JPS61235694A - 伝熱管 - Google Patents
伝熱管Info
- Publication number
- JPS61235694A JPS61235694A JP7731085A JP7731085A JPS61235694A JP S61235694 A JPS61235694 A JP S61235694A JP 7731085 A JP7731085 A JP 7731085A JP 7731085 A JP7731085 A JP 7731085A JP S61235694 A JPS61235694 A JP S61235694A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- height
- heat transfer
- protuberances
- transfer 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.)
- 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)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (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］
本発明は冷凍ｍ等の熱交換機に用いられる伝熱管、特に
その内部構造に関で−るものである。
その内部構造に関で−るものである。
［従来技術とその問題点］
冷凍機等の熱交換機に用いられる伝熱管としては、管に
コルゲ−ト加工を施したコルゲート管や管に転造加工を
施したライフル管等がある。
コルゲ−ト加工を施したコルゲート管や管に転造加工を
施したライフル管等がある。
そのような管内４ｉ４造をもった伝熱管を例えば、７１
相流用に用いたとすると、熱伝達率を向上させるために
は内面リブの高さを高くするか、あるいは管軸方向のビ
ッヂを小さくさせる方法があるが、そのようにすると、
熱伝達率の増加に伴い、圧力損失が大幅に増加する。圧
力損失が高すぎるど、流体の駆動ツノを多く要するため
、ポンプ動力を高くしなければならない。また、コルゲ
ート管の場合、リブが流れに対してほば重重かつ連続に
形成されているため、流体の流れはリブを乗り越え、リ
ブ後部の平滑面に衝突して渦を生じ、長時間たつうちに
その部分が潰食され、管に穴があくような致命的な事故
につながる恐れがある。
相流用に用いたとすると、熱伝達率を向上させるために
は内面リブの高さを高くするか、あるいは管軸方向のビ
ッヂを小さくさせる方法があるが、そのようにすると、
熱伝達率の増加に伴い、圧力損失が大幅に増加する。圧
力損失が高すぎるど、流体の駆動ツノを多く要するため
、ポンプ動力を高くしなければならない。また、コルゲ
ート管の場合、リブが流れに対してほば重重かつ連続に
形成されているため、流体の流れはリブを乗り越え、リ
ブ後部の平滑面に衝突して渦を生じ、長時間たつうちに
その部分が潰食され、管に穴があくような致命的な事故
につながる恐れがある。
一方、ライフル管は、リブの形状が丸みを帯びていない
鋭角状であるため、前記のコルゲート管を異なり、流れ
がリブの角により剥離渦を生じて流れがよどみ、運動エ
ネルギーがリブへの衝突の圧力となって長時間使用する
と、リブの高さ、形状等が泊食により変化し、初期の熱
伝達りの低下を引き起こす恐れがある。
鋭角状であるため、前記のコルゲート管を異なり、流れ
がリブの角により剥離渦を生じて流れがよどみ、運動エ
ネルギーがリブへの衝突の圧力となって長時間使用する
と、リブの高さ、形状等が泊食により変化し、初期の熱
伝達りの低下を引き起こす恐れがある。
［発明の概要］
本発明は以上のような点に鑑み、伝熱管の内面に、滑ら
かな曲線で構成された突起と、高さが零かあるいは前記
突起高さより低い突起間部とを、らせん状の曲線に沿っ
て交ｎに規則的に配列することにより、圧力損失の大幅
な増加を押え、管内単相流熱伝達性能が向上し、耐久性
の高い伝熱管が得られるようにしたものである。
かな曲線で構成された突起と、高さが零かあるいは前記
突起高さより低い突起間部とを、らせん状の曲線に沿っ
て交ｎに規則的に配列することにより、圧力損失の大幅
な増加を押え、管内単相流熱伝達性能が向上し、耐久性
の高い伝熱管が得られるようにしたものである。
尚、突起間部の高さは、らせん状の加工部以外の組成変
形を受【プでいない未加工部の管内壁面を基準とした。
形を受【プでいない未加工部の管内壁面を基準とした。
［実施例］
以下図面を参照して実施例を説明する。
伝熱管１の内壁に、第１図に示すように外側から歯車状
ディスク２の押込み加工により、突起３をらせん状曲線
に沿って造成した。この突起３は、横断面が円形、楕円
形または非対称な楕円曲線形状をなし、その横断面積は
突起底面より高さ方向に対して減少していて、全体とし
ては滑らかな曲線により構成されている。
ディスク２の押込み加工により、突起３をらせん状曲線
に沿って造成した。この突起３は、横断面が円形、楕円
形または非対称な楕円曲線形状をなし、その横断面積は
突起底面より高さ方向に対して減少していて、全体とし
ては滑らかな曲線により構成されている。
このような三次元形状の突起３について、内径１５．８
ｍの鋼管に第１図に示す方法により加工を施し、高さが
０．５ｍ、管軸方向のピッチが７ ｍ 、円周方向のピ
ッチが４ ｒａｍの突起を形成した。
ｍの鋼管に第１図に示す方法により加工を施し、高さが
０．５ｍ、管軸方向のピッチが７ ｍ 、円周方向のピ
ッチが４ ｒａｍの突起を形成した。
その伝熱管の性能を第２図に示す。
尚、同図に示すコルゲート管の内径、突起高さ。
管軸方向のピッチは前記実施例と同じとした。
第２図の結果から、三次元突起を有する伝熱管は、コル
ゲート管内と熱伝達性能が同等であり、圧力損失が大幅
に低くなっていることが判る。
ゲート管内と熱伝達性能が同等であり、圧力損失が大幅
に低くなっていることが判る。
この伝熱性能の影響因子は、第３図及び第４図に示す突
起高さｅｌ、管軸方向のピッチル以外に、突起間高さｅ
２＋突起間距１ｌｌｌｌＣ１突起幅ａ、突起の管内配列
、突起数、突起の形状が挙げられる。
起高さｅｌ、管軸方向のピッチル以外に、突起間高さｅ
２＋突起間距１ｌｌｌｌＣ１突起幅ａ、突起の管内配列
、突起数、突起の形状が挙げられる。
三次元突起３を有する伝熱管において、この影響因子が
種々変化した伝熱管の性能測定を行ない、これら因子に
より定められる突起間の空間８面積の、管内最小内径５
を管内最大内径（その部分に相当する管内壁面の管円周
方向−回転分を管軸と直角方向に平行に透写した際の管
内径）６との間の面積に対する割合と、伝熱管のレイノ
ルズ数２７０００のときの熱伝達率（Ｎｌｌ ／Ｐｒ
００４） 、抵抗係数（ｆ）の関係を第５図に示す。
種々変化した伝熱管の性能測定を行ない、これら因子に
より定められる突起間の空間８面積の、管内最小内径５
を管内最大内径（その部分に相当する管内壁面の管円周
方向−回転分を管軸と直角方向に平行に透写した際の管
内径）６との間の面積に対する割合と、伝熱管のレイノ
ルズ数２７０００のときの熱伝達率（Ｎｌｌ ／Ｐｒ
００４） 、抵抗係数（ｆ）の関係を第５図に示す。
第５図に示した結束は、突起の管軸方向ビッヂｐを７Ｍ
Ｒとし、突起高さｅｌを０．４５ｍｍ。
Ｒとし、突起高さｅｌを０．４５ｍｍ。
０．５ｍ、０．６ｍの３種類とした。
この結果、面積比の減少に伴い各突起高さにおいて熱伝
達率は土性、抵抗係数は一定であるが、ある面積比から
熱伝達率は一定、抵抗係数は増加の傾向を示し、面積比
が零となる同じ突起高さのコルゲート管、いわゆる二次
元コルゲート管の値となる。これは面積比の減少により
突起周辺での流れ形態が、突起３の撹拌効果、特に突起
間部４で生じる流れ方向への渦による三次元化からコル
ゲート管のいわゆる二次元化（突起間部４での渦の減少
）に移行するためと考えられる。従って、三次元突起３
を有する管１では、各突起高さｅｌと各管軸方向ビッヂ
ｐにおいて、面積比が２０〜３０％の範囲になるよう、
各突起間高さｅｌ、突起間距ｗｉｃ、突起幅ａ、突起の
管内配列、突起数。
達率は土性、抵抗係数は一定であるが、ある面積比から
熱伝達率は一定、抵抗係数は増加の傾向を示し、面積比
が零となる同じ突起高さのコルゲート管、いわゆる二次
元コルゲート管の値となる。これは面積比の減少により
突起周辺での流れ形態が、突起３の撹拌効果、特に突起
間部４で生じる流れ方向への渦による三次元化からコル
ゲート管のいわゆる二次元化（突起間部４での渦の減少
）に移行するためと考えられる。従って、三次元突起３
を有する管１では、各突起高さｅｌと各管軸方向ビッヂ
ｐにおいて、面積比が２０〜３０％の範囲になるよう、
各突起間高さｅｌ、突起間距ｗｉｃ、突起幅ａ、突起の
管内配列、突起数。
突起形状を任意に定めれば、熱伝達率が高く、圧力損失
を低く押える本発明の管内最適構造が１０られる。
を低く押える本発明の管内最適構造が１０られる。
また、本発明の伝熱管は、突起周辺の形状が曲線で構成
され、しかも流れに対する形状抵抗が小さいため、流線
の方向の急激な変化及び剥離渦の発生量は少なく潰食作
用はコルゲート管、ライフル管と比較しかなり小さい。
され、しかも流れに対する形状抵抗が小さいため、流線
の方向の急激な変化及び剥離渦の発生量は少なく潰食作
用はコルゲート管、ライフル管と比較しかなり小さい。
尚、本発明の伝熱管は、管外の平滑部７、つまり突起３
を形成する際の凹部が形成されていない部分に、沸騰伝
熱あるいは凝縮伝熱に有効な伝熱面構造、例えば、フィ
ンや多孔質な唐を設けても差支えない。
を形成する際の凹部が形成されていない部分に、沸騰伝
熱あるいは凝縮伝熱に有効な伝熱面構造、例えば、フィ
ンや多孔質な唐を設けても差支えない。
［発明の効果］
以上から明らかなように、本発明は内面に特殊な三次元
突起を設りることによって圧力損失を低く押え、かつ熱
伝達率を大幅に向上させることができ、これを用いる機
器の高効率化に大きく貢献できる。
突起を設りることによって圧力損失を低く押え、かつ熱
伝達率を大幅に向上させることができ、これを用いる機
器の高効率化に大きく貢献できる。
、した、ぞの突起は潰食作用が小さいため、機器の（ｉ
ｌ頼ｖ１．熱効率の向［−に貢献でさる等の利点がある
。
ｌ頼ｖ１．熱効率の向［−に貢献でさる等の利点がある
。
４、図面の１！！ｌ ｉｌｉな説明
第１図は本発明に係る伝熱管を造成する方法の一例を示
′ＩＪｉＪ２明図、第２図は、本発明に係る伝熱管の一
例の伝熱ｖ１能を示１グラフ、第３図及び第４図は夫々
本発明に係る伝熱管の構造を示づ図、第５図は本発明に
係る伝熱管の内部描込と伝熱性ｊ１１；の関係を示寸グ
ラフＣ′ある。
′ＩＪｉＪ２明図、第２図は、本発明に係る伝熱管の一
例の伝熱ｖ１能を示１グラフ、第３図及び第４図は夫々
本発明に係る伝熱管の構造を示づ図、第５図は本発明に
係る伝熱管の内部描込と伝熱性ｊ１１；の関係を示寸グ
ラフＣ′ある。
１：伝熱管、３：突起、４：突起間部、５：管内最小内
径、０：管内最大内径、７：平滑部、８：突起間の空間
。
径、０：管内最大内径、７：平滑部、８：突起間の空間
。
代理人 弁理士 佐 藤 不二Ｎ１
惜を
姻
ｌｌ１ＩＩＱ−
第 ２ 目
第 ５ 妃
面積比（０１０）
しイ／ルス数（Ｒ１り
Claims (1)
- （１）管内面に、らせん状曲線に沿つて一定間隔で断熱
的に底面及び任意の高さにおける横断面形状が円、楕円
、非対称な楕円曲線であり、横断面積が高さ方向に減少
するような突起の例が設けられ、その突起間部が零ない
し突起高さより小さい高さを有するものであって、らせ
ん状突起列の管円周方向１回転分を管軸と直角方向な面
に平行に透写した断面の管内最小内径による円形断面を
除した空間面積が、管内最大内径と管内最小内径間の面
積の２０〜３５％であることを特徴とする伝熱管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7731085A JPS61235694A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 伝熱管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7731085A JPS61235694A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 伝熱管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61235694A true JPS61235694A (ja) | 1986-10-20 |
Family
ID=13630340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7731085A Pending JPS61235694A (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | 伝熱管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61235694A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008029639A1 (ja) * | 2006-09-08 | 2010-01-21 | 清華大学 | 給湯用コルゲート伝熱管 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029594A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 伝熱管の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-11 JP JP7731085A patent/JPS61235694A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029594A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 伝熱管の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008029639A1 (ja) * | 2006-09-08 | 2010-01-21 | 清華大学 | 給湯用コルゲート伝熱管 |
| JP4768029B2 (ja) * | 2006-09-08 | 2011-09-07 | 清華大学 | 給湯用コルゲート伝熱管 |
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