JPS6219252B2 - - Google Patents

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JPS6219252B2
JPS6219252B2 JP13706782A JP13706782A JPS6219252B2 JP S6219252 B2 JPS6219252 B2 JP S6219252B2 JP 13706782 A JP13706782 A JP 13706782A JP 13706782 A JP13706782 A JP 13706782A JP S6219252 B2 JPS6219252 B2 JP S6219252B2
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JP
Japan
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fin
forming
tool
heat transfer
gear
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JP13706782A
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English (en)
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JPS5850143A (ja
Inventor
Jun Fujikake
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPS5850143A publication Critical patent/JPS5850143A/ja
Publication of JPS6219252B2 publication Critical patent/JPS6219252B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H8/00Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/04Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by preventing the formation of continuous films of condensate on heat-exchange surfaces, e.g. by promoting droplet formation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温蒸気に浸漬されて低温伝熱面で蒸
気を凝縮させる場合の性能を向上せしめた伝熱管
の製法に関するものである。
従来冷凍機の凝縮器等に使用される伝熱管とし
て平滑管或いはローフインチユーブが使用されて
いる。
一般に凝縮の初期段階では伝熱面上で蒸気は滴
状で凝縮するが、凝縮が進行するに従い所謂膜状
凝縮となつて伝熱面が厚い液膜で覆われる。とこ
ろでこの液膜が大きな熱抵抗となつて伝熱性能の
低下となるが、平滑管の伝熱性能が悪いのはこの
理由による。
又、ローフインチユーブは多数のフインを設け
ることにより厚い液膜の形成を防止すると共に表
面積の増加により伝熱性能の向上を計るものであ
るが、未だ十分とは言えない。そこで最近になつ
て新しい技術が提案され伝熱性能の向上も期待さ
れているが経済性が取扱い上の面で十分満足すべ
きものではない。
しかして凝縮時の伝熱性能の向上を計るために
は伝熱面の表面積を大きくすると同時に表面に厚
い液膜の形成されるのを防ぎ凝縮液を表面より離
脱し易い様に工夫することが必要である。
本発明はこのような観点に基づいてなされたも
ので、ローフインチユーブのフインの外周部を歯
車状にして山部に当る部分の大体の形状がフイン
間の溝に面する側(フイン間の溝が連続する方
向)に底面の長辺をもつ長方形の四角錐としその
長辺に対応する両斜面が頂部より底面に向つて順
次滑らかに中低となるように形成する凝縮伝熱管
の製法を提供したものである。
即ち本発明は、ローフイン加工機のフイン成形
用円板工具群の後に、外径が前記最終段の円板工
具の外径より小さく、外周に、一定の歯先巾、角
度、歯ピツチを有する歯車状の円板工具を取付け
て、ローフイン成形用円板工具群によりフインを
成形した後、引き続いて該歯車状の円板工具によ
り、フインの外周部にその長手方向に沿つて変形
加工するものでローフインチユーブのフイン成形
用円板工具群によりフインを成形した後、歯車状
の円板工具を用いてフインの外周部に歯車状の変
形加工を施すと第1図に示すように山部1と谷部
3が交互に連続して成形される。その際、谷部3
を形成する前には谷部の空間にあつたフイン部分
は圧縮変形されその1部は谷部3の底部として示
されるように元のフイン部分に直交する方向に横
に延ばされるが、その他の部分は谷部3に向う斜
面2として示されるように山部1の頂部附近が最
小で谷部3の底部附近が最大にしかも山部の頂部
から谷部の底部に向つて漸増するように滑らかな
巾広に形成される。
一方、山部1として残る部分においては山部の
中心部は圧縮変形の影響が少ないので元のフイン
断面の形状に近い形を保つているが、谷部に向う
斜面2の形状が上記のように山部の頂部から谷部
の底部に向けて漸増する巾広に形成されることか
ら山部1の相対向する1対の斜面1′と1′間の巾
は山部1の中心に向つて漸減するので、当該斜面
1′は山部1の元のフイン部分に平行な両斜面が
円弧に近い形状の中低に変形した形状として得ら
れる。なお、上記の歯車状円板工具は、その外
径、歯先巾、歯先角度、歯のピツチを適宜選択す
ことにより前記の如く山部1はその截頭断面が溝
4に面する側に長辺をもちかつこの長辺が円弧に
近似した中低曲線となつている略鼓形であるとこ
ろの四角錐形状に成形されることになる。
上記のようにしてフイン成形機でフイン加工と
同時に又はフイン加工に続いて本発明の基本的加
工が完了するが、上記の加工で得た伝熱管は局部
的に不都合なバリや突起の生ずることが多いので
最終工程として伝熱管の表面に軽くワイヤーブラ
シ掛けを行なうのが望ましい。その際、ワイヤー
ブラシ掛けが過度であると形状が変化して性能が
低下するので実験的にその程度を決めて行なうよ
うにすればよい。
このようにして製造した伝熱管は第1図に示す
拡大展開図より明らかなようにローフインチユー
ブのフインの外周部は山部1と谷部3とが交互に
連続した歯車状部分に形成され、その歯車状に連
続した山部1と谷部3は溝4を隔てて例えば螺旋
状に配列されている。
上記の山部1は第2図に示すように略鼓形の截
頭断面を有する四角錐をなしているが、この四角
錐の截頭断面においては溝4に面する側の相対向
する1対の斜面1′,1′が長辺を形成し、かつこ
の長辺は円弧に近似した中低曲線をなし、しかも
この斜面1′,1′は頂部より底部に向つて順次滑
らかな中低になるように形成されている。2,2
は谷部3に面する側の相対向する1対の斜面、
2′は四角錐の稜線を示す。
上記の谷部3の深さは山部1の頂点溝4の底面
に至る高さや溝4の配列ピツチに応じて最適の値
を決めればよいが、大凡前記山部1の頂点より溝
4の底面に至る高さの70%以下にすればよい。
上記の螺旋状に隣接して設けられた山部と谷部
の関係位置は必ずしも限定されるものではない
が、溝4に直交した方向において山部と谷部とが
交互に配列するようにした方が好ましく溝4のピ
ツチが細かくなればなる程その効果は大く第1図
に示す伝熱面で蒸気が凝縮する場合、凝縮液は液
の表面張力と重力とが作用しながら斜面1′及び
2から溝4へ流れ込むので山部1の液膜は薄くな
り伝熱抵抗が減少する。特に斜面1′は截頭断面
が第2図の如く中低の鼓形をしているので中低を
形成する曲率半径と表面張力の作用で液膜中に中
低となつた方への圧力勾配が生じ液膜は中低にな
つた方へ引込まれる結果、中低になつた部分は液
膜が厚くなるが、その両側の部分の液膜は薄くな
り、全体としては液膜が厚くなつて伝熱抵抗の増
加した分よりも液膜が薄くなつて伝熱抵抗が減少
した分の方が大きくなりそのために優れた凝縮性
能を示すことになる。第1図のように隣接して設
けられた山部と谷部をそれらが交互に配列するよ
うな関係位置に形成することが有利な理由は、仮
りに隣接して山部と谷部が同じ位置に配列された
場合には隣接して設けられた溝4のピツチ方向に
一番巾の広い部分である谷部3と谷部3の各底部
が隣接して配列されることになり、そこで谷部3
と谷部3の巾が結果的に狭くなつて液の流れや離
脱を阻害するようになるからである。
このようにして製造した伝熱管は管の円周方向
の位置の変化による伝熱面の形状と重力の関係は
複雑に変化はするが、全体として前述の如く伝熱
面の液膜が薄くなる特性は維持され、従つて熱抵
抗が小さくなり優れた凝縮特性を示す。
第3図a及びbは冷媒R―11の蒸気が従来のロ
ーフインチユーブと本発明により製造した伝熱管
の管表面に凝縮するときの溝に保持される液の状
態と液の離脱観察状況を示したものであるが、従
来のローフインチユーブの場合は円周の約1/3は
溝が液で満されこの部分は殆んど凝縮伝熱に寄与
することなく又液は管から液滴として離脱してい
る。これに対し本発明により製造した伝熱管の場
合はその形状の効果により溝に液が満された部分
は極めて少く又液は管から連続した棒状で激しく
離脱し優れた凝縮性能を示すことが判る。
次に本発明を詳しく説明する。
第5図及び第6図に示すように被加工管の例え
ば銅管4を中心として工具取付軸が120゜の位相
差をもつ3本の工具取付軸5に取付けた外径が順
次大きくなるフイン加工工具群6,6′,6″が転
造により銅管の外周にフイン加工を施し先ずフイ
ン7を成形する。次いで工具取付軸と同軸のフイ
ン加工工具群の後に取付けた外周が歯車状の円板
工具8,8′,8″によりフイン成形と同時に変形
加工を施すものである。
その際1枚の歯車状の円板工具は成形されたフ
インの1枚について変形加工する。
またフイン加工群6,6′,6″及び円板工具
8,8′,8″の工具取付軸5は3本に限らず2本
であつてもよい。
なお、9は銅管を支持するマンドレルである。
以下、本発明を実施例について説明する。工具
取付軸5が120゜の位相差をもつ3本構成のフイ
ン成形機を用いて外径19.05mm、肉厚1.40mmの銅
管4にフイン加工を施し、外径18.87mm、元径
16.03mm、フイン高さ1.42mm、フインピツチ0.98mm
の3条の螺旋状のフインチユーブを得た。このと
きのフイン成形用の最終段のフイン成形工具の外
径は52.71mmであつた。
次に3本の工具取付軸の夫々の最終段のフイン
成型工具の後に0.63mmのシムを介して外径51.8
mm、歯数120、歯先の巾0.15mm、歯先の角度60
゜、巾0.7mmの歯車状の円板工具8,8′,8″を
取付け、フイン成形と同時に変形加工を施した結
果、外径18.87mm、元径16.03mm、サーキユラーピ
ツチ1.41mm、山部の高さ0.75mmで溝に沿つた山部
の両斜面が中低となつた第1図の如き表面構造を
もつ伝熱管を得た。
なお、螺旋状に隣接して設けられた山部と谷部
は大体において交互に配列された。
上記の如くして得た伝熱管を脱脂後線径0.15
mm、外径250mm、巾30mmのスチールワイヤーブラ
シを用いて2m/分でブラシ掛けを行つた。
上記伝熱管の冷媒R―11の蒸気中における単位
長さ当りの管外凝縮熱伝達率のグラフを第4図に
bとして示した。
なお、比較のために本発明の変形加工を施す前
の0.98mmのフインピツチを有するローフインチユ
ーブの単位長さ当りの管外凝縮熱伝達率のグラフ
をaとして併記した。
なお、凝縮圧力は0.5Kg/cm2Gであつた。
上記本発明により製造した凝縮伝熱管の特徴を
要約して列記すると次の通りである。
(1) 第1図に示されるようにローフインチユーブ
のフイン外周部を歯車状にして山部に当る部分
の大体の形状は底面が溝の連続する方向に長辺
をもつ長方形の四角錐であり、その長辺に対応
する両斜面が頂部より底部に向つて順次中低に
なるように形成した伝熱面であるので、蒸気が
凝縮する場合凝縮液は表面張力と重力が作用し
ながら斜面から溝へ流れ込み、その際、山部の
液膜は薄くなり伝熱抵抗が減少する。更に山部
の中低になつた両斜面は中低を形成する曲率半
径と表面張力の作用で液膜中に中低の方向は圧
力勾配が生じ液膜は中低になつた方向へ引込ま
れて中低の両側の部分の液膜は薄くなり全体と
しての伝熱抵抗が減少する。
これらの作用によつて伝熱管の性能の向上に
大きく寄与している。
(2) 第3図に示されるようにローフインチユーブ
に比べて本発明による伝熱管の液の離脱性能は
大巾に優れている。ローフインチユーブの場合
は円周方向の約1/3は溝が液で満されその部分
の熱抵抗は極端に増加するが、本発明の伝熱管
は溝に液の満される範囲が極めて少く、結果と
して伝熱管の性能向上に大きく寄与し平滑管や
フインチユーブと同様熱交換器への装着性が極
めて良好である。
(3) ローフインチユーブの成形と殆んど変らない
簡単な加工法、更に要すればワイヤーブラシ掛
けによる仕上げを行つて経済的有利に目的の伝
熱管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により製造した伝熱管の表面構
造を示した拡大伝熱面の1部斜視図、第2図は同
上の山部を底面と平行に切断した截頭断面図、第
3図a,bは冷媒R―11の蒸気がローフインチユ
ーブ及び本発明により製造した伝熱管の各管表面
で凝縮するときの溝に保持される液の状態と液の
離脱状態を示す比較観察図、第4図は冷媒R―11
の凝縮圧力0.5Kg/cm2Gにおけるローフインチユ
ーブと本発明により製造した伝熱管の単位長さ当
りの管外凝縮熱伝達率を示すグラフ、第5図はフ
イン成形機の説明図、第6図はフイン成形機のX
―X′の断面図である。 1…山部、1′…中低曲線をもつ溝に向う斜
面、2…谷部に向う斜面、2′…山部の四角錐稜
線、3…谷部、4…溝、5…工具取付軸、6…フ
イン加工工具群、7…フイン、8,8′,8″…歯
車状の円板工具、9…マンドレル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ローフイン加工機のフイン成形用円板工具群
    の後に、外径が前記最終段の円板工具の外径より
    小さく、外周に一定の歯先巾、角度、歯ピツチを
    有する歯車状の円板工具を取付けて、ローフイン
    成形用円板工具群によりフインを成形した後、引
    き続いて該歯車状の円板工具により、フインの外
    周部にその長手方向に沿つて変形加工を施すこと
    により、フインの外周部を山部と谷部とが交互に
    連続した歯車状に成形すると共に山部に当る部分
    の大体の形状がフイン間の溝に面する側に底面の
    長辺をもつ、四角錐をなし、かつ、この長辺に対
    応する両斜面が頂部より底面に向つて順次滑らか
    に円弧に近似した曲線で中低になるように形成す
    ることを特徴とする凝縮伝熱管の製法。
JP13706782A 1982-08-06 1982-08-06 凝縮伝熱管の製法 Granted JPS5850143A (ja)

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JP6688863B2 (ja) * 2018-09-14 2020-04-28 古河電気工業株式会社 冷却装置および冷却装置を用いた冷却システム
WO2020054752A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 古河電気工業株式会社 冷却装置および冷却装置を用いた冷却システム

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