管表面での吸収
液滞留量が増加してマランゴニ対流を促進させ、吸収性
能を向上させることが可能となる。
り組んだ部分の長さL2は凹み1の管円周方向の幅W1に
対し、下記数式5を満足することが好ましい。
1の幅W1に応じて数式5のように定めることにより、
凹みの幅W1を広くし、また凸部2の幅W2を小さく設定
して円周方向の凹みの数を増加させることができる。
みを配置するピットが大きくなるため凹み部の数が減少
するか、又は凹み部が管軸方向で隣合うものが繋がり、
液を保持する機能が低下する。一方、L2が1.2W1以
下となると、上記の現象の逆になり、凹みを配置するピ
ッチが狭くなって凹み部の数が増加する。
して規定されており、L2/L1が0.2乃至0.8mm
になるように設定されていた。これは吸収液が補足され
やすくなるようにするためであるが、凹みの重なりが長
くなるので、円周方向に多くの凹みを設けることができ
ないという欠点がある。即ち、L2/L1が0.3を超え
る場合、L2の重なり長さが長くなるとW1<W2となる
ため、凹みを多く設けられず、また、凹みの幅が狭くな
る。L2/L1が0.3を超える場合、多くの凹みを設け
るためには、W1を絶対的に小さくすると共に、円周方
向の凹みの配置ピッチを小さくする必要がある。その結
果、凹みでの液滞留量が少なくなり、高い吸収性能が得
られないという欠点がある。
成することにより、管表面での吸収液滞留量が増大し、
マランゴニ対流が促進され、吸収性能が向上する。
属管とは、合金管も含むことは勿論であり、銅若しくは
アルミニウム管及びその各合金管又は鋼管等、種々の金
属又は合金管を使用することができる。
の範囲から外れる比較例と比較して説明する。試験条件
は下記表1に示すとおりである。
伝熱管の形状寸法を示す。但し、各数値は、図2乃至図
4に示すものである。
の伝熱管の蒸発器の冷凍能力を平滑管比で示す。また、
図7乃至11は、夫々表4乃至表8に示すデータを図示
したものである。
に、実施例の蒸発器冷凍能力は1.1以上であるのに対
し、比較例の蒸発器の冷凍能力は1.1未満と低いもの
であった。
吸収液が管外表面に大量に滞留し、かつ管表面で薄く広
がるので、吸収液の吸収機能を増大させ、吸収性能を向
上させることができる。
面図である。
はその一部拡大図である。
プアウトを生じている様子を示す模式図である。
である。
る。
る。
る。
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 管外径がDの金属管の外表面に、長さが
L1、幅がW1、深さがHのN(Nは自然数)個の凹みが
管円周方向に適長間隔をおいて形成され、この円周方向
に配置された1群の凹み群が、管軸方向に複数群形成さ
れ、隣接する凹み群が凹みの円周方向の位置を相互にず
らせて配置されて構成されており、前記凹みは、70m
m≦L1≦130mm、0.23mm≦H<0.5mm
を満足し、円周方向の前記凹みの管外周に沿ったピッチ
P(=πD/N)が6.2乃至8.7mmであることを
特徴とする吸収器用伝熱管。 - 【請求項2】 管円周方向の各凹み間に形成される金属
管外表面の凸部の幅をW2としたとき、0.5≦W1/W
2≦2.5を満足することを特徴する請求項1に記載の
吸収器用伝熱管。 - 【請求項3】 管軸方向に隣接する凹み群同士は、その
端部が相互に入り組み、この凹み群の入り組んだ部分の
長さL2が0≦L2/W1≦1.2を満足することを特徴
とする請求項1又は2に記載の吸収器用伝熱管。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9340372A JPH10267460A (ja) | 1997-01-27 | 1997-12-10 | 吸収器用伝熱管 |
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Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1293797 | 1997-01-27 | ||
JP9-12937 | 1997-01-27 | ||
JP9340372A JPH10267460A (ja) | 1997-01-27 | 1997-12-10 | 吸収器用伝熱管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10267460A true JPH10267460A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=26348636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9340372A Pending JPH10267460A (ja) | 1997-01-27 | 1997-12-10 | 吸収器用伝熱管 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5960870A (ja) |
JP (1) | JPH10267460A (ja) |
MY (1) | MY120973A (ja) |
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