JPS6020676B2 - 熱交換器用粗面フィンの製作方法 - Google Patents
熱交換器用粗面フィンの製作方法Info
- Publication number
- JPS6020676B2 JPS6020676B2 JP52076511A JP7651177A JPS6020676B2 JP S6020676 B2 JPS6020676 B2 JP S6020676B2 JP 52076511 A JP52076511 A JP 52076511A JP 7651177 A JP7651177 A JP 7651177A JP S6020676 B2 JPS6020676 B2 JP S6020676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fin
- fins
- rough
- contact angle
- film
- 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.)
- Expired
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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
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
- F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
- Y10T29/49377—Tube with heat transfer means
- Y10T29/49378—Finned tube
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、力−クーラ、ルームエアコンデショナ−、
パッケージエアコンデショナー、除湿機などのように熱
交換器のフィン表面に凝縮による液滴が付着する状態、
または冷蔵庫、ショケース、ヒートポンプのように熱交
換器のフィン表面に霜が付着する状態で用いられる熱交
換器用組面フィンの製作方法に関する。
パッケージエアコンデショナー、除湿機などのように熱
交換器のフィン表面に凝縮による液滴が付着する状態、
または冷蔵庫、ショケース、ヒートポンプのように熱交
換器のフィン表面に霜が付着する状態で用いられる熱交
換器用組面フィンの製作方法に関する。
従来、凝縮水または霧が付着する状態で使用する熱交換
器は、所定の間隔をおいて多数平行にならべられた平板
状のフィンと、これらの各フィンに設けられた穴に挿入
され、各フィンに対して直交するように固定されたパイ
プとから構成され、パイプ内に冷媒または冷水を流し各
フィン間に冷却される気体を流して気体を冷却する。
器は、所定の間隔をおいて多数平行にならべられた平板
状のフィンと、これらの各フィンに設けられた穴に挿入
され、各フィンに対して直交するように固定されたパイ
プとから構成され、パイプ内に冷媒または冷水を流し各
フィン間に冷却される気体を流して気体を冷却する。
前記各フィンは、表面に細いおうとつを設けたものであ
る。
る。
フィンの表面におうとつが設けられていると、表面積が
ふえるので見かけ上水滴の表面張力が減少して接触角が
小さくなり、水滴が膜状となってフィン表面を流れ落ち
る。水滴が膜状になって流れるのは、表面積が増加して
見かけ上の表面張力が水滴の表面張力より小さく、接触
角がooに近い状態のときであり、このような条件が満
足されない場合には凝縮水がフィン表面に滴状になって
付着し、液滴がフィン間を流れる気体の流れの抵抗とな
り、通風抵抗が増大することになる。おうとつを設ける
ことは凝縮水を膜状にして流し落すのには有効であるが
、加工に多額の費用を要する。
ふえるので見かけ上水滴の表面張力が減少して接触角が
小さくなり、水滴が膜状となってフィン表面を流れ落ち
る。水滴が膜状になって流れるのは、表面積が増加して
見かけ上の表面張力が水滴の表面張力より小さく、接触
角がooに近い状態のときであり、このような条件が満
足されない場合には凝縮水がフィン表面に滴状になって
付着し、液滴がフィン間を流れる気体の流れの抵抗とな
り、通風抵抗が増大することになる。おうとつを設ける
ことは凝縮水を膜状にして流し落すのには有効であるが
、加工に多額の費用を要する。
そのため、おうとつを設けるさし、必要以上に表面積を
増加させることは不経済となる。また、このような熱交
換器用フィンは耐食性を増すため、表面処理を施すこと
が行なわれている。耐食性表面処理は、フィン表面の水
切り性が変化し、それも、一般には水切り性が悪くなる
。そのため、おうとつを設けることによってフィン表面
の面積増加をどの程度にするかを理論的に定めることは
極めて難しく、とくに表面処理を施すような場合には一
層難しくなる。従って、従来粕面フィンの面積増加をど
の程度にするかを求めるには「面積増加の異なる多数の
粗面フィンを製作し、個々に水切り性の良否を実験によ
り確認しているのが現状である。
増加させることは不経済となる。また、このような熱交
換器用フィンは耐食性を増すため、表面処理を施すこと
が行なわれている。耐食性表面処理は、フィン表面の水
切り性が変化し、それも、一般には水切り性が悪くなる
。そのため、おうとつを設けることによってフィン表面
の面積増加をどの程度にするかを理論的に定めることは
極めて難しく、とくに表面処理を施すような場合には一
層難しくなる。従って、従来粕面フィンの面積増加をど
の程度にするかを求めるには「面積増加の異なる多数の
粗面フィンを製作し、個々に水切り性の良否を実験によ
り確認しているのが現状である。
この発明の目的は、フィン表面に付着する凝縮水が膜状
になって流れる粗面フィンを経済的に製作する方法を提
供することにある。
になって流れる粗面フィンを経済的に製作する方法を提
供することにある。
この発明の特徴は、おうとつを形成しようとするフィン
材の平滑面上における液滴の接触角0を求め、この8か
ら粗度係数RをR≠CSますの式より求め、この求めら
れた粗度係数になるように粕面フィンを製作することに
ある。
材の平滑面上における液滴の接触角0を求め、この8か
ら粗度係数RをR≠CSますの式より求め、この求めら
れた粗度係数になるように粕面フィンを製作することに
ある。
おうとつを形成しようとするフィン材の平滑面上におけ
る液滴の接触角を8、おうとつ加工前の平滑面フィンの
表面積に対するおうとつ加工後のフィンの表面積の比(
粗度係数という)をRとしたとき、フィンにR≠三;を
満足するようなおうとつを設けたものである。第】図の
ように〜平滑面フィン1上に水滴2が付着している場合
の表面張力と接触角との関係は‘1}式のようになる。
る液滴の接触角を8、おうとつ加工前の平滑面フィンの
表面積に対するおうとつ加工後のフィンの表面積の比(
粗度係数という)をRとしたとき、フィンにR≠三;を
満足するようなおうとつを設けたものである。第】図の
ように〜平滑面フィン1上に水滴2が付着している場合
の表面張力と接触角との関係は‘1}式のようになる。
yLs+yしCOSa−ys=0 …‘
1)ここでys:固体(フィン)の表面張力yL:液体
の 〃 yLs:界面 の 〃 8 :接触角 第2図のように、フィンの表面におうとつを設けたいわ
ゆる粗面フィン3の場合の表面張力と接触角との関係は
■式のようになる。
1)ここでys:固体(フィン)の表面張力yL:液体
の 〃 yLs:界面 の 〃 8 :接触角 第2図のように、フィンの表面におうとつを設けたいわ
ゆる粗面フィン3の場合の表面張力と接触角との関係は
■式のようになる。
R(yLS−yS)十yLcos8*=0 …■
ここでR:粗度係数(平等骨凹面フフ舎三ンのの表表皿
悪質積)8*:粗面上の接触角【1},■式より、平滑
面上の接触角8と粗面上の接触角8*との関係はcos
8*=Rcos8 …{3)とな
る。
ここでR:粗度係数(平等骨凹面フフ舎三ンのの表表皿
悪質積)8*:粗面上の接触角【1},■式より、平滑
面上の接触角8と粗面上の接触角8*との関係はcos
8*=Rcos8 …{3)とな
る。
一方フィン上に付着した液が膜状になる条件は、第3図
および第4図の平滑面フィン1、粗面フィン3上の液が
実線にて示す状態から、液がぬれ広がっていくものであ
ると考えることができる。
および第4図の平滑面フィン1、粗面フィン3上の液が
実線にて示す状態から、液がぬれ広がっていくものであ
ると考えることができる。
また別の言い方をすればぬれ広がる前のエネルギーG,
よりぬれ広がった後のエネルギーG2が小さいというこ
とである。今ぬれ広がった面積をAとすると、平滑面フ
ィンの場合のG,,○2は、G,=A・ys
…【41G2=A・yLs+Ay
L …(51となる。
よりぬれ広がった後のエネルギーG2が小さいというこ
とである。今ぬれ広がった面積をAとすると、平滑面フ
ィンの場合のG,,○2は、G,=A・ys
…【41G2=A・yLs+Ay
L …(51となる。
液が膜状になる条件は前記の通りG2−G,ミ0である
から、G2一GI:A.ツLs十A.yL−A。
から、G2一GI:A.ツLs十A.yL−A。
ys≦0..・【6}単位面積当りでは、
9云S=yL8十yL−yS≦0 …のとなる。
【7}式、m式より
G2−○,
−X−=yL(1一cos8)SO
.9二9=・一cos8ミ。
…(81.・AーツしCOS8は−1から
十1の範囲内の値をもつので、8=ooのとき以外は液
が膜状とならないことを示している。
十1の範囲内の値をもつので、8=ooのとき以外は液
が膜状とならないことを示している。
粗面フィンの場合の○,,G2は
G,=A・R・ys …【9
}G2=ARyLs+AyL
…QOとなる。
}G2=ARyLs+AyL
…QOとなる。
液が膜状になる条件は前記の通りG2−G,ミ0である
から、G2云三=R(yL3−y8)十yL≦。
から、G2云三=R(yL3−y8)十yL≦。
…(11)となる。■式「(11)式より
G2−○,
−X−=yL(1−cosa*)≦0
.02−G,=(1−COS8*)ミ。
…(12)・・A・ンL(12)式に糊式の関係を
入れると ‐G9二9=・一Rc。
入れると ‐G9二9=・一Rc。
s8≦○ …(鮒.・A・yLCOSのま−1
から十1の範囲内の値をもっているが、cos8がR倍
されているのでCOSa>0であれば液が膜状になる条
件を満足する可能性を有することになる。
から十1の範囲内の値をもっているが、cos8がR倍
されているのでCOSa>0であれば液が膜状になる条
件を満足する可能性を有することになる。
フィン上にある液が膜状になるのは(13)式を満足す
るときであるが、膜状になる条件で紙度係数Rが最も小
さいのは1−Rcoso=0 R=支う …(IQ の場合である。
るときであるが、膜状になる条件で紙度係数Rが最も小
さいのは1−Rcoso=0 R=支う …(IQ の場合である。
また、1−Rcosoが0より若干大きくても滴状には
ならないので、(14)式はR≠宏7 …(
IQ であっても、フィン上の液が膜状になる効果が期待でき
る。
ならないので、(14)式はR≠宏7 …(
IQ であっても、フィン上の液が膜状になる効果が期待でき
る。
(15)式をグラフにしたのが第5図である。上言己の
(15)式を満足するような額度係数をもったフィンで
あっても必ずしも液が膜状になるとは限らない。
(15)式を満足するような額度係数をもったフィンで
あっても必ずしも液が膜状になるとは限らない。
少なくとも粕面のおうとつのピッチが最大液滴直径より
小さい場合に液が膜状になる。フィン表面に表面処理を
する場合でも、平滑面上にこの表面処理をしたのち液を
付着させへそのときの接触角8を測定し、その3を(1
5)式に代入して液が膜状になる粗度係数Rを求める。
小さい場合に液が膜状になる。フィン表面に表面処理を
する場合でも、平滑面上にこの表面処理をしたのち液を
付着させへそのときの接触角8を測定し、その3を(1
5)式に代入して液が膜状になる粗度係数Rを求める。
この求められた粕度係数Rをもった粗薗をフィンに形成
する。次に具体的実施例を述べる。
する。次に具体的実施例を述べる。
最近、蒸発器には、耐食性を良くするために、クロム酸
表面処理を施している。
表面処理を施している。
この表面処理は、施した直後は親水性であるが、いまら
〈経つと硬い丈夫な皮膜をつくり、アルミニウムを保護
する。しかしその時の接触角は70度程度で、水滴はほ
とんど半球上になって付着し、水切り性は非常に悪い。
そこで、先ずフィン素材にR≠1/cos70o を満
足するような粗度係数Rが2.甥星陵のおうとつを付け
、その後クロム酸素面処理を施すことにする。おうとつ
を付ける方法としては、表面に細かいおうとつを付けた
圧延ロールの間に、素材のフィンを通すことによって、
圧延ロールのおうとつを転写する方法が実施されている
。こうして作られた粗面フィンは、表面処理を施さない
状態で完全な親水性となっており水切り性が非常に良い
。しかし、粗面にしたことによって、表面鏡は増加し、
応力ひずみも残っているため、平滑面よりもいくらか耐
食性が劣っていることが考えられる。そこで「粕面フィ
ンの上にクロム酸処理を施す訳であるが、表面の皮膜は
槌面おうとつに比べて薄いのでほとんど粗面のおうとつ
を変化させることはない。表面処理を施すことによって
接触角は70度位になるが、粗度係数が2.9程度ある
ので水滴は流れ落ち易くなり、ほとんど膜状になって流
れ落ちてしまう。この効果によって通風抵抗は約30%
低下させることができト蒸発器の性能を大いに向上させ
ることができる。尚粕面を形成する方法としてロールに
よる転写する方法を示したが、特にこれに限定されるも
のではなく他の公知の方法を用いることもできる。以上
述べたように、この発明によれば、フィン表面の粕度係
数を約C毒;にしたものであるから、液が膜状になって
流れ落ちる粗面フィンを平滑面上における接触角を求め
るだけで容易に経済的に提供することができる。
〈経つと硬い丈夫な皮膜をつくり、アルミニウムを保護
する。しかしその時の接触角は70度程度で、水滴はほ
とんど半球上になって付着し、水切り性は非常に悪い。
そこで、先ずフィン素材にR≠1/cos70o を満
足するような粗度係数Rが2.甥星陵のおうとつを付け
、その後クロム酸素面処理を施すことにする。おうとつ
を付ける方法としては、表面に細かいおうとつを付けた
圧延ロールの間に、素材のフィンを通すことによって、
圧延ロールのおうとつを転写する方法が実施されている
。こうして作られた粗面フィンは、表面処理を施さない
状態で完全な親水性となっており水切り性が非常に良い
。しかし、粗面にしたことによって、表面鏡は増加し、
応力ひずみも残っているため、平滑面よりもいくらか耐
食性が劣っていることが考えられる。そこで「粕面フィ
ンの上にクロム酸処理を施す訳であるが、表面の皮膜は
槌面おうとつに比べて薄いのでほとんど粗面のおうとつ
を変化させることはない。表面処理を施すことによって
接触角は70度位になるが、粗度係数が2.9程度ある
ので水滴は流れ落ち易くなり、ほとんど膜状になって流
れ落ちてしまう。この効果によって通風抵抗は約30%
低下させることができト蒸発器の性能を大いに向上させ
ることができる。尚粕面を形成する方法としてロールに
よる転写する方法を示したが、特にこれに限定されるも
のではなく他の公知の方法を用いることもできる。以上
述べたように、この発明によれば、フィン表面の粕度係
数を約C毒;にしたものであるから、液が膜状になって
流れ落ちる粗面フィンを平滑面上における接触角を求め
るだけで容易に経済的に提供することができる。
とくに表面処理を施した粗面フィンの場合有効である。
第1図は平滑面フィンの表面張力と接触角との関係を説
明する説明用図、第2図は粗面フィンの表面張力と接触
角との関係を説明する説明用図ト第3図は平滑面フィン
において液が膜状になる条件を説明する説明用図、第4
図は粗面フィンにおいて液が膜状になる条件を説明する
説明用図、第5図は雛度係数と接触角との関係を示す緑
図である。 2……液、3……粗面フィン、R・…・・組度係数、8
…・・・平滑面上における接触角。 椿l図 苑Z図 均3図 策4図 賄S図
明する説明用図、第2図は粗面フィンの表面張力と接触
角との関係を説明する説明用図ト第3図は平滑面フィン
において液が膜状になる条件を説明する説明用図、第4
図は粗面フィンにおいて液が膜状になる条件を説明する
説明用図、第5図は雛度係数と接触角との関係を示す緑
図である。 2……液、3……粗面フィン、R・…・・組度係数、8
…・・・平滑面上における接触角。 椿l図 苑Z図 均3図 策4図 賄S図
Claims (1)
- 1 液滴または霜が付着する状態で用いられるものであ
つて、表面におうとつを有する熱交換器用フインの製作
方法において、フイン表面におうとつを設ける以前の平
滑面フインの表面積に対するおうとつを設けた後の粗面
フインの表面積の比(粗度係数)をRとしたとき、おう
とつを形成しようとするフイン材の平滑面上に液滴が付
着した際の接触角θを求め、次にこのθから粗度係数R
をR≒1/(Cosθ)の式により求め、この求められ
た粗度係数となるように平滑面フインの表面におうとつ
を形成することを特徴とする熱交換器用粗面フインの製
作方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52076511A JPS6020676B2 (ja) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | 熱交換器用粗面フィンの製作方法 |
US05/918,274 US4211276A (en) | 1977-06-29 | 1978-06-22 | Method of making fin elements for heat exchangers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52076511A JPS6020676B2 (ja) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | 熱交換器用粗面フィンの製作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5415556A JPS5415556A (en) | 1979-02-05 |
JPS6020676B2 true JPS6020676B2 (ja) | 1985-05-23 |
Family
ID=13607276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52076511A Expired JPS6020676B2 (ja) | 1977-06-29 | 1977-06-29 | 熱交換器用粗面フィンの製作方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4211276A (ja) |
JP (1) | JPS6020676B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS582596A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-08 | Nippon Parkerizing Co Ltd | アルミニウム製熱交換器の表面処理法 |
GB8710011D0 (en) * | 1987-04-28 | 1987-06-03 | Bnf Metals Tech Centre | Treatment of condenser tubes |
US6371199B1 (en) * | 1988-02-24 | 2002-04-16 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Nucleate boiling surfaces for cooling and gas generation |
US5012862A (en) * | 1990-09-12 | 1991-05-07 | Jw Aluminum Company | Hydrophilic fins for a heat exchanger |
IT1244843B (it) * | 1990-11-21 | 1994-09-06 | Donegani Guido Ist | Procedimento per ridurre il coefficiente d'attrito e per incrementare l'idrorepellenza di superfici di corpi formati in materiale polimerico |
EP0651222A3 (de) * | 1993-11-03 | 1995-10-25 | Hoechst Ceram Tec Ag | Verfahren zum Betreiben von Wärmetauschern. |
US5838445A (en) * | 1995-06-07 | 1998-11-17 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for determining surface roughness |
DE102006006770A1 (de) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Behr Gmbh & Co. Kg | Leiteinrichtung, insbesondere Wellrippe, für einen Wärmeübertrager |
JP2010175131A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換装置、冷凍・空調装置、熱交換器製造方法 |
US20130056178A1 (en) * | 2010-05-19 | 2013-03-07 | Nec Corporation | Ebullient cooling device |
JP2014098499A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Samsung R&D Institute Japan Co Ltd | 熱交換器 |
US20140238645A1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | Alcatel-Lucent Ireland Ltd. | Hierarchically structural and biphillic surface energy designs for enhanced condensation heat transfer |
NL2010441C2 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-16 | Dejatech Ges B V | Combined heat and power (chp) system. |
DK3359902T3 (da) * | 2015-10-08 | 2019-11-25 | Linde Ag | Fremgangsmåde til fremstilling af en lamel og pladevarmeveksler med en lamel fremstillet ifølge fremgangsmåden |
US10197342B2 (en) * | 2016-06-24 | 2019-02-05 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger system and method of operation |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1578254A (en) * | 1924-06-26 | 1926-03-30 | Thomas E Murray | Protection of metals against corrosion |
FR1252033A (fr) * | 1959-04-28 | 1961-01-27 | Tubes d'échangeur de chaleur à surface rugueuse | |
US3207209A (en) * | 1962-12-28 | 1965-09-21 | Dept Of Chemical Engineering & | Means for increasing the heat transfer coefficient between a wall and boiling liquid |
US3613779A (en) * | 1969-10-06 | 1971-10-19 | Clinton E Brown | Apparatus for obtaining high transfer rates in falling water film evaporators and condensers |
JPS4824451B1 (ja) * | 1970-05-20 | 1973-07-21 | ||
JPS507059B1 (ja) * | 1970-12-29 | 1975-03-20 | ||
JPS5195649A (ja) * | 1975-02-19 | 1976-08-21 | ||
JPS52131247A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-04 | Hitachi Ltd | Evaporator |
-
1977
- 1977-06-29 JP JP52076511A patent/JPS6020676B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-06-22 US US05/918,274 patent/US4211276A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5415556A (en) | 1979-02-05 |
US4211276A (en) | 1980-07-08 |
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