JPS61213493A - 凝縮伝熱管 - Google Patents
凝縮伝熱管Info
- Publication number
- JPS61213493A JPS61213493A JP5415685A JP5415685A JPS61213493A JP S61213493 A JPS61213493 A JP S61213493A JP 5415685 A JP5415685 A JP 5415685A JP 5415685 A JP5415685 A JP 5415685A JP S61213493 A JPS61213493 A JP S61213493A
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- JP
- Japan
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- grooves
- drain
- threaded
- threaded grooves
- condensed liquid
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- Granted
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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、凝縮伝熱管に関し、海洋温度差発電用熱交換
器、排熱利用低熱落差発電用熱交換器、吸収式冷凍機、
ヒートポンプなどに利用できるものである。
器、排熱利用低熱落差発電用熱交換器、吸収式冷凍機、
ヒートポンプなどに利用できるものである。
従来の技術
近年、海洋温度差発電、火力発電所や原子力発電所の排
熱利用低熱落差発電などり／−ズドランキンサイクルに
よる発電技術の開発がすすめられている。このようなシ
ステムでは、低沸点媒体を循環させて、蒸発と凝縮を繰
り返すことにより発電するのであるが、効率をよくする
ためには凝縮器および蒸発器の高性能化が必要である。
熱利用低熱落差発電などり／−ズドランキンサイクルに
よる発電技術の開発がすすめられている。このようなシ
ステムでは、低沸点媒体を循環させて、蒸発と凝縮を繰
り返すことにより発電するのであるが、効率をよくする
ためには凝縮器および蒸発器の高性能化が必要である。
特に所内動力としてのポンプ動力をできるだけ小さくす
る必要があることから、水側熱伝達率の高性能化には限
度があることを考慮すると１作動流体側の熱伝達率の高
性能化が必須の技術となる。
る必要があることから、水側熱伝達率の高性能化には限
度があることを考慮すると１作動流体側の熱伝達率の高
性能化が必須の技術となる。
従来、凝縮熱伝達の高性能化には、第７図に示すような
、縦溝付き（フルテッド）管が考えられ、形状の最適化
などが行なわれている。このフルテッド管は、凝縮液を
第８図に示す谷部ａに引き込み、凸部すでは凝縮液膜は
薄くなるものの軸方向に凝縮液が累積していくので、軸
方向の大きな液膜分布を生じ、長尺管とするに従って性
能が低下する。それを改善するため、途中にドレン排除
板を付けることが試みられている。これはある程度の効
果はあるものの製作工程が複雑であり、また、排除した
凝縮液が再び管にふりか＼つてしまうなど十分とはいえ
ない。また、水平管については、ハイフィン、ローフイ
ンなど各種形状のものが提案されているが、低熱落差発
電の中の凝縮器は、大型化するため凝縮液が水平管より
落下し、次々に下段の凝縮伝熱面上に累積していくため
、全体としての性能が低下してしまうという欠点がある
。
、縦溝付き（フルテッド）管が考えられ、形状の最適化
などが行なわれている。このフルテッド管は、凝縮液を
第８図に示す谷部ａに引き込み、凸部すでは凝縮液膜は
薄くなるものの軸方向に凝縮液が累積していくので、軸
方向の大きな液膜分布を生じ、長尺管とするに従って性
能が低下する。それを改善するため、途中にドレン排除
板を付けることが試みられている。これはある程度の効
果はあるものの製作工程が複雑であり、また、排除した
凝縮液が再び管にふりか＼つてしまうなど十分とはいえ
ない。また、水平管については、ハイフィン、ローフイ
ンなど各種形状のものが提案されているが、低熱落差発
電の中の凝縮器は、大型化するため凝縮液が水平管より
落下し、次々に下段の凝縮伝熱面上に累積していくため
、全体としての性能が低下してしまうという欠点がある
。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて、これ
を解決するためになされたもので、凝縮液膜の薄膜化及
び凝縮液の迅速な排除を効率的に行なう構造を有する新
規な高性能たて型凝縮伝熱管を提供することを目的とす
る。
を解決するためになされたもので、凝縮液膜の薄膜化及
び凝縮液の迅速な排除を効率的に行なう構造を有する新
規な高性能たて型凝縮伝熱管を提供することを目的とす
る。
問題点を解決するための手段
この目的を達成するために、本発明では、微細なたて溝
を有する伝熱管即ちフルテッド管に、たて溝より深くカ
ットしたねじ溝を刻設し、該ねじ溝に沿って排除された
凝縮液を、まとめて鉛直方向に排除するドレンガターを
１乃至複数個設け、該−ドレンガターによって分断され
る前記ねじ溝の下流側に当る該ドレンガターの側縁に沿
ってドレンバーを設けて構成したことを特徴とする。
を有する伝熱管即ちフルテッド管に、たて溝より深くカ
ットしたねじ溝を刻設し、該ねじ溝に沿って排除された
凝縮液を、まとめて鉛直方向に排除するドレンガターを
１乃至複数個設け、該−ドレンガターによって分断され
る前記ねじ溝の下流側に当る該ドレンガターの側縁に沿
ってドレンバーを設けて構成したことを特徴とする。
実施例
以下、本発明の詳細を図示する実施例を参照しながら説
明する。
明する。
第１図において、凝縮伝熱管１は四つの要素から構成さ
れている。
れている。
その第一要素は、第７図と同様に、微細なたて溝２を有
すること゛（フルテッド管）である。第２図にその断面
を示す。
すること゛（フルテッド管）である。第２図にその断面
を示す。
第二要素は、フルテッド管の大きな欠点である軸方向の
液膜分布を解消するため、第３図に示すように、リード
角θで、ねじ加工によりカットされたねじ溝３を刻設し
ている点である。ねじの山数は一本当りの熱負荷によっ
て適当に選択できるが、例えば、１０，０００ Ｋｃａ
ｌ／ｍ２ｈの熱負荷で７条ねじ（７ＬＬｌ／１２．４□
）などが選ばれる。このようにねじ溝３を刻設すること
によって、ねじ山のピッチｐ（第３図）の間で凝縮した
液はすみやかにねじ溝３に流れ込んで、該ねじ溝３に沿
って、すばやく排出されるようにする。したがって、ね
じ溝３の深さδ２ は、微細なたて溝２の深さδ１ （
第４図）に比べδ２〉δ１となるよう設定されねばなら
ない。
液膜分布を解消するため、第３図に示すように、リード
角θで、ねじ加工によりカットされたねじ溝３を刻設し
ている点である。ねじの山数は一本当りの熱負荷によっ
て適当に選択できるが、例えば、１０，０００ Ｋｃａ
ｌ／ｍ２ｈの熱負荷で７条ねじ（７ＬＬｌ／１２．４□
）などが選ばれる。このようにねじ溝３を刻設すること
によって、ねじ山のピッチｐ（第３図）の間で凝縮した
液はすみやかにねじ溝３に流れ込んで、該ねじ溝３に沿
って、すばやく排出されるようにする。したがって、ね
じ溝３の深さδ２ は、微細なたて溝２の深さδ１ （
第４図）に比べδ２〉δ１となるよう設定されねばなら
ない。
° 第三要素は、前記ねじ溝３（第１図）に流れ込ん
だ凝縮液を軸方向に流し込むドレンガター４を設けて℃
・ることである。該ドレンガター４は円周方向に１個所
乃至複数個所に設けることができるが、多（設けると伝
熱面積が低下するため、第２図に示すように、溝巾ｅは
十分この点を考慮して計画する必要がある。
だ凝縮液を軸方向に流し込むドレンガター４を設けて℃
・ることである。該ドレンガター４は円周方向に１個所
乃至複数個所に設けることができるが、多（設けると伝
熱面積が低下するため、第２図に示すように、溝巾ｅは
十分この点を考慮して計画する必要がある。
第四要素は、ドレンバー５を前記ドレンガター４によっ
て分断される前記ねじ溝３の下流側に当る該ドレンガタ
ー４の側縁４ａに沿って設けたことである。該ドレンガ
ター４はねじ溝３から凝縮液が流れ込むため、たて型で
用いると、下方部では相当液膜が厚くなる。したがって
、該ドレンガター４をオーバーフローしてねじ溝３へ流
れ込みを防止するため、前述のようにドレンバー５を設
けているのである。
て分断される前記ねじ溝３の下流側に当る該ドレンガタ
ー４の側縁４ａに沿って設けたことである。該ドレンガ
ター４はねじ溝３から凝縮液が流れ込むため、たて型で
用いると、下方部では相当液膜が厚くなる。したがって
、該ドレンガター４をオーバーフローしてねじ溝３へ流
れ込みを防止するため、前述のようにドレンバー５を設
けているのである。
こ＼でドレンバー５の巾りおよび形状を適描処選ぶこと
によって、凝縮液をドレンガター４内に効率的に引込む
とともに、該ドレンガター４の巾ｌを小さくし、凝縮伝
熱管１の有効面積を減らさないこと、並びにドレンバー
５に沿って凝縮液を流下させ、該伝熱管１より速やかに
凝縮液を引離す役割をしている。該ドレンバー５には、
金属プレート、多孔質プレート、高分子材料等の薄いプ
レートなどを利用できる。作動流体蒸気流に対する配慮
からドレンバー５は、例えば、上端部を狭く、下端部に
いくに従って広くしていくといった形状も考えられる。
によって、凝縮液をドレンガター４内に効率的に引込む
とともに、該ドレンガター４の巾ｌを小さくし、凝縮伝
熱管１の有効面積を減らさないこと、並びにドレンバー
５に沿って凝縮液を流下させ、該伝熱管１より速やかに
凝縮液を引離す役割をしている。該ドレンバー５には、
金属プレート、多孔質プレート、高分子材料等の薄いプ
レートなどを利用できる。作動流体蒸気流に対する配慮
からドレンバー５は、例えば、上端部を狭く、下端部に
いくに従って広くしていくといった形状も考えられる。
発明の効果
次に、以上の基本的構造を有する凝縮伝熱管１の効果を
説明するため、実験例に従って説明する。
説明するため、実験例に従って説明する。
先ず、第５図は実験装置系統概念図を示したものである
。同図において、たて型凝縮器６は内部にインナーシェ
ルフを有し、蒸気を上部から導く構造となっている。本
発明の凝縮伝熱管１は当該凝縮器６の中央に配位し、内
部冷却流体を直列に流すことができるように、該凝縮器
６の外部で接続できる構造となっている。こ−で、８は
液溜タンク、９は蒸発器、１０は循環ポンプである。
。同図において、たて型凝縮器６は内部にインナーシェ
ルフを有し、蒸気を上部から導く構造となっている。本
発明の凝縮伝熱管１は当該凝縮器６の中央に配位し、内
部冷却流体を直列に流すことができるように、該凝縮器
６の外部で接続できる構造となっている。こ−で、８は
液溜タンク、９は蒸発器、１０は循環ポンプである。
この実験装置において、先ず、作動流体蒸気はライン１
１から凝縮器６に流入し、インナーシェルフにより蒸気
の流れが整流されたのち、凝縮伝熱管１の表面で凝縮す
る。凝縮液はライン１２から液留タンク８に集められ、
循環ポンプ１０によりライン１３から蒸発器９に送めら
れ、再び蒸気となって循環される。
１から凝縮器６に流入し、インナーシェルフにより蒸気
の流れが整流されたのち、凝縮伝熱管１の表面で凝縮す
る。凝縮液はライン１２から液留タンク８に集められ、
循環ポンプ１０によりライン１３から蒸発器９に送めら
れ、再び蒸気となって循環される。
前記凝縮伝熱管１内部には、蒸気温度により低い流体が
ライン１４から流入し、ライン１５から系外に戻される
。こ＼で内部冷却流体の流量、比熱、出入の温度差から
、凝縮伝熱管１の交換熱量を算出することができる。
ライン１４から流入し、ライン１５から系外に戻される
。こ＼で内部冷却流体の流量、比熱、出入の温度差から
、凝縮伝熱管１の交換熱量を算出することができる。
また、蒸発器９では、シェルアンドチューブタイプの熱
交換器が用いられ、蒸気温度より高い流体をライン１６
から流し、ライン１７から出す構造となっており、凝縮
器６と同様、加熱流体の流量、比熱、出入の温度差から
、蒸気量を算出することができる。
交換器が用いられ、蒸気温度より高い流体をライン１６
から流し、ライン１７から出す構造となっており、凝縮
器６と同様、加熱流体の流量、比熱、出入の温度差から
、蒸気量を算出することができる。
さて、この実験装置を用いて、本発明の凝縮伝熱管１の
凝縮伝熱性能を測定した。
凝縮伝熱性能を測定した。
供試伝熱管は、本発明の凝縮伝熱管Ａと、ンルテツド管
Ｂ、平滑管Ｃの３本について測定した。
Ｂ、平滑管Ｃの３本について測定した。
実験に用いた伝熱管の仕様は次の通りである。
実験は、作動蒸気流体としてフロン−２２（Ｒ−２２）
を用い、凝縮器冷却流体として５〜１０℃の冷水を、蒸
発器加熱体は２８〜３５℃の温水を用いて実験した。
を用い、凝縮器冷却流体として５〜１０℃の冷水を、蒸
発器加熱体は２８〜３５℃の温水を用いて実験した。
実験結果を第６図に示す。同図において、横軸は２１．
５ＩＩＩｘφの平滑管規準のヒート７ラツクス、たて軸
は２□、５−１φ平滑管外表面積規準あ凝縮熱伝達率α
Ｃを示したものである。
５ＩＩＩｘφの平滑管規準のヒート７ラツクス、たて軸
は２□、５−１φ平滑管外表面積規準あ凝縮熱伝達率α
Ｃを示したものである。
この結果、本発明の凝縮伝熱管Ａにおいては、平滑管Ｃ
に対し、８〜１０倍の熱伝達率を達成した。また、クル
テッド管Ｂにおいて、ヒートフラックスの低い領域では
凝縮熱伝達率αＣは高いものの、１本当りの凝縮量が増
えるヒートフラックスの嵩い領域では熱伝達率αＣが低
下し、軸方向に伝熱管Ａよりも厚い液膜が形成されるこ
とが推定される。したがって、４ｍ以上の長尺管になる
とその影響が大きく現われることが予想され採用がむつ
かしい。
に対し、８〜１０倍の熱伝達率を達成した。また、クル
テッド管Ｂにおいて、ヒートフラックスの低い領域では
凝縮熱伝達率αＣは高いものの、１本当りの凝縮量が増
えるヒートフラックスの嵩い領域では熱伝達率αＣが低
下し、軸方向に伝熱管Ａよりも厚い液膜が形成されるこ
とが推定される。したがって、４ｍ以上の長尺管になる
とその影響が大きく現われることが予想され採用がむつ
かしい。
その点、本発明の凝縮伝熱管Ａは高いヒートフラックス
に於いても、高い伝熱性能の維持がみられ、長尺管でも
十分性能が発揮できるものと考えられる。なお、微細な
たて溝部の形状・ドレンガターの巾、ねじ溝の山数・形
状、ドレンバーの高さ・形状等は温度、熱流束等の条件
に適合した最適形状を選ぶことができる。
に於いても、高い伝熱性能の維持がみられ、長尺管でも
十分性能が発揮できるものと考えられる。なお、微細な
たて溝部の形状・ドレンガターの巾、ねじ溝の山数・形
状、ドレンバーの高さ・形状等は温度、熱流束等の条件
に適合した最適形状を選ぶことができる。
本発明によって、高性能な凝縮熱伝達が得られるから、
伝熱管の本数を減らすことができ、例えば、海洋温度差
発電のように低温度差発電システムでは、凝縮伝熱管を
平滑管の％以下にすることが可能で、配管のひきまわし
、格納容器の寸法の減少など全体システムコストの低減
化にも大きく貢献できる。
伝熱管の本数を減らすことができ、例えば、海洋温度差
発電のように低温度差発電システムでは、凝縮伝熱管を
平滑管の％以下にすることが可能で、配管のひきまわし
、格納容器の寸法の減少など全体システムコストの低減
化にも大きく貢献できる。
第１図は本発明の凝縮伝熱管の正面図、第２図は第１図
のＨ−１線断面図、第３図は第１図のＩ−冒線断面図、
第４図は第２図の部分拡大図、第５図は同上凝縮伝熱管
の実験装置系統概念図、第６図は実験結果をヒートスラ
ックスと凝縮熱伝達率との関係で表したグラフ、第７図
は従来の凝縮伝熱管の正面図、第８図は第７図の■−■
線断面図である。 １・・凝縮伝熱管、２・・たて溝、３・・ねじ溝、４・
・ドレンガター、５・・ドレンバー。 −り 復代理人 木村正巴’＋”：）Ｈ，／。 匙 （ほか１名） 第５図 第６図 と−ト７ラッ７ス Ｃ２１，５す」Ｌ清’ｆｆ１ｌ−ド
） ｌ’Ｇ７／ｙｖｚ”ｈ第７図
のＨ−１線断面図、第３図は第１図のＩ−冒線断面図、
第４図は第２図の部分拡大図、第５図は同上凝縮伝熱管
の実験装置系統概念図、第６図は実験結果をヒートスラ
ックスと凝縮熱伝達率との関係で表したグラフ、第７図
は従来の凝縮伝熱管の正面図、第８図は第７図の■−■
線断面図である。 １・・凝縮伝熱管、２・・たて溝、３・・ねじ溝、４・
・ドレンガター、５・・ドレンバー。 −り 復代理人 木村正巴’＋”：）Ｈ，／。 匙 （ほか１名） 第５図 第６図 と−ト７ラッ７ス Ｃ２１，５す」Ｌ清’ｆｆ１ｌ−ド
） ｌ’Ｇ７／ｙｖｚ”ｈ第７図
Claims (1)
- 微細なたて溝を有する伝熱管即ちフルテッド管に、たて
溝より深くカットしたねじ溝を刻設し、該ねじ溝に沿つ
て排除された凝縮液を、まとめて鉛直方向に排除するド
レンガターを１乃至複数個設け、該ドレンガターによつ
て分断される前記ねじ溝の下流側に当る該ドレンガター
の側縁に沿つてドレンバーを設けて構成した凝縮伝熱管
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5415685A JPS61213493A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 凝縮伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5415685A JPS61213493A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 凝縮伝熱管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213493A true JPS61213493A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH037877B2 JPH037877B2 (ja) | 1991-02-04 |
Family
ID=12962683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5415685A Granted JPS61213493A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 凝縮伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213493A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012533723A (ja) * | 2009-07-17 | 2012-12-27 | ロッキード マーティン コーポレーション | 熱交換器及びその製造方法 |
| US9388798B2 (en) | 2010-10-01 | 2016-07-12 | Lockheed Martin Corporation | Modular heat-exchange apparatus |
| US9541331B2 (en) | 2009-07-16 | 2017-01-10 | Lockheed Martin Corporation | Helical tube bundle arrangements for heat exchangers |
| US9670911B2 (en) | 2010-10-01 | 2017-06-06 | Lockheed Martin Corporation | Manifolding arrangement for a modular heat-exchange apparatus |
| US9777971B2 (en) | 2009-10-06 | 2017-10-03 | Lockheed Martin Corporation | Modular heat exchanger |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5415685A patent/JPS61213493A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9541331B2 (en) | 2009-07-16 | 2017-01-10 | Lockheed Martin Corporation | Helical tube bundle arrangements for heat exchangers |
| JP2012533723A (ja) * | 2009-07-17 | 2012-12-27 | ロッキード マーティン コーポレーション | 熱交換器及びその製造方法 |
| US10209015B2 (en) | 2009-07-17 | 2019-02-19 | Lockheed Martin Corporation | Heat exchanger and method for making |
| US9777971B2 (en) | 2009-10-06 | 2017-10-03 | Lockheed Martin Corporation | Modular heat exchanger |
| US9388798B2 (en) | 2010-10-01 | 2016-07-12 | Lockheed Martin Corporation | Modular heat-exchange apparatus |
| US9670911B2 (en) | 2010-10-01 | 2017-06-06 | Lockheed Martin Corporation | Manifolding arrangement for a modular heat-exchange apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH037877B2 (ja) | 1991-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |