溝付き管は、圧延後に溝が形成された管の一種です。一般的な例としては、円形溝付き管、楕円形溝付き管などがあります。管の断面に明確な溝が見られることから、溝付き管と呼ばれています。この種の管は、流体が壁面の乱流構造を通過できるようにし、流れの剥離領域を生成し、強度と大きさが異なる渦を形成します。これらの渦が流体の流れ構造を変化させ、壁面近傍の乱流を増加させることで、流体と壁面の対流伝熱膜係数を向上させます。

a. 圧延溝管圧延溝管とは、設計要求に応じて円筒管の外側から一定のピッチと深さの水平溝または螺旋溝を圧延し、図1に示すように、管の内壁に突出した水平リブまたは螺旋リブを形成することです。管の外壁の溝と管の内壁の突起は、同時に管の両側の流体の伝熱を高めることができます。特に、管内の単相流体の伝熱を強化し、熱交換器における管外の流体の蒸気凝縮と液膜沸騰伝熱を高めるのに適しています。

b. 螺旋溝付き管には、単条螺旋、多条螺旋などの種類があります。成形後、螺旋溝付き管の外側には一定の螺旋角度を持つ溝が形成され、管内には対応する凸リブが設けられます。螺旋溝は深すぎてはいけません。溝が深くなるほど流動抵抗が大きくなり、螺旋角度が大きくなるため、溝付き管の伝熱膜係数は大きくなります。流体が溝に沿って回転できる場合、溝の数は伝熱にほとんど影響を与えません。

c. クロスグルーブ管は、可変断面連続圧延によって成形されます。管の外側には管軸と90°交差する横溝があり、管の内側には横凸リブがあります。流体が管内の凸リブを通過した後、螺旋流は発生せず、全断面にわたって軸方向の渦群が発生し、伝熱が強化されます。また、クロススレッド管は管内流体の膜沸騰伝熱に大きな強化効果をもたらし、沸騰伝熱係数を3～8倍に高めることができます。