JPS62797A - 内側の隆条部を有する改善された熱伝達管 - Google Patents

内側の隆条部を有する改善された熱伝達管

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JPS62797A
JPS62797A JP61137264A JP13726486A JPS62797A JP S62797 A JPS62797 A JP S62797A JP 61137264 A JP61137264 A JP 61137264A JP 13726486 A JP13726486 A JP 13726486A JP S62797 A JPS62797 A JP S62797A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は沸騰及び凝縮を含む種々の用途に用いるための
機械的に形成された熱伝達管に関する。
没入型の冷却冷凍に適用する場合管の外側が沸騰する冷
媒中に没入し、また内側は通常は水である液体を移送し
、この液体はその熱を管及び冷媒に与えて冷却される。
凝縮に適用する場合熱の伝達は沸騰に用いる場合とは逆
の方向になる。沸騰あるいは凝縮のいずれの場合も全体
的な熱伝達率を最大にするのが望ましい。また一方の管
の面の効率が他方の面で熱抵抗の大半の与えられる程度
にまで改善されるときにはもちろんこの他方の面金改善
することを試みるのが望ましい。この理由は内側及び外
側の熱抵抗が不均衡であるときにいずれかの側の熱抵抗
の減小における改善が最大の全体的利点を有するからで
ある。内側の面に比較して外側の面に増加を行なう方が
容易なので、熱伝達の管、特に沸騰管の効率全改善する
だめの多くの研究がなされている。
典型的には機械的に小さい蒸気泡が形成されるように作
用する多数の空洞、空所、あるいは閉領域を与えるよう
に外側の管の面に変更がなされている。このようにして
形成された空洞は蒸気泡が表面から崩壊しさらに液体が
その空所に入り始める前に発生し大きくなり始めまた再
び新たに別の泡を形成し始める傾向を有する核沸騰個所
をなすものである。機械的に生じた核沸騰個所に関する
従来の特許の例にはザテル（ＺＯｔｅｌｌ）の米国特許
第３７６ａ２９０号、ウェブ（Ｗｅｂｂ）　Ｃ）米国特
許第３．６９ｆ５，８６１号、キャンプベル（Ｃ’ａｍ
ｐｂｅ１１）らの米国特許第４．０４０．４７９号、フ
ジタケの米国特許第４．２１６．８２６号、マサ−（Ｍ
ａｔｈｕｒ）らの米国特許第４４３＆８０７号が含まれ
る。これらの特許の各々において外側の面は製造工程に
おいていくつかの点にフィンが形成されている。キャン
プベルらの米国特許において最初の凹凸の溝の幅よりず
っと幅が広くフィン形成後にフィンの先端の幅全体にわ
たる裂目をフィン形成時に形成するように管にフィン形
成の前に凹凸が形成される。他の米国特許においてフィ
ンはその基底部と近接する対の側部とによって形成され
るより大きな空洞あるいは溝にわたる幅の小さい間隔を
与えるように形成された後にロールをかけあるいは平坦
にされる。フジタケの米国特許は平滑な管にフィンを形
成し、管の軸の方向にフィンの先端内に複数の横方向の
溝を圧搾形成し、それからフィンの先端全圧下げてフィ
ンの基底部領域の比較的幅の大きい溝にわたる狭い間隙
だけフィンの間に相互に離れている複数の、概略矩形で
、幅が大きく厚い頭部を形成することによって形成され
た特に効率的な外側の面を与える。
従来の技術はまた管の熱伝達率を沸騰の側で改善するだ
けでは十分ではないということを考慮している。例えば
共同権利者として権利譲渡されここに参照に付すウイザ
ースらの米国特許第３．８４７．２１２号は非常に増大
した内面を有するフィン付きの管を開示している。この
増大は好ましくは０．１０−０．２０の範囲にあるピッ
チ当りの隆条部の幅の割合を有する多条の内側隆条部を
用いることによるものである。かくして軸方向に隆条部
の幅よりかなり長い縦方向の平坦な領域が内側隆条部の
間にある。この特許ではピッチ当りの隆条部の幅を減小
させることによって熱伝達率が改善されることについて
説明している。隆条部が相互に接近し過ぎて配設される
と流体が先端を越えて流れる傾向にあり隆条部の間の平
坦な面に接触しないので熱伝達率が低下するであろうと
考えられる。この条件は隆条部が一般的に管の軸に対し
横方向に配設されるために存在するであろう。
特に管の軸に対し垂直な線から３９°の角度について説
明されている。明らかに管の軸に対して測定した対応す
る角度は５１°　となろう。ウィザースらの設定では内
面と外面との熱伝達率を比較的一様に均衡をとっている
が、外側の沸騰の面はより最近のフジタケにより開示さ
れている面のような結果はど熱伝達率が大きくはなかっ
た。内側の隆条部を有する他の管がロジャース（Ｒｏｄ
ｇｅｒｓ）の米国特許第３２１７．７９９号、セフイロ
ス（Ｔｈｅｏｐｈｉｌｏｓ）の米国特許第３．４５７．
９９０号、フレンチ（Ｆｒｅｎｃｈ）の米国特許第３．
７５Ｑ７０９号、リーガ（Ｒｉｅｇｅｒ）の米国特許第
３．７６８，２９１号、フジエらの米国特許第４．０４
４．７９７号、ロード（Ｌｏｒｄ）らの米国特許第４，
１１８，９４４号に開示されている。
発明の概略 内面及び外面の両方の面の増大を含む熱伝達の改善され
た管を提供することが本発明の１つの目的である。
従来のフィン形成装置に一度通すだけで形成される改善
された管を提供することが本発明の他の目的である。
所定の圧力低下で膜抵抗を最適化するように管の内側の
液体の流れを改善しまた熱伝達率をさらに増大させるよ
うに内面の面積を増大させることがさらに他の目的であ
る。
さらに他の目的は管の面が特定の組合せの動作条件のも
とで特定の流体の核沸騰に最適な最小の孔の太きさより
小さい空洞と大きい空洞との両方を含む没入型冷却冷凍
用の核沸騰管を提供することである。
これらのまた他の目的及び利点は少なくともかなりの程
度まで隆条部の間の比較的幅の小さい溝に追従する傾向
を有する渦乱流が生ずるだけの十分大きな管の軸に対す
る角度をなして配設された多数の比較的近接した間隔の
隆条部を設けることにより内面が増大する本発明の改善
された管及びその製法により達せられる。しかしながら
この角度は流れが隆条部をとび越える傾向になるほど大
きくすべきではない。管の外面も増大するのが好ましい
。核沸騰についての好ましい例として、ここではウイザ
ースらの米国特許第３．８４７．２１２号に開示されて
いる従来の市販の管の例における約６−１０の隆条に比
べて０．７５０１の管について約３０の隆条を用いるよ
うにする。
好ましい実施例はまた全般的に管の外面の上あるいは下
の、管の表面構造にある多数の空洞、閉領域あるいは他
の型の空所による外面の増大をも含むものである。これ
らの空所は液体冷媒を「ループ」内に押上げ液体が開始
時の、可能性としての、あるいは実際上の核形成箇所に
接触できるようにする小さな循環経路として作用する。
前述の型の空所はフジタケにより開示されており、管に
螺旋状にフィンを形成し、フィンの先端に概略縦方向の
溝あるいは切欠を形成し、それから管上に相互に近接し
て離れているが下側にフィンの基底部の比較的幅の大き
い溝を有する概略矩形の平坦なブロックを与えるように
外面を変形させるステップにより形成されるのが好まし
い。しかしながら最適な孔の大きさより大きい空洞と小
さい空洞との両方を含むように一様でなく上記空所を形
成することにより、全体的な管の性能を実質的に向上さ
せまた管が広い範囲の蒸気−液体成分からなる沸騰流体
内の束の形状で分けられるときにも前述の液体の接触を
可能にすることがわかった。これは一様な多孔質の面を
有し所定の冷媒に適したある一様な孔の大きさを得るこ
とによる核沸騰管について沸騰曲線が典型的に単一管か
複数（束状の）管かに適合することがわかっているので
重要である。かくして通常の滑らかなあるいはフィンを
形成した外面を有する管に普通に見られるような一様な
面の管について単一管から束状の管に移行しても沸騰曲
線は改善されない。この状況はミルトン（Ｍｉｌｔｏｎ
）の米国特許第３．３８４．１５４号に開示されている
焼結面あるいはジャノフスキ（Ｊａｎｏｗｓｋｉ　）ら
の米国特許第４．１２９．１８１号に開示されている発
泡多孔質の面について該当するように管の多孔質の外面
が非常に効果的であるならば許容されるものである。し
かしながら前述の型の多孔質の面は製造に非常に経費が
かかる。かくして単一管の沸騰でミルトンあるいはジャ
ノフスキらの面はど効果的でないけれども少なくとも束
状での動作時にはかなり改善されるような面を機械的に
形成できるのが望ましいと思われる。前述の７ジタケに
よる機械的に形成された面は全く一様であり、かくして
単一管から束状の動作に移行しても性能の向上は与えら
れないであろう。フジタケは管が多泡な液体に用いられ
るとき（例えば管が束状のとき）に性能の低下を防止す
るため「山型のフィン」を付加することを提案している
ので、このことを認めていると思われる。この解決策は
「山型のフィン」を付加すると前管の外径が増大するか
特定の外径についてフィンの付加を必要としない場合よ
り小さい内径となるので束を形成する経済性に逆の影響
を与える可能性がある。
フィン形成軸上に配設されている次第に径が犬きく　ナ
ル一連（Ｄ　ｏ−ル工具で管に多条のフィン全ロール形
成する等により最適値より大きい空洞と小さい空洞との
両方を設けることにより、単一管の動作レベルで改善さ
れた沸騰曲線が得られるだけの十分な沸騰箇所が与えら
れることを確認した。
さらにこの構造は束状の沸騰曲線が単一管の曲線でも改
善されるように沸騰束に用いられる強い対流の有利な効
果を実現されるようにする。この構造は単一管の性能に
比較して束状の性能が低下する原因と考えられる活性の
沸騰箇所から溢出及び蒸気の結合を明らかに防止するも
のである。孔の大きさの変化によりまた管が多様な沸騰
流体で十分に利用できるようになるとともに製作上の許
容度が与えられる。
前述のように良好な管の形状は外面と内面との両方に対
する改善による。この目的は本発明の管で達成されてい
るが、この管は公称外径０．７５０”でウイザースらの
米国特許第３．８４７．２１２号の開示により形成され
た同じ外形の市販の管に比較して管側の膜抵抗で３５％
の改善がなされることがわかった。新たな管の汚れ許容
度に相当する抵抗は前述の市販の管に比較して新たな管
の内面面積の増大により助長され、２８チの改善になる
ことがわかった。沸騰膜抵抗は前述の市販の管に対し８
２％改善されている。
好ましい実施例の詳細な説明 第１図を参照すると本発明の改善された管１゜の拡大部
分図が軸方向の断面で示されている。管１０は全体的に
１２で示される変形した外面と全体的に１４で示される
隆条部を有する内面とを有している。内面１４は１６．
１６’、１６”のような複数の隆条部を有し、明瞭にす
るため隆条部１６′　　のように１つおきの隆条部が破
断されている。図示の管は３０条の隆条部を有し、外径
が０．７５０’　　である。隆条部はウィザースらの米
国特許第３．８４７．２１２号の開示による外形を有し
寸法矢印で示されるピッチＰ、隆条部幅ｂ、高さｅｆ有
するように形成されるのが好ましい。螺旋リード角θは
管の軸から測定される。また米国特許第ａ　８４７．２
１２号は０．３３３’　　のような比較的大きいピッチ
及び５１°程度の軸に対する比較的大きい角度で配設さ
れた６条程度の比較的小さい隆条部の数を用いることを
示しているが、第１図に示された管は隆条数が３０、ピ
ッチが０．０９３”１隆条部の螺旋角度が３３．５°で
ある。この新たな形状は表面積が増大し管内の流体が管
の全長を通過する際に渦を生ずることがあるので内部熱
伝達率を非常に改善するものである。好ましい隆条部の
角度で渦のある流れは流体を管の内面と十分な熱伝達を
行なう接触状態に維持しようとするが、圧力低下の望ま
しくない増大を与えるような過度の乱れを避けるもので
ある。
管の外面１２は大部分フジタケの米国特許第４，２１ｆ
ｌ）８２６号に開示されているフィン形成、切欠形成、
圧縮の手法で形成されるのが好ましく、ここではその主
要事項について参照に付す。しかしながら管の面１２に
フィン形成及び切欠形成がなされた後にこれを圧縮する
手法を変えることにより、特に管が従来のように束状に
配設されるときに外面の性能がかなり向上すると考えら
れている。管面１２は第１図の軸方向断面図で先端が圧
縮されたフィンを形成しであるように示されているが、
面１２は実際には第一の複数の近接した、概略的に周方
向の比較的深い溝２０と、近接した対の溝２０を相互に
連結し溝２０に対し横方向に配設された第８図に最もよ
く示される第二の複数の比較的浅い溝２２とを含む外側
表面構造である。
管１０は従来の三軸式フィン形成装置で形成されるのが
好ましい。軸は管の回りに１２０°の間隔で装着されて
おり、各々が管の軸に対し２−Ｖ２゜の角度で装着され
るのが好ましい。各軸は第２図に概略的に示されるよう
に円板２６．　２７．　２８のような複数のフィン形成
円板、切欠形成円板３０１１枚あるいはそれ以上の圧縮
円板３４゜３５を含む。スペーサ３６．３８は切欠形成
円板及び圧縮円板がフィン形成円板２６−２８によって
形成されるフィン４０の中心線に適切に合致させられる
ように設けられる。切欠形成円板３０と圧縮円板３４．
３５の各々とにより一度に３本のフィンが接触するのが
好ましい。
束状の管の外面の改善された沸騰性能を得るために、管
の面にある範囲の大きさの空所が設けられるように表面
をある程度一様でないようにするのが望ましいことがわ
かった。この範囲は特定の組合せの動作条件で特定の冷
媒の核沸騰を最もよく支持する孔の太きさより大きい空
所と小さい空所との両方を含むべきである。一様でない
面が設けられる種々の状態が第３−７図に示されている
。
第３図は近接する先端を種々な程度にロール成形するこ
とにより近接するフィンの先端４０の間の異なる＠ａｔ
　　ｂ＋　　Ｃの空所を形成するための手法を概略的に
示している。これは第４図に示されるようにわずかに異
なる径を有する仕上げ用ロール成形円板３５．３５’、
３５”を形成することによってなされる。外面の３条の
フィンを用いて各フィンの先端４０は３枚の円板３５．
　３５’、　３５“の内の１枚だけに接触することにな
ろう。成形用円板３５，３５’、３５”の間の直径の変
化は実際には非常に小さいが、図では明瞭にするため誇
張しである。また円板３５′　　及び３５″　は円板３
５からの軸方向の間隔を示すために第３図に点線で示さ
れている。実際にはそれらは第４図に示されるように管
の周囲に１２００の角度の間隔になっている。
第５図は円板１３５，１３５’、１３５”が異なる幅の
間隙ｄ、　　ｅ、　　ｆ’ｉ与える異なる径のテーパ状
面を有する第３図の形態の変形例である。
第６ｂ図は第６ａ図に最もよく示される異なる垣のフィ
ンＩ　Ａｎ−Ｉ　Ａｎ’、　　１　ｆｎ“７７−聚箭す
Ａことにより３本の軸上の同じ径のロール成形用円板・
で異なる幅の間隙ｇ、ｈ、ｉが得られることを示す第３
図の形態の好ましい変形例である。
第７ｂ図は第７ａ図に最もよく示されるような一定の幅
で異なる高さのフィン２４０，２４０’。
２４０“　を形成することにより３本の軸上の同じ径の
ロール成形用円板で異なる幅の間隙ｊ＋に＋Ｑが得られ
ることを示すさらに他の変形例である。
本発明の改善された管を種々の公知の管と比較できるよ
うにするだめ、それぞれ種々の管のパラメータ及び性能
結果を示す表１及び■が与えられる。
表　　　Ｉ 多条の内側隆条部と直立したある 有する試験的鋼管の大きさ及び性 管の形状　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌ外側
形状 インチ当りのフィン数（ｆｐｉ）　　’　　　　　　２
６フインの形状　　　　　　　　　　　　　直立ｄｉ＝
内径（インチ）　　　　　　　　　　　　０．８２０ｅ
＝隆条部の高さくインチ）　　　　　　　　　０．０１
８ｐ−隆条部のピッチ（インチ）　　　　　　　０．３
３３ＮＲ３＝隆条部の条数　　　　　　　　　　　６ｉ
＝リートゝ（インチ）２．。
θ＝軸からの隆条部のリートゝ角（’）５１．１ｂ＝軸
方向の隆条部の幅（インチ）　　　　　　０．０６４ｂ
／ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．２Ｃ
１＝内側熱伝達率（試験結果から）　　　　　０．０５
２ｆ＝ＮＲｅ＝３５．ＱＯＯにおける　　　　　　０．
０４６８摩擦係数 ハは変形した外側フィンとを ｉ目の特性 ■　　　　　　　■　　　　　　　■ 直立　　　　　直立　　　　　　刻みあり０．０３３　
　　　０．０６１　　　　　０．０２４０．５８６　　
　　０．９０１　　　　　　不明０．６２８　　　　０
．５７３　　　　　０．６３２０．０１．５　　　　０
．０２４　　　　　０．０２２０．１６７　　　　０．
０９５　　　　　０．０９３１．６７　　　　　０．９
４９　　　　　２．７９４８．４　　　　　６０，１　
　　　　　３３．５０．０６９　　　　０．０６７　　
　　　０．０６８０．４１３　　　　０．７０６　　　
　　０．７３１０．０５２　　　　０．０７１　　　　
　０．０６００．０４７６　　　０．０７４１　　　　
０．０４７９表Ｉにおいて■と示された管はウィザース
らの米国特許第λ８４７．２１２号に示された型の管で
ある。管■は１．０“　の公称外径を有しまたその後に
０．７５″　　の外径を有する管で研究作業がなされた
ので、管■と同等の性能であるが０．７５”　　の外径
を有する管■でも試験が行なわれた。例えば管Ｉ及びＨ
の各々でばＣ１＝０．０５２である。管■はフィンの高
さを増大させることにより外側面項八。のかなりの増大
が与えられるように設定されている。しかしながら外径
を一定に維持しながらフィンの高さが増大するので、内
径は管■よりかなり減小している。隆起を非常に厳しく
することにより管■の内側熱伝達率Ｃ１が本発明の管■
のＣ１よりずっと大きくなる。しかしながら摩擦係数ｆ
ｆかなり増大させることによってもより大きいＣ１が得
られる。さらに表１がら管■が１つあるいはそれ以上の
面で管Ｉ　−ＩＩＩとはかなり異なる隆条部のある内面
を有することがわかる。例えば前述の特定の管について
隆条部のピッチｐ＝　０．０９３〃、隆条部の高さｅ　
＝　０．０２２“、隆条部の基底部の幅のピッチに対す
る比ｂ／ｐ　＝０．７３１、軸から測定した隆条部の螺
旋リード角θ＝　３３．５゜である。ｐは０．１２４”
　　以下、ｅは少なくとも０．０１５“、ｂ　／ｐ　は
０．４５以上０．９０以下、まだθは管の軸から約２９
°−４２°の間であるのが好ましい。さらにｐ？、約０
．０９４”　以下にするのが好ましいことがわかった。
管ＩＩ、　ＩＩＩ、　＃の形状の結果の要約が表■に示
されている。
表■ 管の間に怪〃の間隔を有する三角形の配置の循環束を形
成するように％″の外径の種々の管を用いた冷媒Ｅｌ−
ｚ用の没入型３００　）ｙ級管束蒸発器の形状結果の要
約 水の状態：温度　内側＝５４下；外側＝４４下圧力低下
＝９．０ｐｓｉ；汚れ係数Ｆ’Ｆ＝Ｏ，０Ｏ０２４実際
の内側面積を基準にして 管の形状　　　　　　　　ｎ１ＴＩＩＶ冷媒の温度　下
　　　　　４０　　　４０　　　４０水の側方通路の数
　　　　３　　２　　２管内の水の速度ｆｐｓ　　　　
５．４　　　５．７　　　７．６全熱伝達率　Ｕ。　　
　　　４１８　　６３７　　１１４８必要な配管状態 管の数　　　　　　　　４１４　　３１２　　１９４管
の長さくフィート）　　１３，４　　１１．６　　１０
．６全長（フィート）　　　　　５５３５　３６１３　
２０５７フイート／トン　　　　　１８．５　　１２．
０　　６．９束の径（インチ）　　　　　１９．０　　
１５．３　　１２．１表■は３００トンの冷却を行なう
特定の冷蔵装置に束状に配設されるときの管ＩＩ、　ｌ
’ｉｌ、　ＩＶの予定される全性能を比較している。実
験データに基づいたコンピュータによる厳密な設計手順
が用いられている。この手順は種々の形の試験から得ら
れた性能特性を考慮している。表かられかるように、管
■は管■あるいは管■と比較して遥かにすぐれた全体的
性能を与えるものである。例えば管ＩＶ’を用いること
により１トンの冷却を行なうのに必要な配管の数は管■
の１８．５’　　及び管ＩＩＩの１２．０’に比較して
わずか６．９′　　となる。これはそれぞれ管■及び管
■と比較して配管の膚で６３％及び４３チの節約である
ことを示している。必要な配管の長さと、またそれゆえ
経費との減少のほかに、管■を用いるとまた管束の大き
さが管■及び■の場合に必要となる１、　９．０″　　
あるいは１５．３〃　　の直径から１２．１”　　に減
小する。これは装置ヲ遥かにコンパクトにすることにな
り、またより大きな径の管束を収容するのに必要なより
大きい容器及び支持部を形成するのに必要な素材及び労
力をさらに実質的に削減することにもなる。
第９及び１０図のグラフは表１及び■で説明した特定の
管をさらに比較するために示したものである。第９図は
前述のウイザースらの米国特許第３　ｇ　４７．２１２
号の第１２図と同様なグラフで、内側熱伝達率Ｃ１と摩
擦係数ｆとを用いた熱伝達と圧力低下との関係を示して
おり、ここでＣ１は内側熱伝達率に比例し、周知のシー
グー・テートの式（Ｓｉｅｄｅｒ−Ｔａｔｅ　ｅｑｕａ
ｔｉｏｎ）から導かれる。
同じレイノルズ数における与えられた径の管を比較する
ときに圧力低下が摩擦係数に正比例することは周知であ
る。米国特許第３．８４７．２１２号に°おいて、その
主要事項であり表１の管■である管は中間に平坦部が多
条の内側隆条部を有している。
この米国特許第３．８４７．２１２号の第１２図におい
て曲線状の内熱の形状を有する隆条部のある従来の一条
型の管に比較して与えられた圧力低下についての改善さ
れた熱伝達率を有する前述の管がレイノルズ数３５，０
００の場合について示されている。第９図のグラフにお
いて、米国特許第３．８４’７２１２号の開示により形
成された管が曲線４２上にくるように示されている。前
述の従来の単条の隆条部のある管は曲線８４で示されて
いる。すぐにわかるように１０条の隆条部、フィンの高
さ０．０６１“、螺旋の角度６０．１、ピッチ０、９４
９“、比ｂ／ｐ　が０．７０６、隆条部の高さ０、０２
４“　で特徴づけられる表ｆの管■は曲線８２及び８４
で示される多条及び単条の管よりずっと大きいＣｊを有
する。しかしながらより大きい管■のＣｉは少なくとも
部分的に摩擦係数ｆが非常に増大しまた圧力低下が増大
することによって生ずるものである。このグラフはまた
本発明の改善されだ管■のデータの点のプロットヲ示し
、管ＩＩあるいは管■のいずれかについてプロットされ
たデータの点に比較してほぼ圧力低下の増大なくしてＣ
１のかなり大きな改善がなされることを明確に示してい
る。前述のように管■は米国特許第３．８４７．２１２
号の開示によって形成されているが、内径が０．７５″
、隆条部が１０条、フィンの高さが０．０３３″、隆条
部の螺旋角度４８゜４°、ピッチ０１６７“、比ｂ／ｐ
が０．４１３である。米国特許第３，８４７；２１２号
は管の軸に垂直に測定された隆条部の角度θを規定して
いるが、例示説明において隆条部の螺旋角が軸に対して
測定されたものと規定しており、これがより通常的な用
語法であると考えられている。
試験の結果に基づいて、３００トンの没入型管束の蒸発
器の設計に配管上の必要事項に関する計画がなされた。
この計画は水の側（内側）の性能特性だけでなく沸騰の
側（外側）の性能特性をも考慮しなければならなかった
。これを行なったときに管■は管■に対し格段の改善が
なされたが、その一部（約１１％）は内側特性の改善に
よるものであった。しかしながら同様の計画で、Ｃ１が
管■の場合よりかなり小さかったけれども管■の全体的
な管の性能が管■と比較してずつと向上することが示さ
れた。例えばその全体的な性能は管■の場合より７４チ
、管Ｈの場合より１６８俤向上しＣいた。
第９図は種々の管の内側熱伝達特性に関するものである
が、第１０図は熱流Ｑ／Ａ♂に対して外側脱熱伝達率ｈ
ｂｆプロットしたグラフである点で外側熱伝達特性に関
するものである。これらの用語は従来の熱伝達の式Ｑ＝
ｈｂ（Ａｏ）Δｔ　によるものであり、ここでＱはＢＴ
Ｕ／時間での熱流、Ａ。
は外側表面積、Δｔは外側容積液体温度と外壁面温度と
の温度差下である。簡単にするだめ外面積りは公称外径
Ｐｉ　と管の長さとの積によって決定される公称値とす
る。すぐにわかるように管■は管■に対し改善された沸
騰性能を示し、同様に管■は管■より格段にすぐれた性
能を示している。
管■はより大きい径の管なので省略している。前述のよ
うに管■は管ｆと同等であるが、管■及び■と同じ外径
を有する。グラフは単一管の沸騰状況に関するものであ
る。しかしながら表■において示しだ管■の性能結果か
られかるように、管束の沸騰状況において性能がかなり
向上することがわかった。
核沸騰の場合の管だけを詳細に説明したが、本発明は凝
縮への適用においても重要、、な価値を有する。これら
の適用に関してはフィンの先端をロール成形しあるいは
平坦にする仕上げステップは省略されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例による管の拡大した、部分的に
破断している軸方向断面図である。 第２図は管になされる表面のフィン形成、溝形成、ロー
ル成形ないしプレス加工の連続的工程のステップを示す
ため端側遷移部において管を部分的に破断して軸方向断
面として見た図である。 第３図は一様でない外面を形成する手法全示し１対の表
面圧縮ローラを点線で示した第１図の管の拡大した、部
分的に破断している軸方向断面図である。 第４図は第３図の表面圧縮ローラが実線で示された位置
から管の周方向に１２００及び２４ｏ０の位置に離れた
他の軸上に配設されている状態を示す図である。 第５図は第３図と同様であるが異なるフィンの間の種々
の大きさの間隔を与えるためにテーパ状のローラが用い
られる変形例を示す軸方向断面図である。 第６ａ図及び第６ｂ図は一様な厚さのフィン形成円板の
一様でないスに一すを用いる等によってフィンを異なる
幅となるように形成することによりフィンの間の種々の
間隔が得られる付加的な好ましい構造を示す軸方向断面
図である。 第７ａ図及び第７ｂ図は異なる高さ全有するフィンを形
成することによりフィンの間の種々の間隔が得られるさ
らに他の変形例を示す軸方向断面図である。 第８図は管の外面の２０倍の顕微鏡写真である。 第９図は４種類の異なる内側に隆条部のある管について
の圧力低下に対する熱伝達の特性を比較するグラフであ
る。 第１０図は熱流Ｑ／Ａｏに対する外側脱熱伝達率ｈｂ’
（ｒ比較するグラフである。 １〇−管 １２−外面 １４−内面 １６．１６’、１６“−隆条部 ・２〇−溝 ２６．２７．２８−フィン形成円板 ３５、　３５’、　　３５″−成形用円板４０−フィン （外５名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、一体的な外側表面構造に形成された第一の概略周方
    向の近接した溝と、上記概略周方向の近接した対の溝を
    連結しこれに対し横方向に配設されている上記表面構造
    に形成された第二の複数の溝とを含む上記表面構造を有
    する金属製熱伝達管において、該管の内面はピッチが０
    ．１２４インチ以下、隆条部高さが少なくとも０．０１
    ５インチ、管の軸方向に測定したピッチに対する隆条部
    基底部幅の比が０．４５以上０．９０以下で管の軸から
    測定した螺旋リード角が約２９−４２°である複数の螺
    旋状隆条部を有し、上記第一の複数の概略周方向の溝が
    上記螺旋状隆条部のピッチの５０％以下のピッチの間隔
    となつていることを特徴とする熱伝達管。 ２、上記複数の隆条部が約０．１００インチ以下のピッ
    チと管の軸から測定した約３３−３９°の螺旋リード角
    とを有するようにした特許請求の範囲１に記載の熱伝達
    管。 ３、上記複数の隆条部が約０．０９４インチ以下のピッ
    チと管の軸から測定した約３３−３９°の螺旋リード角
    とを有するようにした特許請求の範囲１に記載の熱伝達
    管。 ４、上記管の外面が下側の上記第一及び第二の溝の幅よ
    りかなり小さい大きさの狭い空所により全ての側で相互
    に分離された概略グリッド状の概略長方形の平坦なブロ
    ックを有するようにした特許請求の範囲１に記載の熱伝
    達管。 ５、上記概略周方向の溝の上方の狭い空所が近接する平
    坦なブロック間で異なる大きさであるようにした特許請
    求の範囲４に記載の熱伝達管。 ６、上記狭い空所の異なる大きさが特定の組合せの動作
    条件のもとで特定の流体の核沸騰に最適な最小の孔の大
    きさより大きい方と小さい方との両方の範囲にわたるよ
    うにした特許請求の範囲５に記載の熱伝達管。 ７、螺旋状のフィンをなすように管にフィン形成を行な
    い、各フィンの周囲に複数の横方向の溝を形成し、溝の
    形成されたフィンの先端が圧縮されそのピッチよりわず
    かに小さい軸方向の幅となるように漸次圧縮し、それに
    よつて平坦にされたフィンの先端の下側の領域において
    近接するフィンの側部により形成される比較的大きい空
    洞に連通するフィンの間の狭い空所を形成するステップ
    からなり、上記先端は近接するフィンの間の狭い空所の
    幅が特定の組の動作条件のもとで特定の流体の核沸騰に
    最適な最小の孔の大きさより大きい方と小さい方との両
    方の空所の幅の範囲を与えるように変化するように圧縮
    されることを特徴とする熱伝達管の製法。 ８、上記管が単一工程で形成されるようにした特許請求
    の範囲７に記載の熱伝達管の製法。 ９、上記管の内面に複数の螺旋状内側隆条部を形成する
    ステップをさらに含む特許請求の範囲８に記載の熱伝達
    管の製法。 １０、上記複数の螺旋状内側隆条部が０．１２４インチ
    以下のピッチ、０．４５インチ以上で０．９０インチ以
    下の管の軸方向に測定したピッチに対する隆条部基底部
    幅の比、約２９−４２°の螺旋状リード角を有するよう
    に形成され、また上記フィンが上記螺旋状内側隆条部の
    ピッチの５０％以下のピッチの間隔となるように形成さ
    れている特許請求の範囲９に記載の熱伝達管の製法。
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