JPS6115089A - 熱交換器用伝熱管およびその製造方法 - Google Patents
熱交換器用伝熱管およびその製造方法Info
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- JPS6115089A JPS6115089A JP59134639A JP13463984A JPS6115089A JP S6115089 A JPS6115089 A JP S6115089A JP 59134639 A JP59134639 A JP 59134639A JP 13463984 A JP13463984 A JP 13463984A JP S6115089 A JPS6115089 A JP S6115089A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- coil
- heat exchanger
- heat transfer
- metal tube
- 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.)
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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
- 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
- F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
-
- 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
- F28F1/405—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 and being formed of wires
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Electroplating Methods And Accessories (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〕
本発明は、空調機器、ヒートパイプ等に利用される熱交
換器用伝熱管およびその製造方法に関する。
換器用伝熱管およびその製造方法に関する。
熱交換器用伝熱管において、伝熱効率を高めるには、
■ 伝熱面積を大きくする。
■ 核沸騰をおこしやすくなる。
■ 毛細管現象をおこしやすくする。
■ 乱流が生じやすくなる。
ことが有効とされており、従来では特に■の点を満足さ
せるべく、内面にらせん潜の付いたいわゆる溝付管が実
用に供されている。
せるべく、内面にらせん潜の付いたいわゆる溝付管が実
用に供されている。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが、溝付管の場合でも、まだまだ上記全項目を十
分満足させるまでには至っておらず、したがって伝熱効
率の向上が望まれていた。
分満足させるまでには至っておらず、したがって伝熱効
率の向上が望まれていた。
また、従来溝付管の場合、主に転造によって製造するた
め、製造能率が低く、また細管への応用がきかず、さら
に転造技術上らせん溝の条数、ねじれ角度に制限があり
、前記■の乱流効果が期待できない等、製造技術上の問
題も有していた。
め、製造能率が低く、また細管への応用がきかず、さら
に転造技術上らせん溝の条数、ねじれ角度に制限があり
、前記■の乱流効果が期待できない等、製造技術上の問
題も有していた。
本発明は、伝熱効率が高く、容易に製造でき、しかも細
管への適用も可能な熱交換器用伝熱管およびその製造方
法を提供することを目的とする。
管への適用も可能な熱交換器用伝熱管およびその製造方
法を提供することを目的とする。
本発明による伝熱管は、上記問題点を解決するため、金
属管の内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイ
ルを挿入して、コイル外周を金属管内面に密着固定し、
ざらにその上に金属管内面に多数の粉粒体を接合して多
孔質体層を形成したものである。
属管の内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイ
ルを挿入して、コイル外周を金属管内面に密着固定し、
ざらにその上に金属管内面に多数の粉粒体を接合して多
孔質体層を形成したものである。
また、それを製造するための本発明の方法は、金属管の
内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイルを、
コイル外周が金属管内面に接するように挿入し、その後
この金属管内面を電解めっきあるいは無電解めっき処理
することにより金属管内面にコイルを密着固定し、さら
にその俊めっき液中に導電性、伝熱性を有する粉体を拡
散あるいは分散してめっき処理し、めっき析出と同時、
に前記粉体を金属管内面に共析させて、多孔質体層を形
成するというものである。なお、めっき当初から粉体を
めっき共析させてもよい。
内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイルを、
コイル外周が金属管内面に接するように挿入し、その後
この金属管内面を電解めっきあるいは無電解めっき処理
することにより金属管内面にコイルを密着固定し、さら
にその俊めっき液中に導電性、伝熱性を有する粉体を拡
散あるいは分散してめっき処理し、めっき析出と同時、
に前記粉体を金属管内面に共析させて、多孔質体層を形
成するというものである。なお、めっき当初から粉体を
めっき共析させてもよい。
本発明の伝熱管を図面を参照してさらに詳細に説明する
。第1図は本発明の伝熱管の縦断面図であり、1は金属
管である。金WA管1としては、主に熱伝導性の高い調
気が用いられる。金IA管1内には、銅、真ちゅう等の
細線2aをスパイラル状に巻いたコイル2が挿入され、
コイル2外周が金属管1内面に密着固定されている。ま
た、その上から、第2図に示すように多数の粉粒体Pが
積層して接合され、多孔質体層が形成されている。。
。第1図は本発明の伝熱管の縦断面図であり、1は金属
管である。金WA管1としては、主に熱伝導性の高い調
気が用いられる。金IA管1内には、銅、真ちゅう等の
細線2aをスパイラル状に巻いたコイル2が挿入され、
コイル2外周が金属管1内面に密着固定されている。ま
た、その上から、第2図に示すように多数の粉粒体Pが
積層して接合され、多孔質体層が形成されている。。
粉粒体Pの接合場所は、図示例では細線2aの′間の谷
部に限っであるが、細線2aを覆うようにしてもよい。
部に限っであるが、細線2aを覆うようにしてもよい。
また、金属管1は内面が平滑なもの以外に、溝付きのも
のでもよく、また]コイルを形成する細線2aとしては
、単線以外に、第4図に示すように極細線による微小径
スパイラルコイル(巻線) 2a +、あるいは第5図
に示づように極細線の多数本の縒線で2a″等を用いて
もよい。
のでもよく、また]コイルを形成する細線2aとしては
、単線以外に、第4図に示すように極細線による微小径
スパイラルコイル(巻線) 2a +、あるいは第5図
に示づように極細線の多数本の縒線で2a″等を用いて
もよい。
また、コイルを金属管内面に固定する手段としては、電
解めっき、無電解めっき等のめっき方式、ろう付け、は
んだ付等の融着方式、その低機械方式等各種のものが採
用できるし、また粉粒体を接合する手段としては、ろう
付け、はんだ付け、めっきによる共析等各種のものが採
用できる。
解めっき、無電解めっき等のめっき方式、ろう付け、は
んだ付等の融着方式、その低機械方式等各種のものが採
用できるし、また粉粒体を接合する手段としては、ろう
付け、はんだ付け、めっきによる共析等各種のものが採
用できる。
(作用)
上記伝熱管にあっては、伝熱管内面の伝熱面積がこの内
面に密着固定されているコイルによって増大され、同管
内の冷媒の流れも乱流となり、同コイルの巻線ピッチを
密にすれば、管内面に細く連続した隙間が形成されて毛
Ill管現象が生じ、同隙間によって核沸騰がおこりや
すくなり、その結果伝熱効率が向上されるのであるが、
さらに管内面には多孔質体層が形成されているから、上
記の各作用が格別効果的に促進され、より一層伝熱効率
が向上される。
面に密着固定されているコイルによって増大され、同管
内の冷媒の流れも乱流となり、同コイルの巻線ピッチを
密にすれば、管内面に細く連続した隙間が形成されて毛
Ill管現象が生じ、同隙間によって核沸騰がおこりや
すくなり、その結果伝熱効率が向上されるのであるが、
さらに管内面には多孔質体層が形成されているから、上
記の各作用が格別効果的に促進され、より一層伝熱効率
が向上される。
また、従来の溝付管の場合は、転造によるため、溝のね
じれ角度を管軸に対して最大306程度しか設定できな
かったが、本発明の場合、コイルの巻線のねじれ角度は
最大90°近くまで設定可能である。したがって、ねじ
れ角度を大にすれば乱流効果を顕著に発揮し得る。
じれ角度を管軸に対して最大306程度しか設定できな
かったが、本発明の場合、コイルの巻線のねじれ角度は
最大90°近くまで設定可能である。したがって、ねじ
れ角度を大にすれば乱流効果を顕著に発揮し得る。
また、本発明の場合、コイル径はかなり小さい値まで設
定可能であるから、細管にも適用できる。
定可能であるから、細管にも適用できる。
さらに、コイルを形成する細線をスパイラル線あるいは
縒線にすれば、より一層伝熱面積を大きくでき、しかも
乱流効果9毛細管現象効果、核沸騰効果をも促進させる
ことができ、その結果伝熱効率の格段の向上が図れる。
縒線にすれば、より一層伝熱面積を大きくでき、しかも
乱流効果9毛細管現象効果、核沸騰効果をも促進させる
ことができ、その結果伝熱効率の格段の向上が図れる。
次に、本発明の製造方法によって伝熱管を製造する場合
の実施例を述べる。
の実施例を述べる。
金属管1として、外径9.5211φ、肉厚0゜3u、
長さ2000 Imの燐脱酸鋼管を用い、周知の方法に
より内面を脱脂、酸洗清浄化した。−・h、細線2aと
して、径0.2511+1φ、65m1F)真ちゅう細
線を用意し、これを第3図(a)に示すように5LJS
製芯金棒3にコイル巻線機により巻線ピッチ0.5−霧
で巻取り長さ2000m−の」イル2を作成した。その
際、」イル2の両端、すなわら細線2aの巻始めと巻終
りを芯金棒3に固定しておく。次に、この芯金棒3に巻
付けた」イル2を銅管1に挿入し、巻線コイル2の両端
を芯金棒3より解放することにより、」イル2の持つス
プリングバックによってコイル2外径を8.91〜+0
゜1msに拡大し、これにより銅管1内面全長に爽ちゆ
う細線・2aをスパイラルコイル状に巻線ピッチ0.8
611で接ししめた。なお、解放された芯金棒3は銅管
1より抜出した。ここで、コイル2のスプリングバック
後の外径および全長については、真ちゅう細線の機械的
、物理的性質ならびに芯金棒3への巻径によって決まる
ものであり、芯金棒3への巻付けの際にはそれを考慮し
て行う必要がある。
長さ2000 Imの燐脱酸鋼管を用い、周知の方法に
より内面を脱脂、酸洗清浄化した。−・h、細線2aと
して、径0.2511+1φ、65m1F)真ちゅう細
線を用意し、これを第3図(a)に示すように5LJS
製芯金棒3にコイル巻線機により巻線ピッチ0.5−霧
で巻取り長さ2000m−の」イル2を作成した。その
際、」イル2の両端、すなわら細線2aの巻始めと巻終
りを芯金棒3に固定しておく。次に、この芯金棒3に巻
付けた」イル2を銅管1に挿入し、巻線コイル2の両端
を芯金棒3より解放することにより、」イル2の持つス
プリングバックによってコイル2外径を8.91〜+0
゜1msに拡大し、これにより銅管1内面全長に爽ちゆ
う細線・2aをスパイラルコイル状に巻線ピッチ0.8
611で接ししめた。なお、解放された芯金棒3は銅管
1より抜出した。ここで、コイル2のスプリングバック
後の外径および全長については、真ちゅう細線の機械的
、物理的性質ならびに芯金棒3への巻径によって決まる
ものであり、芯金棒3への巻付けの際にはそれを考慮し
て行う必要がある。
次に、このようにして製作したコイル2を内蔵する銅管
内面にCu電気めっきを施して、銅管内面とコイルをC
uめっきにより接合一体化して固定した。CUめっきは
、公知の方法である1iiili銅めっき浴(CuSO
4・5H20250g、1−12 SO46ag、(J
−5010/J 、レベリング剤として荏原ニーシライ
ト株式会社製の硫酸銅めっき用添加剤、f1品名tJB
Ac#1−Aを使用した。)、不溶性陽極(φ3 im
x 2001nPT線)を用いてI18極電流密度5
A / d+a2で5分間、20℃のもとで行なった。
内面にCu電気めっきを施して、銅管内面とコイルをC
uめっきにより接合一体化して固定した。CUめっきは
、公知の方法である1iiili銅めっき浴(CuSO
4・5H20250g、1−12 SO46ag、(J
−5010/J 、レベリング剤として荏原ニーシライ
ト株式会社製の硫酸銅めっき用添加剤、f1品名tJB
Ac#1−Aを使用した。)、不溶性陽極(φ3 im
x 2001nPT線)を用いてI18極電流密度5
A / d+a2で5分間、20℃のもとで行なった。
ptN極は銅管内中心をスライドできるようスペーサで
支持した。めっき液は銅管内をおよそ1■/seeの流
速でポンプ循環した。
支持した。めっき液は銅管内をおよそ1■/seeの流
速でポンプ循環した。
めっきは鋼管の−・方から他方にat陽極を43/ii
nでスライド移動させることで均一なCUめっきが得ら
れた。
nでスライド移動させることで均一なCUめっきが得ら
れた。
また、このめっき処理に際しては、めっき液中に銅粉(
平均粒径100〜150μm)を50Q/J添加分散さ
せておき、処理中銅管にはゆるやかな四転を与えてコイ
ルの巻線間に均一に銅粉が沈着分布するようにし、銅管
内面に銅粉と析出鋼を共析させた。
平均粒径100〜150μm)を50Q/J添加分散さ
せておき、処理中銅管にはゆるやかな四転を与えてコイ
ルの巻線間に均一に銅粉が沈着分布するようにし、銅管
内面に銅粉と析出鋼を共析させた。
このようにして得られた伝熱管を、(イ)拡管試験、お
よび(ロ)伝熱特性試験した。
よび(ロ)伝熱特性試験した。
(イ)の拡管試験は、この種伝熱管として多用される外
部にアルミフィンを装着する場合、通常行なわれている
もので、これに耐えることが要求される。拡管は外径9
.52m+を10.05mにする拡管率5.6%で行な
った。その結果、本実711@で得られた伝熱管は拡管
に十分耐えるしのであり、コイルの剥離等のトラブルは
全く認められなかった。
部にアルミフィンを装着する場合、通常行なわれている
もので、これに耐えることが要求される。拡管は外径9
.52m+を10.05mにする拡管率5.6%で行な
った。その結果、本実711@で得られた伝熱管は拡管
に十分耐えるしのであり、コイルの剥離等のトラブルは
全く認められなかった。
次に、(ロ)の伝熱特性試験は、第6図に示す装置で行
なった。この装置中、王は温度センリ、Pは圧力計、P
Dは差圧4.30はポンプ、31はバルブ、32は1■
1.33は膨張弁、34は」ンプレッ勺、35はサブコ
ンデンサ、36はサブエバボイラ、37は恒温水槽であ
り、38が供試管としての伝熱管である。そして、蒸発
および凝縮試験は、5mの直管(伝熱管)を使用し、冷
WR22にて次の試験条件にて実施した。
なった。この装置中、王は温度センリ、Pは圧力計、P
Dは差圧4.30はポンプ、31はバルブ、32は1■
1.33は膨張弁、34は」ンプレッ勺、35はサブコ
ンデンサ、36はサブエバボイラ、37は恒温水槽であ
り、38が供試管としての伝熱管である。そして、蒸発
および凝縮試験は、5mの直管(伝熱管)を使用し、冷
WR22にて次の試験条件にて実施した。
蒸発試験 凝縮試験
冷媒流量(Ky/+1> 40.60,80 40
,60.80蒸発温度(℃) 5 5
付近過熱度(℃) 5±0.5 5イ1近凝縮
温度(’C) 45 45過冷却度
(℃) 10±0.5 5±05水ω(J/分)
9.0 9.0水温 (℃)
15へ・2525〜35この場合、それぞれの冷媒
流(H(/(g/H)毎に冷媒系が安定するように水温
を制御し、この恒温水は供試管38に流入する冷媒に対
し向流となるようにバルブ操作した。第6図中矢印A、
A′は、それぞれ蒸発試験の場合の冷媒および水の流れ
る方向を示し、矢印B、B′はそれぞれの凝縮試験の場
合の冷媒および水の流れる方向を示している。
,60.80蒸発温度(℃) 5 5
付近過熱度(℃) 5±0.5 5イ1近凝縮
温度(’C) 45 45過冷却度
(℃) 10±0.5 5±05水ω(J/分)
9.0 9.0水温 (℃)
15へ・2525〜35この場合、それぞれの冷媒
流(H(/(g/H)毎に冷媒系が安定するように水温
を制御し、この恒温水は供試管38に流入する冷媒に対
し向流となるようにバルブ操作した。第6図中矢印A、
A′は、それぞれ蒸発試験の場合の冷媒および水の流れ
る方向を示し、矢印B、B′はそれぞれの凝縮試験の場
合の冷媒および水の流れる方向を示している。
この試験の結果、実施例の伝熱管は、第7図に示すよう
な優れた伝熱特性を有することがわかった。なお、比較
例は平滑鋼管、および溝付き銅管5mの場合の結果であ
る。
な優れた伝熱特性を有することがわかった。なお、比較
例は平滑鋼管、および溝付き銅管5mの場合の結果であ
る。
(発明の効果〕
以上の説明のように、本発明の伝熱管は、内面にコイル
が密着固定されるとともに、多孔質体層が形成されてい
るから、内面の伝熱面積が極めて大きく、また乱流効渠
2毛細管現象効果、(S沸騰効果も十分発揮される。し
たがって、非常に伝熱効率が^くなる。また、金属管内
にコイルを挿入して固定し、その上で、粉粒体を接合す
るだ(〕でよいので、製造が容易で製造能率も向上する
。さらに、コイルはかなり小仔イヒが可能であるから、
細管に対しての応用も容易である。なお、−コイルを形
成する細線として縒線やスパイラルコイルを用いれば、
より一層伝熱効率が高くなるのはいうまでもない。
が密着固定されるとともに、多孔質体層が形成されてい
るから、内面の伝熱面積が極めて大きく、また乱流効渠
2毛細管現象効果、(S沸騰効果も十分発揮される。し
たがって、非常に伝熱効率が^くなる。また、金属管内
にコイルを挿入して固定し、その上で、粉粒体を接合す
るだ(〕でよいので、製造が容易で製造能率も向上する
。さらに、コイルはかなり小仔イヒが可能であるから、
細管に対しての応用も容易である。なお、−コイルを形
成する細線として縒線やスパイラルコイルを用いれば、
より一層伝熱効率が高くなるのはいうまでもない。
また、本発明の製造方法は、コイルの固定をめっきで行
なうとともに、そのめっき液中に銅粉を分散しておいて
、その銅粉を金属管内面に共析させるというものである
から、1つの工程でコイル固定および多孔質体層の形成
を行なえる。したがって、能率良く製造できる。
なうとともに、そのめっき液中に銅粉を分散しておいて
、その銅粉を金属管内面に共析させるというものである
から、1つの工程でコイル固定および多孔質体層の形成
を行なえる。したがって、能率良く製造できる。
第1図は本発明の伝熱管の例を示+1断面図、第2図は
同伝熱管の内壁面の構造を示す拡大断面図、第3図は本
発明の伝熱管を製造する場合の例を示す図、第4図、第
5図はそれぞれコイルを形成する細線の例図、第6図は
本発明の伝熱特性を調べるための装置の図、第7図は本
発明の実施例の伝熱管と従来品を比較して示す伝熱特性
グラノである。 1・・・・・・金属管、2・・・・・・コイル、2a・
・・・・・細線、2a°・・・・・・スパイラルコイル
、28″・・・・・・縒線、P・・・・・・粉粒体。
同伝熱管の内壁面の構造を示す拡大断面図、第3図は本
発明の伝熱管を製造する場合の例を示す図、第4図、第
5図はそれぞれコイルを形成する細線の例図、第6図は
本発明の伝熱特性を調べるための装置の図、第7図は本
発明の実施例の伝熱管と従来品を比較して示す伝熱特性
グラノである。 1・・・・・・金属管、2・・・・・・コイル、2a・
・・・・・細線、2a°・・・・・・スパイラルコイル
、28″・・・・・・縒線、P・・・・・・粉粒体。
Claims (5)
- (1)内部に、金属の細線をスパイラル状に巻いたコイ
ルが挿入され、このコイル外周が内壁面に密着固定され
た金属管内面に、多数の粉粒体を接合して多孔質体を形
成したことを特徴とする熱交換器用伝熱管。 - (2)前記金属の細線が、さらに極細線の多数本の縒線
である特許請求の範囲第1項記載の熱交換器用伝熱管。 - (3)前記金属の細線が、さらに極細線による微小径ス
パイラルコイルである特許請求の範囲第1項記載の熱交
換器用伝熱管。 - (4)前記金属管が内面に溝を有する溝付管である特許
請求の範囲第1項または第2項または第3項に記載の熱
交換器用伝熱管。 - (5)金属管の内部に、金属の細線をスパイラル状に巻
いたコイルを、コイル外周が金属管内面に接するように
挿入し、その後この金属管内面をめっき処理することに
より金属管内面にコイルを密着固定し、さらにめっき液
中に導電性、伝熱性を有する粉体を拡散あるいは分散さ
せて、めっき処理することによりめっき析出と同時にこ
れらの粉体を前記金属管内面に共析させて、金属管内面
に多孔質体層を形成することを特徴とする熱交換器用伝
熱管の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59134639A JPS6115089A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 熱交換器用伝熱管およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59134639A JPS6115089A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 熱交換器用伝熱管およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6115089A true JPS6115089A (ja) | 1986-01-23 |
JPH0531080B2 JPH0531080B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=15133067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59134639A Granted JPS6115089A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 熱交換器用伝熱管およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6115089A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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ITMI20091812A1 (it) * | 2009-10-20 | 2011-04-21 | Lonato Nicola | Motore stirling, in particolare a configurazione gamma |
JP2011106770A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Panasonic Corp | 熱交換器および冷凍サイクル装置 |
JPWO2009133709A1 (ja) * | 2008-04-30 | 2011-08-25 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器及び空調システム |
RU2522261C2 (ru) * | 2008-06-06 | 2014-07-10 | Бабкок Энд Вилкокс Пауэр Дженерейшн Груп, Инк. | Способ формирования, введения и закрепления ребер в бойлерных трубах |
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-
1984
- 1984-06-29 JP JP59134639A patent/JPS6115089A/ja active Granted
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