JPS5938596A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS5938596A JPS5938596A JP14801082A JP14801082A JPS5938596A JP S5938596 A JPS5938596 A JP S5938596A JP 14801082 A JP14801082 A JP 14801082A JP 14801082 A JP14801082 A JP 14801082A JP S5938596 A JPS5938596 A JP S5938596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- heat transfer
- angle
- heat
- dryness
- 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.)
- Pending
Links
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
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
る。
従来例の構成とその問題点
冷媒等の作動流体が伝熱管内を相変化しながら流動する
熱交換器としては、通常第１図に示すようなフィン付熱
交換器が用いられている。これは一定間隔に並設した多
数のフィン１と前記フィン１を貫通して配列した複数の
伝熱管２から構成されており、伝熱管内の冷媒と管外の
空気の間で熱交換を行う。図中矢印は冷媒の流動方向を
示す。
熱交換器としては、通常第１図に示すようなフィン付熱
交換器が用いられている。これは一定間隔に並設した多
数のフィン１と前記フィン１を貫通して配列した複数の
伝熱管２から構成されており、伝熱管内の冷媒と管外の
空気の間で熱交換を行う。図中矢印は冷媒の流動方向を
示す。
そして、凝縮または沸騰を伴なう相変化の領域すなわち
２相域全域の伝熱管２としては、第２図ａ、ｂに示すよ
うに、管内壁に管軸に対する角度がβであるらぜん溝３
を設けた管内らせん溝付管が用いられている。
２相域全域の伝熱管２としては、第２図ａ、ｂに示すよ
うに、管内壁に管軸に対する角度がβであるらぜん溝３
を設けた管内らせん溝付管が用いられている。
この管内らせん溝付管は管軸に対する角度β＝４〜１５
°の溝を設けることにより、凝縮熱伝達の場合は凝縮液
が表面張力の作用で溝底部に集まり、管壁に生成される
凝縮液膜の平均厚さが薄くなり、沸騰熱伝達の場合は管
底部の液冷媒が毛細管現象によって溝内を上昇し、管壁
に形成される冷媒液膜の平均厚さが薄くなり、共に伝熱
性能が向上すると言われていた。
°の溝を設けることにより、凝縮熱伝達の場合は凝縮液
が表面張力の作用で溝底部に集まり、管壁に生成される
凝縮液膜の平均厚さが薄くなり、沸騰熱伝達の場合は管
底部の液冷媒が毛細管現象によって溝内を上昇し、管壁
に形成される冷媒液膜の平均厚さが薄くなり、共に伝熱
性能が向上すると言われていた。
しかし、経験によれば、例えば凝縮熱伝達の場合に凝縮
液が溝底部に集まって溝内を流動し、溝頂部に薄い凝縮
液膜が生成されるのは冷媒の乾き度が大きい、すなわち
凝縮過程の初期（最小でも乾き度０．６程度まで）だけ
である。そして、凝縮過程が進行し、乾き度が小さくな
るにつれて生成された多量の凝縮液は容易に溝を埋めて
しまい溝を乗シ越えて流動する為に伝熱性能は余り向上
しなくなる。
液が溝底部に集まって溝内を流動し、溝頂部に薄い凝縮
液膜が生成されるのは冷媒の乾き度が大きい、すなわち
凝縮過程の初期（最小でも乾き度０．６程度まで）だけ
である。そして、凝縮過程が進行し、乾き度が小さくな
るにつれて生成された多量の凝縮液は容易に溝を埋めて
しまい溝を乗シ越えて流動する為に伝熱性能は余り向上
しなくなる。
発明の目的
本発明は、らせん溝の管軸に対する角度が管内流体の高
乾き度域では小さく、低乾き度域では大きい伝熱管で構
成した熱交換器を提供し、高および低乾き度域でそれぞ
れ表面張力効果および粗面効果を発揮することにより上
記従来の欠点を解消することを目的とするものである。
乾き度域では小さく、低乾き度域では大きい伝熱管で構
成した熱交換器を提供し、高および低乾き度域でそれぞ
れ表面張力効果および粗面効果を発揮することにより上
記従来の欠点を解消することを目的とするものである。
発明の構成
この目的を達成するだめの構成として、本発明は、伝熱
管の管内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管の管
内壁に管軸に対する角度が少なくとも２種類異なったら
せん溝を設け、これらのらせん溝の管軸に対する角度を
管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度域で小さくし
たものである。
管の管内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管の管
内壁に管軸に対する角度が少なくとも２種類異なったら
せん溝を設け、これらのらせん溝の管軸に対する角度を
管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度域で小さくし
たものである。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について第３図〜第６図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
第３図において、一定間隔に並設した多数のフィン１と
、前記フィン１を貫通して配列した複数の伝熱管２，３
，４．５および前記伝熱管２〜５を結合するＵ字形ベン
ド６より凝縮液が構成され、管内を矢印方向に冷媒が流
動し、管外のフィン間を空気が流動して熱交換を行う。
、前記フィン１を貫通して配列した複数の伝熱管２，３
，４．５および前記伝熱管２〜５を結合するＵ字形ベン
ド６より凝縮液が構成され、管内を矢印方向に冷媒が流
動し、管外のフィン間を空気が流動して熱交換を行う。
そして、単相のガスおよび液冷媒が流動する伝熱管２お
よび５は管内壁面が平滑な平滑管である。寸だ凝縮熱伝
達が行われる伝熱管３，４の管内壁にはらせん溝７゜８
が設けてあり凝縮液冷媒量の少ない高乾き度域の伝熱管
３のらせん溝７の管軸に対する角度β１は小さく、（例
えばβ１−４〜１５°凝縮液冷媒量が多い低乾き度域の
伝熱管４のらせん溝８の管軸に対する角度β２はβ１よ
りかなり大きく（例えばβ２−６０〜９００ ）しであ
る。なお９は側板である。
よび５は管内壁面が平滑な平滑管である。寸だ凝縮熱伝
達が行われる伝熱管３，４の管内壁にはらせん溝７゜８
が設けてあり凝縮液冷媒量の少ない高乾き度域の伝熱管
３のらせん溝７の管軸に対する角度β１は小さく、（例
えばβ１−４〜１５°凝縮液冷媒量が多い低乾き度域の
伝熱管４のらせん溝８の管軸に対する角度β２はβ１よ
りかなり大きく（例えばβ２−６０〜９００ ）しであ
る。なお９は側板である。
第４図はらせん溝付管の展開図であり、Ｘｌ−はらせん
溝、βはらせん溝の管軸に対する角度、Ｐは溝間ピッチ
、ｄｉは管内径である。
溝、βはらせん溝の管軸に対する角度、Ｐは溝間ピッチ
、ｄｉは管内径である。
以下、この図を参照しながらその効果を説明する０
〈高乾き度域〉
単位管長当りの溝長さＹは、
となり、第６図に示すように角度βが大きい程Ｙは長く
なり、凝縮液が溝内に沿って流れる場合、その液流速Ｕ
は平滑管に比してＹ倍になる。
なり、凝縮液が溝内に沿って流れる場合、その液流速Ｕ
は平滑管に比してＹ倍になる。
そして、圧力損失の平滑管に対する倍率ＺはＺ ＝ ｃ
ｏｎｓ ｔ ＸＹＸＵ２ｏｃＹ” （ｍ＝２〜３ ）と
なり、Ｙと共に急激に増加する。
ｏｎｓ ｔ ＸＹＸＵ２ｏｃＹ” （ｍ＝２〜３ ）と
なり、Ｙと共に急激に増加する。
したがって、β＝４〜１５０ではＹ’；ｃｏｎｓｔＬｒ
ｌであり溝内の液流速は平滑管の場合とはソ等しく圧力
損失は殆んど増加せず、表面張力作用によって溝頂部に
非常に薄い液膜を形成するために伝熱性能は大幅に向上
する。
ｌであり溝内の液流速は平滑管の場合とはソ等しく圧力
損失は殆んど増加せず、表面張力作用によって溝頂部に
非常に薄い液膜を形成するために伝熱性能は大幅に向上
する。
すなわち、高乾き度域ではらせん溝７の管軸に対する角
度β１は小さい方が圧力損失の増加なく伝熱性能を向上
できる。
度β１は小さい方が圧力損失の増加なく伝熱性能を向上
できる。
〈低乾き度域〉
単位管長当りの溝数Ｎは
ゞ” Ｐ／ｓ ｉ ｎβへ°ｈβ
となり、第６図に示すように、βが大きい程Ｎは多くな
る。
る。
凝縮液冷媒量が多い低乾き度域では凝縮液が容易に溝を
埋めてしまい溝を乗り越えて流動するために、単位管長
当りの溝数Ｎが多い程溝にょる粗面効果によって凝縮液
が乱され伝熱性能が大幅に向上する。
埋めてしまい溝を乗り越えて流動するために、単位管長
当りの溝数Ｎが多い程溝にょる粗面効果によって凝縮液
が乱され伝熱性能が大幅に向上する。
したがって、低乾き度域ではらせん溝８の管軸に対する
角度β２は大きい方が伝熱性能を向上できる。
角度β２は大きい方が伝熱性能を向上できる。
以上のように、本実施例は凝縮熱伝達において、伝熱管
に沿って生じる凝縮液の流動現象に適合した伝熱管構成
を提示している。すなわち、高乾き度域においては、凝
縮液はらせん溝内を流動するので圧力損失の増加なく表
面張力作用による伝熱性能の向上が図れるようにらせん
溝の管軸に対する角度を小さくシ、低乾き度域において
は凝縮液はらせん溝を乗り゛越えて流動するので溝によ
る粗面効果によって伝熱性能の向上が図れるようにらせ
ん溝の管軸に対する角度を大きくすることにより凝縮器
全体として伝熱性能を大幅に向上させることができる。
に沿って生じる凝縮液の流動現象に適合した伝熱管構成
を提示している。すなわち、高乾き度域においては、凝
縮液はらせん溝内を流動するので圧力損失の増加なく表
面張力作用による伝熱性能の向上が図れるようにらせん
溝の管軸に対する角度を小さくシ、低乾き度域において
は凝縮液はらせん溝を乗り゛越えて流動するので溝によ
る粗面効果によって伝熱性能の向上が図れるようにらせ
ん溝の管軸に対する角度を大きくすることにより凝縮器
全体として伝熱性能を大幅に向上させることができる。
なお、本実施例では、らせん溝の管軸に対する角度はβ
、とβ２の２種類としたが、それ以上でも良いことは明
らかである。
、とβ２の２種類としたが、それ以上でも良いことは明
らかである。
なお、本発明は沸騰熱伝達においても凝縮熱伝達の場合
と同様の効果を発揮する。すなわち、低乾き度域では液
冷媒量が多く、らせん溝を乗り越えて流動するので、ら
せん溝の管軸に対する角度を大きくして溝の粗面効果に
より伝熱性能を向上し、冷媒の沸騰が進み高乾き度域に
なると、液冷媒はらせん溝内を流動するようになるので
、らせん溝の管軸に対する角度を小さくして溝の毛細管
効果により伝熱性能を向上できる。
と同様の効果を発揮する。すなわち、低乾き度域では液
冷媒量が多く、らせん溝を乗り越えて流動するので、ら
せん溝の管軸に対する角度を大きくして溝の粗面効果に
より伝熱性能を向上し、冷媒の沸騰が進み高乾き度域に
なると、液冷媒はらせん溝内を流動するようになるので
、らせん溝の管軸に対する角度を小さくして溝の毛細管
効果により伝熱性能を向上できる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、管内壁にらせん溝を設け
た伝熱管の管内を相変化する流体の流路とし、前記らせ
ん溝の管軸に対する角度が異なった伝熱管で構成し、前
記角度を管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度域で
小さくしだ熱交換器を提供することにより、凝縮および
沸騰熱伝達における液冷媒の流動現象と適合させること
ができ、伝熱性能を大幅に向上させる優れた効果を奏す
るものである。
た伝熱管の管内を相変化する流体の流路とし、前記らせ
ん溝の管軸に対する角度が異なった伝熱管で構成し、前
記角度を管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度域で
小さくしだ熱交換器を提供することにより、凝縮および
沸騰熱伝達における液冷媒の流動現象と適合させること
ができ、伝熱性能を大幅に向上させる優れた効果を奏す
るものである。
第１図は従来の熱交換器の斜視図、第２図ａ。
ｂはそれぞれらせん溝を有する伝熱管の一部側断面図お
よび断面図、第３図は本発明の一実施例における熱交換
器の概略側断面図、第４図は管内らせん溝付管の展開図
、第５図、第６図はそれぞれらせん溝に関する特性図で
ある。 ２．５・・・・・・平滑な伝熱管、３，４・・・・・・
管内にせん溝を有する伝熱管、６・・・・・・Ｕ字形ベ
ンド、７゜８・・・・・・らせん溝、９・・・・・・側
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （（ｌ１１．）（１０） 第３図 第４因 Ｈｐ
よび断面図、第３図は本発明の一実施例における熱交換
器の概略側断面図、第４図は管内らせん溝付管の展開図
、第５図、第６図はそれぞれらせん溝に関する特性図で
ある。 ２．５・・・・・・平滑な伝熱管、３，４・・・・・・
管内にせん溝を有する伝熱管、６・・・・・・Ｕ字形ベ
ンド、７゜８・・・・・・らせん溝、９・・・・・・側
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （（ｌ１１．）（１０） 第３図 第４因 Ｈｐ
Claims (1)
- 伝熱管の管内を相変化する流体の流路とし、前記伝熱管
の管内壁に管軸に対する角度が少なくとも２種類異なっ
たらせん溝を設け、これらのらせん溝の管軸に対する角
度を管内流体の低乾き度域で大きく、高乾き度域で小さ
くしだ熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14801082A JPS5938596A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14801082A JPS5938596A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5938596A true JPS5938596A (ja) | 1984-03-02 |
Family
ID=15443079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14801082A Pending JPS5938596A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938596A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6192141A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Hitachi Ltd | 電機巻線用プリプレグ、電機巻線及びその製造方法 |
| JPS63172894A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Matsushita Refrig Co | 熱交換器 |
| JPH0425982U (ja) * | 1990-06-20 | 1992-03-02 |
-
1982
- 1982-08-25 JP JP14801082A patent/JPS5938596A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6192141A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Hitachi Ltd | 電機巻線用プリプレグ、電機巻線及びその製造方法 |
| JPS63172894A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Matsushita Refrig Co | 熱交換器 |
| JPH0425982U (ja) * | 1990-06-20 | 1992-03-02 |
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