(57)【要約】【課題】管内の冷媒の流速が低流速域で、乱流を促進することなく、熱伝達率を向上させると共に、管内流体の圧力損失を低減することができる管内単相流用伝熱管を提供する。【解決手段】管内単相流用伝熱管は、管外面に溝が螺旋状に形成されたコルゲート管からなる。そして、管内に単相流流体を流し、この単相流流体と、管外の流体、物質又は輻射熱との間で、熱交換を行う。この管内単相流用伝熱管は、管外径ＯＤが６乃至２０ｍｍ、管内径ＩＤが５乃至１９ｍｍであり、前記溝の管軸方向におけるピッチＰｃが、１５乃至２５ｍｍである。また、この管内単相流用伝熱管において、管材質は銅又は銅合金製であることが好ましい。また、前記コルゲート溝の深さをＤｃとしたとき、Ｄｃ／ＩＤが、０．０５１乃至０．０９７であることが好ましい。【選択図】図７
2015045482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外面に溝が螺旋状に形成されたコルゲート管からなり、
管内に単相流流体を流し、この単相流流体と、管外の流体、物質又は輻射熱との間で、熱交換を行う管内単相流用伝熱管において、
管外径ＯＤが６乃至２０ｍｍ、管内径ＩＤが５乃至１９ｍｍであり、
前記溝の管軸方向におけるピッチＰｃが、１５乃至２５ｍｍであることを特徴とする管内単相流用伝熱管。
【請求項２】
前記コルゲート管の材質が、銅又は銅合金からなることを特徴とする請求項１に記載の管内単相流用伝熱管。
【請求項３】
前記コルゲート溝の深さをＤｃとしたとき、Ｄｃ／ＩＤが、０．０５１乃至０．０９７であることを特徴とする請求項１又は２に記載の管内単相流用伝熱管。
【請求項４】
前記単相流流体のレイノルズ数Ｒｅが３０００以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の管内単相流用伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管外の流体（自然冷媒、フロン冷媒、水等）の保有熱又は管外の物体（土壌熱等の固体物質等）の保有熱若しくはソーラーパネル等の輻射熱と、管内を流れる単相流流体（水、ブライン等）とを熱交換させる管内単相流伝熱管に関し、特に、管内の流体が低流速域、即ち、低レイノルズ数Ｒｅ域（Ｒｅが３０００以下）で乱流が増大することなく、熱伝達率を向上させるとともに、管内流体の圧力損失を低減させて、低流速域での使用に適した管内単相流用伝熱管に関する。
【背景技術】
【０００２】
管内単相流用伝熱管は、  管外面に１本の溝を螺旋状に形成したコルゲート管であり、銅又は銅合金管からなる。この管内単相流用伝熱管の具体的な用途としては、（ａ）ヒートポンプ給湯器（例えば、エコキュート）に使用される水―冷媒熱交換器に使用される伝熱管、（ｂ）ガス給湯器内にて使用される水―水の二重管式熱交換器に使用される伝熱管、（ｃ）太陽熱温水器のソーラーパネル内に設置されている温水配管、（ｄ）地中に埋め込んで使用する土壌熱−水熱交換器配管用伝熱管がある。
【０００３】
管内外の流体間で熱交換させる機器は、省エネ化の取り組みがなされており、熱交換器単体での高性能化を図るとともに、熱媒体の搬送動力の低減による省エネ化を図るべく、取り組まれている。熱媒体の搬送動力の低減としては、通常は、熱媒体の流体を熱交換器内に送るためにポンプが使用されているが、搬送動力の低減策として、搬送流体の流量を低減させることにより、ポンプ運転動力を低減させる方法が採用されている。
【０００４】
また、熱交換器内において、長時間かけて流体を高温にさせる機器があり、その事例として代表的なものに、ヒートポンプ給湯器がある。このヒートポンプ給湯器は、水道水の給水口より直接熱交換器内に流体である水を送り込み、熱交換器内において長時間かけて流体を高温にさせるため、管内の流体の速度を低く設定していること、またこの水道水の圧力はポンプ等での搬送力に比較して低く、その結果、管内を通過する流体の速度が遅くなり、管内のレイノルズ数Ｒｅは３０００以下で使用されることが多い。この低レイノルズ数領域では、管内の流体は層流域になり、層流域での熱伝達率は、乱流状態と比較して低下するため、使用する伝熱管自体の性能を向上させることにより、対応せざるを得ない。
【０００５】
現状使用されている代表的な伝熱管として、平滑管、内面溝付管（特許文献１）、コルゲート管（特許文献２，３）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４２５５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８４８６号公報
【特許文献３】ＷＯ２００８／０２９６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、平滑管は、文字どおり、内面及び外面に溝等がないものであり、管表面が平滑面である。このように、流体と接触する面が平滑であると、管内に流体を流したときに、管壁面に速度境界層及び温度境界層が形成され、その境界層が流体間の熱交換を阻害する。
【０００８】
内面溝付管は、管内にらせん状の突起を多数設け、乱流を促進させて管壁面での速度境界層及び温度境界層の形成を抑制させるものである。しかしながら、管内面に多数の溝を設けたことにより、伝熱管の重量が増加し、これにより使用材料が増加して、コストが増大するという問題点がある・
コルゲート管は、管の内面及び外面に深い凹凸をらせん状に、かつ小ピッチにて形成したものである。例えば、特許文献２のコルゲート管のコルゲートピッチは、３乃至１０ｍｍであり、特許文献３のコルゲート管のコルゲートピッチは１０ｍｍである。なお、特許文献３においては、コルゲート溝の他に、突起が形成されており、この突起がコルゲート溝内に１５ｍｍのピッチで形成されているので、管内面の突出部は、１０ｍｍよりも小さくなる。
【０００９】
そして、コルゲート管においては、このコルゲート溝として形成された凹凸により、管内の流体が層流域にて流れる場合でも、乱流が促進されて熱伝達率が向上する。これは、管外の流体も同様である。しかしながら、らせん状に深い凹凸を小ピッチに形成して乱流を促進させたことにより、管内流体の圧力損失が増大する。また、搬送動力が増加し、また管内にスケール等の堆積物が滞留することにより、極端な場合には、管内を閉塞させてしまうという問題点がある。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、管内の流体の流速が低流速域で、乱流を促進することなく、熱伝達率を向上させると共に、管内流体の圧力損失を低減することができる管内単相流用伝熱管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る管内単相流用伝熱管は、管外面に溝が螺旋状に形成されたコルゲート管からなり、管内に単相流流体を流し、この単相流流体と、管外の流体との間で、熱交換を行う管内単相流用伝熱管において、
管外径ＯＤが６乃至２０ｍｍ、管内径ＩＤが５乃至１９ｍｍであり、
前記溝の管軸方向におけるピッチＰｃが、１５乃至２５ｍｍであることを特徴とする。この単相流用伝熱管は、銅又は銅合金製であることが好ましい。
【００１２】
この管内単相流用伝熱管において、前記コルゲート溝の深さをＤｃとしたとき、Ｄｃ／ＩＤが、０．０５１乃至０．０９７であることが好ましい。
【００１３】
本発明の管内単相流用伝熱管は、前記単相流流体のレイノルズ数Ｒｅが３０００以下の低レイノルズ数の場合に、特に、好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、コルゲート管を構成する溝のピッチ（コルゲートピッチ）が、１５乃至２５ｍｍと、従来よりも長い。そして、管外面の前記溝により管内面には突起が形成されるが、この突起間に形成された凹部の長さが長くなる。そうすると、低レイノルズ数の領域では、流速が遅く、層流状態となるが、この低流速の場合に、溝のピッチを大きくすると、管内を流れる単相流流体の主流（管中央部を通る流体）と、前記凹部内で対流している単相流流体の副流とが合流しやすくなり、伝熱性能が向上する。このため、低レイノルズ数領域でも、高い伝熱性能を達成できる。また、低レイノルズ数領域であるから、管内流体の圧力損失は十分に小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態のコルゲート管を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は流速が遅い場合の流体の流れを示す模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は流速が速い場合の流体の流れを示す模式図である。
【図４】熱伝達係数及び摩擦係数等を測定する試験装置を示す図である。
【図５】コルゲート溝ピッチＰｃによる流体への影響を示すグラフ図である。
【図６】Ｄｃ／ＩＤによる流体への影響を示すグラフ図である。
【図７】レイノルズ数Ｒｅと圧力損失との関係を示すグラフ図である。
【図８】レイノルズ数Ｒｅと熱伝達係数との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るコルゲート管からなる管内単相流用伝熱管を示す縦断面図である。コルゲート管１は、平滑管の外面に、先端が先鋭な工具を押し当て、この状態で、例えば、管を回転させつつ管軸方向に移動させる等して、工具により１本の螺旋の溝２を管外面に形成することにより、コルゲート溝２を形成したものである。管内面には、管外面に溝２を形成することにより、突起３が形成され、更に、管内面には、この突起３間に、凹部４が形成される。なお、図１において、ＯＤは管外径、ＩＤは管内径、管肉厚はδ、コルゲート溝ピッチはＰｃ、コルゲート溝の深さはＤｃで示す。また、コルゲート管の材質は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス、チタン等の熱が伝導する金属材料からなり、特に、銅又は銅合金のような熱伝導率が良好なものであれば、なお好適である。
【００１７】
図２及び図３は、溝ピッチＰｃと、管内部の単相流流体の流れとの関係を示す模式図である。図２は、流速が遅い（レイノルズ数Ｒｅが小さい）場合、図３は、流速が速い（レイノルズ数Ｒｅが大きい）場合を示す。なお、図２及び図３は、図１に示すコルゲート管の形状を模式的に示したものであり、実際には、これらの図に示すような角形の溝は形成されない。図３に示すように、流速が速い場合は、流体間の剪断力が大きく、図３（ａ）に示すように、溝ピッチＰｃが小さい場合でも、凹部４内の流体が凹部４内で十分に対流が形成され、拡散されて、主流と合流するため、伝熱効率が高い。一方、コルゲート溝のピッチＰｃが大きいと、図３（ｂ）に示すように、主流からの流体が凹部４内に入り込み、凹部４内を流れるため、凹部４の両隅部でのみ対流拡散が生じることになり、凹部４の全体で流体の対流拡散が生じることがないので、伝熱効率が低下する。
【００１８】
これに対し、管内部の単相流流体の流速が遅い場合は、図２に示すように、管内の主流と、凹部４内の副流（対流）との間の剪断力が小さい。このため、図２（ａ）に示すように、コルゲート溝ピッチＰｃが小さい場合は、副流は、凹部４内で弱い対流を形成するが、この対流（副流）は主流と合流せず、凹部４内に留まりやすい。このため、流速が遅く、コルゲート溝ピッチＰｃが小さい場合は、伝熱効率が低い。
【００１９】
一方、図２（ｂ）に示すように、管内の単相流流体の流速が小さい場合でも、コルゲート溝ピッチＰｃが大きい場合は、凹部４内の流体と主流とが接触する部分の面積が十分に大きいため、主流による剪断力が小さくても、凹部４内で対流した流体が主流と合流するため、伝熱効率が高い。
【００２０】
このように、本発明者等は、低レイノルズ数の流速が遅い場合には，コルゲート溝ピッチＰｃが大きい方が、伝熱効率が高いことを見出し、本発明を完成されたものである。そして、本発明は、単相流流体が低レイノルズ数で流速が遅い条件下でも、コルゲート溝ピッチＰｃを１５ｍｍ以上とすることにより、乱流を促進させることなく、伝熱効率を高めることができることを、後述のごとく実証したものである。また、本発明においては、乱流が促進されないので、管内流体の圧力損失が増大して搬送動力が増加するようなことがなく、管内にスケール等の堆積物が滞留し、管内を閉塞させてしまこともない。
【００２１】
次に、本発明のコルゲート管からなる単相流用伝熱管の構成について説明する。
【００２２】
先ず、例えば、伝熱管の外径ＯＤは、６乃至２０ｍｍ、内径ＩＤは、５乃至１９ｍｍである。管内には、水及びブライン等の単相流流体が流れる。一方、管外の熱媒体は、本発明の伝熱管を使用する分野により異なる。本発明の伝熱管の使用分野が、ヒートポンプ給湯器のように水−冷媒熱交換器の場合には、管外面に自然冷媒又はフロン冷媒が流れ、使用分野が、ガス給湯器のように水−水熱交換器に使用される二重管式熱交換器の場合は、管外にも水等の単相流体が流れる。また、他の技術分野においても、例えば、太陽熱温水器のソーラーパネルの温水配管に本発明の伝熱管を使用する場合は、輻射線等の電磁波が管外面に吸収されて生じる輻射熱が伝熱管に作用する。また、本発明の伝熱管を地中に埋め込んで、土壌と管外面とが接触する水−土壌熱交換器の分野に伝熱管を使用する場合は、土壌に蓄積された熱と管外面との間で熱交換が生じる。
【００２３】
このようにして、これらの管内の流体と管外の流体又は物質との間で、熱交換をする。このような用途に使用される単相流用伝熱管としては、外径及び内径が、例えば、上記範囲である。また、本発明は、管内を流れる単相流流体のレイノルズ数Ｒｅは３０００以下であることが好ましい。好ましくは、この管内を流れる単相流流体のレイノルズ数Ｒｅは２０００以下である。本発明の伝熱管は、このような低レイノルズ数の流体に適している。
【００２４】
コルゲート溝ピッチＰｃは、１５乃至２５ｍｍである。コルゲート溝ピッチＰｃを上記範囲にすることにより、管内部を通流する流体を乱流化することなく、凹部４内の流体と管中心部の主流とが接触する面積を大きくすることができる。これにより、低レイノルズ数域で、管内流速が低く、主流による剪断力が小さい場合でも、凹部４間で対流した副流の流体が主流と合流しやすくなり、伝熱性能が向上する。コルゲート溝ピッチＰｃが１５ｍｍよりも小さくなると、凹部４内の流体と、管中心部の主流とが接触する面積が小さくなり、凹部４内で対流した流体が、主流と合流することなく、凹部４内に滞留することにより、伝熱性能が低下する。また、凹部４内の流体の乱流化が促進され、圧力損失が増大する。一方，コルゲート溝ピッチＰｃが２５ｍｍより大きくなると、凹部４内の流体と管中心部を流れる主流との接触面積は大きくなるものの、凹部４内の流体の対流が弱くなるため、伝熱性能が低下する。従って、コルゲート溝ピッチＰｃは、１５乃至２５ｍｍとする。
【００２５】
コルゲート溝の深さをＤｃとすると、Ｄｃ／ＩＤを０．０５１乃至０．０９７とする。Ｄｃ／ＩＤを０．０５１乃至０．０９７の範囲内とすることにより、凹部４内の流体が、乱流化することなく、かつ、対流が阻害されることなく、管中心部を流れる主流と接触する。この凹部４内で対流する副流と、主流とが接触することにより、両者が合流し、伝熱性能が向上する。
【００２６】
Ｄｃ／ＩＤが０．０５１よりも小さい場合は、凹部４内の流体の対流が阻害され、管中心部の主流と凹部４内の副流（対流）とが接触して合流しても、伝熱性能が向上しにくい。また、Ｄｃ／ＩＤが０．０９７より大きい場合は、凹部４内の流体の対流が阻害されにくくなるものの、溝深さＤｃが深くなりすぎ、管中心部の主流流体の乱流化が促進されて、圧力損失が増大する。従って、Ｄｃ／ＩＤは０．０５１乃至０．０９７とする。
【００２７】
なお、コルゲート溝２は、１本の螺旋状の条により形成されている。この場合，溝ねじれ角は、管の外径ＯＤ、コルゲート溝のピッチＰｃ、条数が決まれば一義的に決まる。例えば、この溝ねじれ角は５４°である。また、伝熱管１の肉厚δは、例えば、０．６１３ｍｍである。
【００２８】
なお、本発明においては、管軸方向にみて、凹部４内に管軸と平行な平坦部を形成することができる。これにより、管内を流れる単相流流体の乱流化を抑制することができると共に、凹部４内の流体と、管中心部の主流とが接触する面において、凹部４内で対流している副流と、主流とが、より一層合流しやすくなり、伝熱性能が向上する。この平坦部の管軸方向の長さＬｆは、コルゲート溝のピッチＰｃの０．４０乃至０．８０倍とすることが好ましい。即ち、Ｌｆは０．４０Ｐｃ乃至０．８０Ｐｃとすることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の効果を実証するために、本発明の範囲に入る実施例と、本発明の範囲から外れる比較例とについて説明する。
【００３０】
まず、単相流流体の伝熱性能の試験方法について説明する。図４はこの試験装置を示す模式図である。本試験装置においては、加熱側及び給湯側の双方に水を媒体として使用した。熱交換槽１３内には加熱水が貯留されており、この加熱水は、加熱水タンク２１から、配管２２ａを介して供給され、配管２２ｂを介して、加熱水タンク２１に戻される。熱交換槽１３内には、伝熱管１５が水平に配置されており、この伝熱管１５内には、給湯水タンク１１から、給湯水が、配管１２ａを介して供給され、伝熱管１５を通流した後、配管１２ｂを介して、給湯水タンク１１に返戻される。加熱水タンク２１は、加熱水の温度が、恒温循環装置２４により、一定温度（３２℃，３７℃又は４２℃）になるように、制御される。また、給湯水タンク１１は、給湯水の温度が、恒温循環装置１８により、２０℃に一定に制御される。
【００３１】
給湯水は混合器２０ａ、２０ｂを介して、伝熱管１５に出入りするが、この伝熱管１５への給湯水の出入口温度は、この伝熱管の出入口に設置した混合器２０ａ、２０ｂにおいて、白金測温抵抗体を使用して、測定することができる。給湯水の流量は、バルブ２５により、一定流量になるように、段階的に調節する。また、熱交換槽１３内の伝熱管１５の平均温度は、温度変化に伴う電気抵抗値の変化により測定することができる。そして、この伝熱管１５の出入口に設置した圧力タップの圧力を配管１６により差圧変換器１７に導き、差圧変換器１７を、５０ｋＰａ，１０ｋＰａ，又は１ｋＰａに切り替えて測定する。なお、熱交換槽１３内は撹拌器１４により撹拌され、給湯水タンク１１内は撹拌器１９により撹拌され、加熱水タンク２１内は撹拌器２３により加熱されて、水の温度の均一化が図られている。
【００３２】
冷却水の熱交換量Ｑｓは、給湯水流量をＷ、定圧比熱をｃｐ、給湯出口温度をＴｓｏｕｔ、給湯入口温度をＴｓｉｎとして、下記数式１により求めることができる。また、熱伝達係数αｉは、熱流束をｑｉ、電圧降下により求めた管平均温度をＴｗｉ、管の熱伝導を考慮して修正した管内壁面温度をＴｗｍ、給湯水の出入口温度の算術平均温度をＴｓｎとして、下記数式２により求めることができる。但し、ｑｉ、Ｔｗｉ、Ｔｓｎは、夫々下記数式３，４，５により求めることができる。なお、Ｌは有効伝熱長さ，ｄｉは最大内径、ｄｏは外径、λは銅の熱伝達率、δは肉厚を表す。そして、管内ヌッセルト数Ｎｕｉ及びレイノルズ数Ｒｅは、下記数式６及び数式７により求まる。但し、ρは給湯水の密度、ｖｉは給湯水の流速、μは給湯水の粘性である。そして、ΔＰを圧力損失、ｘを試験区間の長さとして、摩擦係数ｆｉは下記数式８により求まる。
【００３３】
【数１】
2015045482.tif 000003
【００３４】
【数２】
2015045482.tif 000004
【００３５】
【数３】
2015045482.tif 000005
【００３６】
【数４】
2015045482.tif 000006
【００３７】
【数５】
2015045482.tif 000007
【００３８】
【数６】
2015045482.tif 000008
【００３９】
【数７】
2015045482.tif 000009
【００４０】
【数８】
2015045482.tif 000010
【００４１】
本発明の第１実施例として、伝熱管の形状寸法の相違による圧力損失及び熱伝達係数についての影響について説明する。各試験伝熱管の形状寸法を下記表１に示す．
【００４２】
【表１】
2015045482.tif 000011
【００４３】
上記表１において、ＳＴは平滑管、ＨＴは内面溝付管、ＣＴ１〜ＣＴ７は、コルゲート管である。そして、ＣＴ５は、コルゲート溝ピッチＰｃ及びコルゲート溝深さと内径との比Ｄｃ／ＩＤが本願請求項２の範囲を満たす実施例である。ＣＴ７は、コルゲート溝ピッチＰｃが本願請求項１の範囲を満たすが、コルゲート溝深さと内径との比Ｄｃ／ＩＤが本願請求項３の範囲から外れる実施例である。ＣＴ１〜ＣＴ４、ＣＴ６は、本発明の請求項１の範囲から外れる比較例である。
【００４４】
図７は、これらの伝熱管の圧力損失を示し、図８は、熱伝達係数を示す。図７は、低レイノルズ数域のみの圧力損失を示している。平滑管（ＳＴ）は、圧力損失が低いが、熱伝達率も低い傾向を示している。本発明の実施例のコルゲート管ＣＴ７を、同程度の溝深さＤｃである比較例のＣＴ１及びＣＴ２と比較すると、実施例管ＣＴ７は、比較例管ＣＴ１及びＣＴ２に対して、圧力損失が低く、低レイノルズ数域における熱伝達率が、比較例管ＣＴ３及びＣＴ４と比較して、より高くなる。
【００４５】
また、本発明の実施例のコルゲート管ＣＴ５を、同程度の溝深さＤｃである比較例管ＣＴ３及びＣＴ４と比較した。図８に示すように、実施例管ＣＴ５は、先ず、比較例管ＣＴ４と比較して、レイノルズ数３０００以下の領域にて、熱伝達率が同程度又は高くなり、圧力損失は全レイノルズ数域において低くなる。また、実施例管ＣＴ５は、比較例管ＣＴ３と比較して、レイノルズ数１０００〜１５００において実施例管ＣＴ５の圧力損失の方が比較例管ＣＴ３よりも若干高くなる傾向が見られるものの、レイノルズ数２０００以下の領域にて、実施例管ＣＴ５は、比較例管ＣＴ３よりも、熱伝達率が高い。
【００４６】
このように、３０００以下の低レイノルズ数域においては、本発明の実施例ＣＴ７の圧力損失が低く、熱伝達係数も高いという結果が得られた。更に，本発明の本発明の実施例ＣＴ５も圧力損失が低く、熱伝達係数もより高いという結果が得られた。
【００４７】
次に、本発明の第２実施例として、コルゲート溝ピッチＰｃの相違による摩擦係数及び熱伝達係数の影響について説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、摩擦係数ｆｉ及び管内ヌッセルト数Ｎｕｉ（熱伝達係数）と、コルゲート溝ピッチＰｃとの関係を示すグラフ図である。コルゲート溝ピッチＰｃは、２７．１ｍｍ、２５．１ｍｍ、２１．７ｍｍ、１７．０ｍｍ、１５．１ｍｍ、１３．５ｍｍ、８．１ｍｍ、５．６ｍｍである。管外径は１２．７ｍｍ、管内レイノルズ数Ｒｅは１０００であり、Ｄｃ／ＩＤは０．０８５と一定である。この図５（ａ）に示すように、コルゲート溝ピッチＰｃが１５乃至２５ｍｍの範囲で、摩擦係数ｆｉが一定値をとる。また、この範囲で、図５（ｂ）に示すように、熱伝達係数（管内ヌッセルト数）が最も高い値をとる。しかし、コルゲート溝ピッチＰｃが１５ｍｍ未満になると、摩擦係数は上昇するが、熱伝達係数は大きく低下する。このように、コルゲート溝ピッチＰｃが１５乃至２５ｍｍの範囲で、熱伝達係数が高い。
【００４８】
次に、本発明の第３実施例として、コルゲート溝深さＤｃの相違による摩擦係数及び熱伝達係数の影響について説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、摩擦係数ｆｉ及び管内ヌッセルト数Ｎｕｉ（熱伝達係数）と、Ｄｃ／ＩＤとの関係を示すグラフ図である。Ｄｃ／ＩＤは、０．１０１、０．０９７，０．０８５、０．０７２、０．０５１、０．０４５、０．０３５である。管外径は１２．７ｍｍ、管内レイノルズ数Ｒｅは１０００であり、コルゲート溝ピッチＰｃは２５ｍｍと一定である。この図６（ａ）に示すように、Ｄｃ／ＩＤが０．０５１乃至０．０９７の範囲で、摩擦係数が高く、一定であり、Ｄｃ／ＩＤが０．０５１より小さくなると、摩擦係数が小さくなる。また、この範囲で、図６（ｂ）に示すように、熱伝達係数（管内ヌッセルト数）が高く、一定になる。Ｄｃ／ＩＤが０．０９７を超えた場合は、熱伝達係数は若干大きくなるものの、摩擦係数が大きくなりすぎて、圧力損失が大きくなる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、低レイノルズ数の流体が流れる用途の伝熱管として、この低レイノルズ数の範囲で、圧力損失が低いと共に、熱伝達係数が高いため、極めて有益である。
【符号の説明】
【００５０】
１：伝熱管、２：コルゲート溝、３：突起、４：凹部、１５：伝熱管
【図１】
2015045482.tif 000012
【図２】
2015045482.tif 000013
【図３】
2015045482.tif 000014
【図４】
2015045482.tif 000015
【図５】
2015045482.tif 000016
【図６】
2015045482.tif 000017
【図７】
2015045482.tif 000018
【図８】
2015045482.tif 000019