JPS60181590A - 熱交換管 - Google Patents
熱交換管Info
- Publication number
- JPS60181590A JPS60181590A JP3696684A JP3696684A JPS60181590A JP S60181590 A JPS60181590 A JP S60181590A JP 3696684 A JP3696684 A JP 3696684A JP 3696684 A JP3696684 A JP 3696684A JP S60181590 A JPS60181590 A JP S60181590A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- groove
- angle
- range
- heat transfer
- 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
- F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal 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
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- 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
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】
本発明は、総括熱伝達率を上げるために波形圧した熱交
換器用管に関するものであり、特に管内流体の流れを工
夫して過度の圧力低下を伴はすに熱交換管自身による、
管内スケール（汚れ）の切削効果を高め、同時にその流
れにより熱伝達を向上させこれらの２重効果で実質的な
使用時総括熱伝達率を上昇させるような形状にした熱交
換器用管に関するものである。
換器用管に関するものであり、特に管内流体の流れを工
夫して過度の圧力低下を伴はすに熱交換管自身による、
管内スケール（汚れ）の切削効果を高め、同時にその流
れにより熱伝達を向上させこれらの２重効果で実質的な
使用時総括熱伝達率を上昇させるような形状にした熱交
換器用管に関するものである。
平滑管に変わる高性能熱交換管として、公知のスパイラ
ル状にミゾを設けて波形とし熱伝達率を向上させるため
の提案がな嘔れて米ました（スパイラル管又はコルゲー
ト管）。公知のスパイラル管は、仮に管内に水、管外に
蒸気に流した場合で言うと、平滑管に比べ管内熱伝達率
で約２倍〜８倍に、管外においても １２倍〜１．８倍
に、清浄時総括熱伝達率で１６５倍〜２倍に向上する事
がわかりている。しかし公知のスパイラル管ではミゾや
ミゾのピッチが熱伝達の向上のみに目を向けて決められ
でおり管内の汚れを自己クリーニングする効 。
ル状にミゾを設けて波形とし熱伝達率を向上させるため
の提案がな嘔れて米ました（スパイラル管又はコルゲー
ト管）。公知のスパイラル管は、仮に管内に水、管外に
蒸気に流した場合で言うと、平滑管に比べ管内熱伝達率
で約２倍〜８倍に、管外においても １２倍〜１．８倍
に、清浄時総括熱伝達率で１６５倍〜２倍に向上する事
がわかりている。しかし公知のスパイラル管ではミゾや
ミゾのピッチが熱伝達の向上のみに目を向けて決められ
でおり管内の汚れを自己クリーニングする効 。
果は十分でなく（平滑管に比べれば大きい）せっかく苦
労して清浄時総括熱伝達率を１，６５倍〜２倍釦引き上
げたにもかかわらず、実際上の使用では熱交換管によご
れが付着するため、汚れによる熱抵抗を汚れ係数として
見込んで設計を行わねばならす、ここで清水（水道水）
を管内に流して熱交換させる場合実設計でよく使われて
いる汚れ係数値 管内ｒ＋＝００００４ ｍ’ｈｔ／−
管外（蒸気）ｒ６＝＝α０００１ ／ｈｔ；／ｉ＋−を
使って表１のように計算すると、使用時熱伝達率１ｄ１
．１８倍〜１．２８倍にまで低下してし１い苦労は報い
られないことがわかる。このことからも高性能な熱交換
管であればあるほど、熱伝達率は管壁妊付着する汚れ（
スケール）の熱伝導率により、より以上に支配てれてし
まうことがわかる。清水においてでえこのように汚れが
実際に使用可能な熱伝達率値を低下させてし筐うように
、実際熱交換に使用される流体は清いものより汚れの多
い物の方が多く、この事が現在公知のスパイラル管の使
用に対する普及を妨げている大きな原因とな９ている。
労して清浄時総括熱伝達率を１，６５倍〜２倍釦引き上
げたにもかかわらず、実際上の使用では熱交換管によご
れが付着するため、汚れによる熱抵抗を汚れ係数として
見込んで設計を行わねばならす、ここで清水（水道水）
を管内に流して熱交換させる場合実設計でよく使われて
いる汚れ係数値 管内ｒ＋＝００００４ ｍ’ｈｔ／−
管外（蒸気）ｒ６＝＝α０００１ ／ｈｔ；／ｉ＋−を
使って表１のように計算すると、使用時熱伝達率１ｄ１
．１８倍〜１．２８倍にまで低下してし１い苦労は報い
られないことがわかる。このことからも高性能な熱交換
管であればあるほど、熱伝達率は管壁妊付着する汚れ（
スケール）の熱伝導率により、より以上に支配てれてし
まうことがわかる。清水においてでえこのように汚れが
実際に使用可能な熱伝達率値を低下させてし筐うように
、実際熱交換に使用される流体は清いものより汚れの多
い物の方が多く、この事が現在公知のスパイラル管の使
用に対する普及を妨げている大きな原因とな９ている。
例とじてンリカ、カリウムを主体としたスケールの熱伝
導率はα２〜Ｑ ｈｅｒｄ／、、、℃であり、銅製の熱
交換管でｔ’ｊ ８２０ ｋｍＡｂｒ：もありスケール
の熱伝導率は管の１／１６００〜１／６４０ と非常に
悪＜、スケールがコンマ数ミ’Ｉ付着するだけでう七ン
管でもたちまち平滑管なみの熱伝達率に低下してしまう
。つまり、高性能な熱交換管であるためには、まず汚れ
が付着しにくい形状であることが熱伝達を上げる以前に
必要なことであり一も重要である。
導率はα２〜Ｑ ｈｅｒｄ／、、、℃であり、銅製の熱
交換管でｔ’ｊ ８２０ ｋｍＡｂｒ：もありスケール
の熱伝導率は管の１／１６００〜１／６４０ と非常に
悪＜、スケールがコンマ数ミ’Ｉ付着するだけでう七ン
管でもたちまち平滑管なみの熱伝達率に低下してしまう
。つまり、高性能な熱交換管であるためには、まず汚れ
が付着しにくい形状であることが熱伝達を上げる以前に
必要なことであり一も重要である。
本発明による特殊スパイラル管（以下トリマーチューブ
と呼ぶ）は、特によごれの付着が少くなるように形状を
定めたものである。
と呼ぶ）は、特によごれの付着が少くなるように形状を
定めたものである。
本トリマーチューブの基本的な考えは、ドリルに基すい
ており、流体をドリルにしたて、常に流体が自分自身の
力で管壁面の付着物を切削しながら進ませようとしたも
のである。第１図はドリルの切削のようすを図示したも
のである。ドリルは進行方向の物体を削りながら進みま
すが、熱交換管では壁面だけを切削すればよく、ドリル
のように深いミゾは必要でなく浅いミゾで用がすむこと
になります。図示すれば第２図のようになり、２部が汚
れに相当する部分です。第８図には、本トリマーチュー
ブの実施例である断面詳細図、第４図Ｆｃ１−を断面、
側面、側断面図を示します。第３゜４図のようにトリマ
ーチューブのミゾ形状はドリルのミゾに似た形をしてお
り、刃角Ａｄ４０’〜４５゜を最適とし、ミゾの最深部
は片側に寄っており刃角Ａと反対のミゾ角Ｂｌ−ｆ管中
心を通って引かれた線から０°〜２０°程度がよく、こ
のミゾは、管の長手方向に沿って少くとも１本以上スパ
イラルを描きガから刻まれている。ミゾの旋回角Ｃｔｔ
ミゾの深ｉＫよって２５°〜４５°の範囲が理想的な切
削旋回流を作るＫｒｉ適しており、この旋回角によりミ
ゾのピッチが決められてしまいます。ミゾ１本ではミゾ
とミゾの間隔が広くなりすぎるためミゾは数本の方が、
より有利となる。このように１本のミゾピッチは旋回角
により決めミゾとミゾの間隔はミゾの数で調節する。第
４．５図にハミゾ２本と８本のものを比較して示す。
ており、流体をドリルにしたて、常に流体が自分自身の
力で管壁面の付着物を切削しながら進ませようとしたも
のである。第１図はドリルの切削のようすを図示したも
のである。ドリルは進行方向の物体を削りながら進みま
すが、熱交換管では壁面だけを切削すればよく、ドリル
のように深いミゾは必要でなく浅いミゾで用がすむこと
になります。図示すれば第２図のようになり、２部が汚
れに相当する部分です。第８図には、本トリマーチュー
ブの実施例である断面詳細図、第４図Ｆｃ１−を断面、
側面、側断面図を示します。第３゜４図のようにトリマ
ーチューブのミゾ形状はドリルのミゾに似た形をしてお
り、刃角Ａｄ４０’〜４５゜を最適とし、ミゾの最深部
は片側に寄っており刃角Ａと反対のミゾ角Ｂｌ−ｆ管中
心を通って引かれた線から０°〜２０°程度がよく、こ
のミゾは、管の長手方向に沿って少くとも１本以上スパ
イラルを描きガから刻まれている。ミゾの旋回角Ｃｔｔ
ミゾの深ｉＫよって２５°〜４５°の範囲が理想的な切
削旋回流を作るＫｒｉ適しており、この旋回角によりミ
ゾのピッチが決められてしまいます。ミゾ１本ではミゾ
とミゾの間隔が広くなりすぎるためミゾは数本の方が、
より有利となる。このように１本のミゾピッチは旋回角
により決めミゾとミゾの間隔はミゾの数で調節する。第
４．５図にハミゾ２本と８本のものを比較して示す。
円管にこのような形状のスパイラル状のミゾをもうける
事により、伝熱面は清浄に保たれ、熱抵抗として見てい
た汚れ係数を大巾に小キくシて設計する事が可能となり
、同時にミゾによる旋回、乱流効果で管外、特に管内の
熱伝達率も飛躍的に向上する事と々る。この両者の２重
効果で本トリマーチューブは超高性能な熱交換管と言え
る。第６図には管種のちがいＫよる流速とよごれ係数の
関係を例として示す。
事により、伝熱面は清浄に保たれ、熱抵抗として見てい
た汚れ係数を大巾に小キくシて設計する事が可能となり
、同時にミゾによる旋回、乱流効果で管外、特に管内の
熱伝達率も飛躍的に向上する事と々る。この両者の２重
効果で本トリマーチューブは超高性能な熱交換管と言え
る。第６図には管種のちがいＫよる流速とよごれ係数の
関係を例として示す。
このトリマーチューブを使った熱交換器の伝熱面積は清
浄時ではなく使用時において、同じ金属、はぼ同じ寸法
の平滑管を使った場合の約３０％〜４０チに、また従来
のスパイラル管に対しても約５０チ〜８０１Ｃ１で減少
させることができる。
浄時ではなく使用時において、同じ金属、はぼ同じ寸法
の平滑管を使った場合の約３０％〜４０チに、また従来
のスパイラル管に対しても約５０チ〜８０１Ｃ１で減少
させることができる。
熱交換器本体は、伝熱面の減少以上に小さくなり、低コ
スト、省スペースを満たす高性能な熱交換器を作ること
ができる。
スト、省スペースを満たす高性能な熱交換器を作ること
ができる。
このトリマーチューブの発明により、スパイラル管が今
まで以上に広く熱交換器に応用され省コスト、省エネ、
劣質、省スペースの点で貢献できるものである。
まで以上に広く熱交換器に応用され省コスト、省エネ、
劣質、省スペースの点で貢献できるものである。
総括熱伝達率の比較表１
条件
１、管内に水、管外に蒸気を流し、管の肉厚による熱抵
抗をＲ＝ （ｋ０００００６ ｍ’ｈ％−とする。
抗をＲ＝ （ｋ０００００６ ｍ’ｈ％−とする。
ｚ平滑管の管内熱伝達率ｈＨ＝ ５ＱＱＱ ｋ−４？ｈ
ｃ１管外り。
ｃ１管外り。
＝ １００００ ｋ〜ｈｃとする。
ａ管内、外の汚れ係数は平滑管、スパイラル管ともに管
内ｒｔ＝ １０００４ ｔｚｂｒ：、４（７管外ｒｏ＝
１１０００１ ｉｂ努−であるとする。
内ｒｔ＝ １０００４ ｔｚｂｒ：、４（７管外ｒｏ＝
１１０００１ ｉｂ努−であるとする。
第１図、２図はドリルの切削のようすを図示した断面図
。 第８図には、トリマーチューブの実施例である断面詳細
図、第４図には、断面、側面、側断面図を、第５図にＶ
′ｉ３本ミゾのものを示す断面図と側面図。第６図は、
管種のちがいによる流速と汚れ係数の関係を例としたグ
ラフ。 １・・・ドリル ２・・・切削部 ８・・・スパイラル
ミゾＡ・・・刃角 Ｂ・・・みぞ角 Ｃ・・・ミゾの旋
回角Ｄ・・・ミゾのピッチ 第１図 第２図 第３１ｉＪ 窮４回 第り図 斗ｊ−７”ｖＳ３Ｌ速 １６品 ！、畢俯の表示 昭和６７年特許願第 。３６γ６６号
２１発明の石溢 柩企換昔 ３、補正Σする者 事轡との関係 ！ｖｒ許漱顔人 Ａ’ ｌ（／ｇＮ） −Ｆ！；６４ 大ｍ！６＋ｒＡ’
ａＩ目２？ ３−３ｏａ Ｑ’。 Ｍ′″”ｉ、 、Ｊ、電属、莢え、 ４、ネ鯉正ｌこより増加す６発明の数 ０ふ オ藪正の
対象 １訂請求の範ＦｆＪの櫟」 ６−１８’正の＾容 ｎ＞暑許蹟朱０能り 普の長告方向に珀、て管のＦＩ′１鵬１；少なくとル一
本身人１のスＩマ４うｌし状１’Ｓ亥１１含君Ｌミソ−
と溝３・音の顔面て女り入バイラｌＬ／ミソ″の刃角Ａ
＋３２Ｓ’〜８０゜の純８ｆｉＥかり、ミゾの最丁郁
ｌＪへ償１１こ寄ワ１あ１す１ＪｆＡＡと１コ反ｉｌｌ
二力るミゾ色すは管ヤ°（左通２（引１１７′：線ハζ
エダの艷鵬１；あ６左石否ハ称形のミソΣ看、１いう、
ごのミ・ハＳイ１気の蔗さ１；タイして５６、 このよ
うなことΣ考徴乙１う誌虹倹菅。 −８ｆ、先棉゛正各 ＩＩｇ蜘６０４３弓２Ｓ日 相株首 毛賀 竿 諸か ｌ、 、４シイ午の長方１、 昭り℃！；ｆ４！￥ｆ＝
１屑頃革 ０３乙〕ｇ６ 号２、発明の名君、熱交＃簀 ３、補゛正見する渚 庫伜乙の関係 信１許払願人 ；ｔ ＷｒＡＮ）−ｒｍ 人殺ｖ斤ｔ６ｉ＝５：ｉ”５
．ｑＪｓｚｙ番ｊｅ、３−３０３’ＡＢ’ｌ；７フ が
す ＆あ 、ｉｊ篇又−′Ｌ 幅） ４、柚゛正停令（ｎ 、Ｆ３ 月１１５ｈｔｏ４２＋’
％ ２２ Ｂ５、才市正の文オ象０５和５７卑１１月Ｓ
日４１」１舷の４−鰻、柚正書の差叔書 乙、柚゛正の内宮 万一１紙のとｈ・′）８統柿゛、正
−審 （白丸） ａｉｍ Ｓ’ｆ年１年目１目５ Ｅｌ午庁長゛ぎ １乞 賀 学 贋ｔ ｔ、 ４件の表子、 ａｉｍ５？Ｊｔ Ｊｆｒｄ願’ｋ
Ｊ ｏＭγに６号２ 発明の石ａ 葦友攻管 （、＠′正と１６市 手
。 第８図には、トリマーチューブの実施例である断面詳細
図、第４図には、断面、側面、側断面図を、第５図にＶ
′ｉ３本ミゾのものを示す断面図と側面図。第６図は、
管種のちがいによる流速と汚れ係数の関係を例としたグ
ラフ。 １・・・ドリル ２・・・切削部 ８・・・スパイラル
ミゾＡ・・・刃角 Ｂ・・・みぞ角 Ｃ・・・ミゾの旋
回角Ｄ・・・ミゾのピッチ 第１図 第２図 第３１ｉＪ 窮４回 第り図 斗ｊ−７”ｖＳ３Ｌ速 １６品 ！、畢俯の表示 昭和６７年特許願第 。３６γ６６号
２１発明の石溢 柩企換昔 ３、補正Σする者 事轡との関係 ！ｖｒ許漱顔人 Ａ’ ｌ（／ｇＮ） −Ｆ！；６４ 大ｍ！６＋ｒＡ’
ａＩ目２？ ３−３ｏａ Ｑ’。 Ｍ′″”ｉ、 、Ｊ、電属、莢え、 ４、ネ鯉正ｌこより増加す６発明の数 ０ふ オ藪正の
対象 １訂請求の範ＦｆＪの櫟」 ６−１８’正の＾容 ｎ＞暑許蹟朱０能り 普の長告方向に珀、て管のＦＩ′１鵬１；少なくとル一
本身人１のスＩマ４うｌし状１’Ｓ亥１１含君Ｌミソ−
と溝３・音の顔面て女り入バイラｌＬ／ミソ″の刃角Ａ
＋３２Ｓ’〜８０゜の純８ｆｉＥかり、ミゾの最丁郁
ｌＪへ償１１こ寄ワ１あ１す１ＪｆＡＡと１コ反ｉｌｌ
二力るミゾ色すは管ヤ°（左通２（引１１７′：線ハζ
エダの艷鵬１；あ６左石否ハ称形のミソΣ看、１いう、
ごのミ・ハＳイ１気の蔗さ１；タイして５６、 このよ
うなことΣ考徴乙１う誌虹倹菅。 −８ｆ、先棉゛正各 ＩＩｇ蜘６０４３弓２Ｓ日 相株首 毛賀 竿 諸か ｌ、 、４シイ午の長方１、 昭り℃！；ｆ４！￥ｆ＝
１屑頃革 ０３乙〕ｇ６ 号２、発明の名君、熱交＃簀 ３、補゛正見する渚 庫伜乙の関係 信１許払願人 ；ｔ ＷｒＡＮ）−ｒｍ 人殺ｖ斤ｔ６ｉ＝５：ｉ”５
．ｑＪｓｚｙ番ｊｅ、３−３０３’ＡＢ’ｌ；７フ が
す ＆あ 、ｉｊ篇又−′Ｌ 幅） ４、柚゛正停令（ｎ 、Ｆ３ 月１１５ｈｔｏ４２＋’
％ ２２ Ｂ５、才市正の文オ象０５和５７卑１１月Ｓ
日４１」１舷の４−鰻、柚正書の差叔書 乙、柚゛正の内宮 万一１紙のとｈ・′）８統柿゛、正
−審 （白丸） ａｉｍ Ｓ’ｆ年１年目１目５ Ｅｌ午庁長゛ぎ １乞 賀 学 贋ｔ ｔ、 ４件の表子、 ａｉｍ５？Ｊｔ Ｊｆｒｄ願’ｋ
Ｊ ｏＭγに６号２ 発明の石ａ 葦友攻管 （、＠′正と１６市 手
Claims (1)
- 管の長手方向に沿って管の周囲に少なくとも１本以上の
スパイラル状に刻まれたミゾを持ち、管の断面でみたス
パイラルミゾの刃角Ａ ｔｌ ２５０〜８００の範囲Ｖ
Ｃｈｈ、ミゾの最深部は片側に寄りており、刃角Ａとは
反対にあるミゾ角Ｂｔｊ管中心を通って引いた線から一
２０°〜８０°の範囲にある左右否対称形のミゾを持っ
ている。このミゾは任意の深さに対して相似の形を増る
。ミゾの旋回角Ｃｄ ２５０〜８０°の範囲である。こ
のようなことを特徴とする熱交換管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3696684A JPS60181590A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 熱交換管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3696684A JPS60181590A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 熱交換管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181590A true JPS60181590A (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=12484473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3696684A Pending JPS60181590A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 熱交換管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60181590A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2682747A1 (fr) * | 1991-10-17 | 1993-04-23 | Electroniques Mecaniques Et | Echangeur de chaleur favorisant les transferts thermiques par convection. |
| WO2014006151A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | An improved tubular heat exchanger |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4914361A (ja) * | 1972-05-20 | 1974-02-07 | ||
| JPS5714184A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-25 | Nippon Mining Co Ltd | Heat exchanger tube |
-
1984
- 1984-02-27 JP JP3696684A patent/JPS60181590A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4914361A (ja) * | 1972-05-20 | 1974-02-07 | ||
| JPS5714184A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-25 | Nippon Mining Co Ltd | Heat exchanger tube |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2682747A1 (fr) * | 1991-10-17 | 1993-04-23 | Electroniques Mecaniques Et | Echangeur de chaleur favorisant les transferts thermiques par convection. |
| WO2014006151A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | An improved tubular heat exchanger |
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