DE112015000722T5 - Offset fin of a heat exchanger and coolant heat exchanger using the same - Google Patents
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Abstract
Eine versetzte Rippe eines Wärmeaustauschers (5) ist eine versetzte Rippe eines Wärmeaustauschers, die unter einer Mehrzahl von Kühlmittelrohren, die parallel angeordnet sind, vorgesehen ist. Eine Mehrzahl von Segmenten (10), wobei jedes davon ein einzelner Rippeneinschnitt ist und von den ansteigenden Oberflächen (8) und den abfallenden Oberflächen (9) der Rippe, die in Wellenformen gefaltet und gebildet ist, in Streifen angehoben ist, und die in einer versetzten Weise mit Intervallen von zumindest zwei Zeilen dazwischen in der Luftstromrichtung angeordnet sind. Die Länge L von jedem Segment (10) in der Luftstromrichtung entspricht 0,5 mm ≤ L ≤ 1,2 mm. Die Anzahl der Abschnitte von jedem Segment (10) in einem einzelnen Teilungsabstand der wellenförmigen Rippe ist drei oder mehr.An offset fin of a heat exchanger (5) is an offset fin of a heat exchanger provided under a plurality of coolant tubes arranged in parallel. A plurality of segments (10), each of which is a single rib cut and raised in strips by the rising surfaces (8) and the sloping surfaces (9) of the rib which is folded and formed in undulations, and which are in one staggered manner are arranged at intervals of at least two lines therebetween in the air flow direction. The length L of each segment (10) in the air flow direction is 0.5 mm ≦ L ≦ 1.2 mm. The number of sections of each segment (10) at a single pitch of the wavy rib is three or more.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine versetzte Rippe eines Wärmeaustauschers, die unter Kühlmittelrohren angeordnet ist, und einen Kühlmittel-Wärmeaustauschers unter Verwendung derselben.The present invention relates to an offset fin of a heat exchanger disposed below coolant tubes and a coolant heat exchanger using the same.
Stand der TechnikState of the art
Herkömmliche Kühlmittel-Wärmeaustauscher, in denen gewellte Rippen, die durch Biegen einer dünnen Metallplatte in Wellenformen gebildet sind, unter einer Mehrzahl von Kühlmittelrohren, die parallel angeordnet sind, vorgesehen sind, sind als Kühlmittel-Wärmeaustauscher bekannt, die an Verdampfer, Kondensatoren und Ähnlichem von Klimaanlagen angebracht sind. Um ferner die Wärmetauschleistung der gewellten Rippen weiter zu verbessern, sind auch herkömmlich bekannte Kühlmittel-Wärmeaustauscher, die eine Konfiguration haben, in der eine Mehrzahl von Segmenten, wobei jedes davon ein einzelner Rippeneinschnitt ist und von den ansteigenden Oberflächen und den abfallenden Oberflächen der Wellenformen der gewellten Rippen in Streifen angehoben ist, in einer versetzten Weise angeordnet sind; das heißt, eine Konfiguration, in der versetzte Rippen unter den Kühlmittelrohren angeordnet sind.Conventional refrigerant heat exchangers in which corrugated fins formed by bending a thin metal plate into waveforms are provided among a plurality of refrigerant tubes arranged in parallel are known as refrigerant heat exchangers attached to evaporators, condensers and the like Air conditioners are appropriate. Further, in order to further improve the heat exchange performance of the corrugated fins, conventionally known refrigerant heat exchangers having a configuration in which a plurality of segments each of which is a single fin incision and of the rising surfaces and the falling surfaces of the corrugations corrugated ribs is raised in strips, arranged in a staggered manner; that is, a configuration in which staggered ribs are arranged below the coolant tubes.
Patentdokument 1 beschreibt einen Wärmeaustauscher für die Kühlung von Abgas, der über versetzte Rippen verfügt, die in Rohren als Innenrippen angeordnet sind, in denen Gruppen von vier versetzten Rippenstücken in einem vorher festgelegten Intervall (Schlitz) in den versetzten Rippen angeordnet sind. Gleichermaßen beschreibt Patentdokument 2 einen Abgaswärmetauscher mit versetzten Rippen, die in einem Abgasrohr angeordnet sind, in dem jedes Segment in Richtung der Mitte von jedem Segment geneigt ist, mit Ausnahme von Segmenten in speziellen Zeilen und Reihen, derart, dass sie von den thermischen Grenzschichten, die an den Vorderkanten der vorgeschalteten Seitensegmenten nicht betroffen sind.
Patentdokument 3 beschreibt ferner einen Abgaswärmetauscher, in dem ein Rippenteilungsabstand fp von versetzten Rippen, die in einem Abgasrohr des Abgaswärmetauschers angeordnet sind, eine Größe hat, die 2 mm < fp ≤ 12 mm entspricht, und eine Rippenhöhe fh, die 3,5 mm < fh ≤ 12 mm entspricht; und eine Länge L der Segmente, die ein einzelner Einschnitt und angehobene Teile sind, entspricht 0,5 mm < L ≤ 7 mm, wenn fh < 7 und fp ≤ 5, entspricht 0,5 mm < L ≤ 1 mm, wenn fh < 7 und fp > 5, entspricht 0,5 mm < L ≤ 4,5 mm, wenn fh ≥ 7 und fp ≤ 5, und entspricht 0,5 mm < L ≤ 1,5 mm, wenn fh ≥ 7 und fp > 5.
Liste der EntgegenhaltungenList of citations
PatentdokumentePatent documents
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Patentdokument 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2009-139053A Japanese patent application, publication no. 2009-139053A -
Patentdokument 2: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2001-41109A Japanese patent application, publication no. 2001-41109A -
Patentdokument 3:
Japanisches Patent Nr. 4240136 Japanese Patent No. 4240136
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Wie zuvor beschrieben, wurden Versuche unternommen, den Koeffizienten der Wärmeübertragung in den versetzten Rippen zu erhöhen, wobei die Länge L jedes Segments basierend auf dem Verhältnis mit dem Rippenteilungsabstand fp und der Rippenhöhe fh bestimmt wird, und wobei jedes der Segmente in der Luftstromrichtung geneigt ist und wobei die Anzahl der Unterteilungen pro Teilungsabstand der Wellenrippen von jedem Segment erhöht wird. Aber einzeln betrachtet haben diese Verbesserungsmaßnahmen ihre Grenzen hinsichtlich der Möglichkeit erreicht, die Leistung durch Erhöhung des Koeffizienten der Wärmeübertragung auf der Gasseite oder durch Verhinderung des Druckverlusts zu verbessern. Dementsprechend besteht die Notwendigkeit für die Bereitstellung eines Wärmeaustauschers mit einer verbesserten Leistung im Bereich der Kühlmittel-Wärmeaustauscher, die an Verdampfer, Kondensatoren und Ähnlichem von Fahrzeugklimaanlagen angebracht sind.As described above, attempts have been made to increase the coefficient of heat transfer in the offset ribs, the length L of each segment being determined based on the relationship with the rib pitch fp and the fin height fh, and with each of the segments being inclined in the air flow direction and wherein the number of divisions per pitch of the corrugated fins of each segment is increased. But individually, these improvement measures have reached their limits as to the possibility of improving the performance by increasing the coefficient of heat transfer on the gas side or by preventing the pressure loss. Accordingly, there is a need to provide a heat exchanger having improved performance in the field of refrigerant heat exchangers mounted on evaporators, condensers and the like of vehicle air conditioners.
Angesichts des Vorstehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine versetzte Rippe eines Wärmeaustauschers bereitzustellen, wobei die Leistung durch eine wirksame Kombination einzelner Verbesserungselemente für versetzte Rippen verbessert wird, sowie einen Kühlmittel-Wärmeaustauscher unter Verwendung derselben.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide an offset fin of a heat exchanger wherein performance is enhanced by an effective combination of individual staggered rib enhancement elements and a coolant heat exchanger using the same.
Technische LösungTechnical solution
Die versetzte Rippe des Wärmeaustauschers und der Kühlmittel-Wärmeaustauscher unter Verwendung derselben wenden die folgenden Mittel an, um die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu lösen. Im Besonderen handelt es sich bei einer versetzten Rippe eines Wärmeaustauschers gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung um eine versetzte Rippe eines Wärmeaustauschers, die unter einer Mehrzahl von Kühlmittelrohren, die parallel angeordnet sind, vorgesehen ist. Eine Mehrzahl von Segmenten, wobei jedes davon ein einzelner Rippeneinschnitt ist und von den ansteigenden Oberflächen und den abfallenden Oberflächen der Rippe, die in Wellenformen gefaltet und gebildet ist, in Streifen angehoben ist, und die in einer versetzten Weise mit Intervallen von zumindest zwei Zeilen in der Luftstromrichtung dazwischen angeordnet sind. Eine Länge L von jedem Segment in der Luftstromrichtung entspricht 0,5 mm ≤ L ≤ 1,2 mm. Die Anzahl der Abschnitte von jedem Segment in einem einzelnen Teilungsabstand der wellenförmigen Rippe ist drei oder mehr.The offset fin of the heat exchanger and the coolant heat exchangers using the same apply the following means to solve the above-described problems. In particular, an offset fin of a heat exchanger according to a first aspect of the present invention is an offset fin of a heat exchanger among a plurality of coolant tubes arranged in parallel is provided. A plurality of segments, each of which is a single rib notch and is raised into strips by the rising surfaces and the falling surfaces of the rib which is folded and formed in undulations, and which are staggered at intervals of at least two rows in the air flow direction are arranged therebetween. A length L of each segment in the air flow direction is 0.5 mm ≦ L ≦ 1.2 mm. The number of sections of each segment in a single pitch of the wavy rib is three or more.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Mehrzahl von Segmenten, wobei jedes davon ein einzelner Rippeneinschnitt ist und von den ansteigenden Oberflächen und den abfallenden Oberflächen der Rippe, die in eine Wellenform gefaltet und gebildet ist, angehoben ist, und die in einer versetzten Weise mit Intervallen von zumindest zwei Zeilen dazwischen in der Luftstromrichtung angeordnet sind. Ferner entspricht die Länge L jedes Segments in der Luftstromrichtung 0,5 mm ≤ L ≤ 1,2 mm. Daher wird bei keinem der Segmente die thermische Grenzschicht, die an der Vorderkante der Segmente, die vorgeschaltet in der Luftstromrichtung angeordnet sind, gebildet ist, daran gehindert, die Segmente, die auf der nachgeschalteten Seite angeordnet sind, zu beeinträchtigen, und, als Ergebnis der nicht vorhandenen Hinderung der Effekte der Vorderkante, kann der Vorderkanteneffekt von jedem der Segmente, das heißt, die Effekte des Luftstroms, der mit der Vorderkante jedes Segments kollidiert, und der Koeffizient der Wärmeübertragung, der auf lokalisierte Weise am Vorderkantenabschnitt erhöht wird, maximiert werden. Gemeinsam mit der Verbesserung des Koeffizienten der Wärmeübertragung an der Luftseite und im weiteren Sinne mit der Verbesserung der Leistung des Wärmeaustausches, kann folglich ein luftseitiger Druckverlust verhindert werden und dieser Druckverlust kann auf ein Maß praktischer Anwendung gehalten werden, da die Länge L in der Luftstromrichtung jedes Segments optimiert wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Anzahl der Abschnitte von jedem Segment in einem einzelnen Teilungsabstand der wellenförmigen Rippe ferner konfiguriert ist, derart, dass sie drei oder mehr ist, können die Intervalle zwischen den Rippen verengt und die Geschwindigkeit des Luftstroms erhöht werden, und weitere Verbesserungen beim Koeffizienten der Wärmeübertragung auf der Luftseite können erzielt werden. Von daher kann die Leistung der versetzten Rippe von beiden Ansichten des Koeffizienten der Wärmeübertragung und dem Druckverlust auf der Luftseite verbessert werden, und die Leistung davon kann weiter verbessert werden.According to the first aspect of the present invention, the plurality of segments, each of which is a single rib groove and raised by the rising surfaces and the sloping surfaces of the rib, which is folded and formed into a waveform, and in a staggered manner are arranged at intervals of at least two lines therebetween in the air flow direction. Further, the length L of each segment in the airflow direction is 0.5 mm ≦ L ≦ 1.2 mm. Therefore, in any of the segments, the thermal boundary layer formed at the leading edge of the segments arranged upstream in the air flow direction is prevented from affecting the segments disposed at the downstream side, and as a result, absence of the effects of the leading edge, the leading edge effect of each of the segments, that is, the effects of the airflow colliding with the leading edge of each segment and the coefficient of heat transfer being increased in a localized manner at the leading edge portion, can be maximized. Thus, together with the improvement in the coefficient of heat transfer at the air side and in the broad sense with the improvement of heat exchange performance, air side pressure loss can be prevented, and this pressure loss can be kept to a degree of practical application, since the length L in the air flow direction of each Segment is optimized. Due to the fact that the number of sections of each segment at a single pitch of the corrugated fin is further configured to be three or more, the intervals between the fins can be narrowed and the speed of the airflow increased, and further improvements the coefficient of heat transfer on the air side can be achieved. Therefore, the performance of the offset rib can be improved from both views of the coefficient of heat transfer and the pressure loss on the air side, and the performance thereof can be further improved.
Bei einer versetzten Rippe eines Wärmeaustauschers gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist in der oben beschriebenen versetzten Rippe des Wärmeaustausches ferner jedes der Segmente, die drei oder mehr Abschnitte in einem einzelnen Teilungsabstand haben, wiederholt in einer Stufenform mit drei oder mehr Stufen angeordnet.Further, in a staggered fin of a heat exchanger according to a second aspect of the present invention, in the staggered heat exchange fin described above, each of the segments having three or more sections at a single pitch is repeatedly arranged in a step shape having three or more stages.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können aufgrund der Tatsache, dass jedes der Segmente mit drei oder mehr Abschnitten in einem einzelnen Teilungsabstand wiederholt als eine Stufenform mit drei oder mehreren Stufen angeordnet ist, alle Segmente in einer versetzten Weise mit Intervallen von zumindest zwei Zeilen in der Luftstromrichtung dazwischen angeordnet sein, wobei Effekte, die durch die thermische Grenzschicht der vorgeschalteten Seitensegmente in allen Segmenten verursacht werden, beseitigt werden, und die Effekte der Vorderkante können maximiert werden, was zu einer stetigen Verbesserung des Koeffizienten der Wärmeübertragung auf der Luftseite führt. Folglich kann eine weitere Verbesserung der Leistung des Wärmeaustausches der versetzten Rippen erreicht werden.According to the second aspect of the present invention, due to the fact that each of the segments having three or more sections at a single pitch is repeatedly arranged as a stepped form having three or more stages, all the segments may be staggered at intervals of at least two lines in the air flow direction can be interposed, eliminating effects caused by the thermal boundary layer of the upstream side segments in all segments, and the effects of the leading edge can be maximized, resulting in a steady improvement in the coefficient of heat transfer on the air side. Consequently, a further improvement in the heat exchange performance of the offset ribs can be achieved.
Bei einer versetzten Rippe eines Wärmeaustauschers gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist in jeder der oben beschriebenen versetzten Rippen des Wärmeaustausches ferner jedes der Segmente in einem vorher festgelegten Winkel in Bezug auf die Luftstromrichtung geneigt.Further, in a staggered fin of a heat exchanger according to a third aspect of the present invention, in each of the heat exchange staggered fins described above, each of the segments is inclined at a predetermined angle with respect to the air flow direction.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, aufgrund der Tatsache, dass jedes der Segmente in einem vorher festgelegten Winkel in Bezug auf die Luftstromrichtung geneigt ist, das Intervall zwischen jedem der Segmente genau um den Neigungsumfang erweitert werden und der Luftstrom kann gleichgerichtet werden. Folglich kann eine weitere Verbesserung des Koeffizienten der Wärmeübertragung infolge der Effekte der Vorderkante von jedem der Segmente erreicht werden und die Effekte zur Vermeidung des Druckverlusts auf der Luftseite können beibehalten werden. Daher kann die Leistung der versetzten Rippen weiter verbessert werden. Beachten Sie, dass unter Berücksichtigung des Verhältnisses mit dem Druckverlust, der Neigungswinkel der Segmente vorzugsweise ungefähr 7° ist.According to the third aspect of the present invention, due to the fact that each of the segments is inclined at a predetermined angle with respect to the air flow direction, the interval between each of the segments can be widened exactly by the pitch amount, and the air flow can be rectified. Consequently, a further improvement in the coefficient of heat transfer due to the effects of the leading edge of each of the segments can be achieved, and the effects of avoiding the pressure loss on the air side can be maintained. Therefore, the performance of the staggered ribs can be further improved. Note that, considering the relationship with the pressure loss, the inclination angle of the segments is preferably about 7 °.
Mit einem Kühlmittel-Wärmeaustauscher gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist folglich jede der oben beschriebenen versetzten Rippen des Wärmeaustauschers unter einer Mehrzahl von Kühlmittelrohren, die parallel in einem vorher festgelegten Intervall angeordnet sind, vorgesehen.Thus, with a refrigerant heat exchanger according to a fourth aspect of the present invention, each of the above-described offset fins of the heat exchanger is provided among a plurality of refrigerant tubes arranged in parallel at a predetermined interval.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann der Wärmeaustausch, aufgrund der Tatsache, dass jede der oben beschriebenen versetzten Rippen des Wärmeaustauschers unter der Mehrzahl von Kühlmittelrohren, die parallel in einem vorher festgelegten Intervall angeordnet sind, vorgesehen ist, zwischen einem Kühlmittel, das in den Kühlmittelrohren fließt, und dem Luftstrom, der auf der versetzten Rippen-Seite fließt, weiter gefördert werden, da die Leistung der versetzten Rippe verbessert wird, und die Leistung des Wärmeaustausches davon kann verbessert werden. Somit kann die Leistung des Kühlmittel-Wärmeaustauschers, der an Verdampfern und Kondensatoren angebracht ist, weiter verbessert werden, die Leistung der Klimaanlage kann verbessert werden und auch die Platzersparnis der Einheit kann als Ergebnis der Reduktion der Größe der Verdampfer und Kondensatoren erzielt werden. According to the fourth aspect of the present invention, since each of the above-described offset fins of the heat exchanger is provided among the plurality of refrigerant tubes arranged in parallel at a predetermined interval, the heat exchange between a refrigerant that is in the coolant tubes flows, and the air flow flowing on the offset rib side, are further promoted, since the performance of the offset rib is improved, and the performance of the heat exchange thereof can be improved. Thus, the performance of the refrigerant heat exchanger attached to evaporators and condensers can be further improved, the performance of the air conditioner can be improved, and also the space saving of the unit can be achieved as a result of reducing the size of the evaporators and condensers.
Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Gemäß der versetzten Rippe des Wärmeaustauschers der vorliegenden Erfindung wird bei keinem der Segmente die thermische Grenzschicht, die an der Vorderkante der Segmente, die an der vorgeschalteten Seite in der Luftstromrichtung positioniert sind, gebildet ist, daran gehindert, die Segmente, die auf der nachgeschalteten Seite angeordnet sind, zu beeinträchtigen, und, infolge der nicht vorhandenen Behinderung der Effekte der Vorderkante der Segmente, können die Vorderkanteneffekte von jedem der Segmente, das heißt, die Effekte des Luftstroms, der mit der Vorderkante von jedem Segment kollidiert, und der Koeffizient der Wärmeübertragung, der auf lokalisierte Weise am Vorderkantenabschnitt erhöht wird, maximiert werden, und gemeinsam mit der Verbesserung des Koeffizienten der Wärmeübertragung auf der Luftseite und im weiteren Sinne mit der Verbesserung der Leistung des Wärmeaustauschers, kann ein luftseitiger Druckverlust verhindert werden und dieser Druckverlust kann auf ein Maß praktischer Anwendung gehalten werden, da die Länge L in der Luftstromrichtung jedes Segments optimiert wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Anzahl der Abschnitte von jedem Segment in einem einzelnen Teilungsabstand der wellenförmigen Rippe ferner konfiguriert ist, derart, dass sie drei oder mehr ist, können die Intervalle zwischen den Rippen verengt und die Geschwindigkeit des Luftstroms erhöht werden, und weitere Verbesserungen beim Koeffizienten der Wärmeübertragung auf der Luftseite können erzielt werden. Folglich kann die Leistung der versetzten Rippe von beiden Ansichten des Koeffizienten der Wärmeübertragung und dem Druckverlust auf der Luftseite verbessert werden, und die Leistung davon kann weiter verbessert werden.According to the offset fin of the heat exchanger of the present invention, in none of the segments, the thermal boundary layer formed on the leading edge of the segments positioned on the upstream side in the air flow direction is prevented from the segments located on the downstream side and, due to the absence of the effects of the leading edge of the segments, the leading edge effects of each of the segments, that is, the effects of the airflow colliding with the leading edge of each segment, and the coefficient of heat transfer can be minimized can be maximized in a localized manner at the leading edge portion, and together with the improvement of the coefficient of heat transfer on the air side and in the broad sense with the improvement of the performance of the heat exchanger, air side pressure loss can be prevented and this pressure loss can on Measure practical application, since the length L in the air flow direction of each segment is optimized. Due to the fact that the number of sections of each segment at a single pitch of the corrugated fin is further configured to be three or more, the intervals between the fins can be narrowed and the speed of the airflow increased, and further improvements the coefficient of heat transfer on the air side can be achieved. Consequently, the performance of the offset rib can be improved from both views of the coefficient of heat transfer and the pressure loss on the air side, and the performance thereof can be further improved.
Ferner kann der Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel, das in den Kühlmittelrohren fließt, und dem Luftstrom, der auf der versetzten Rippen-Seite fließt, gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund der Leistungsverbesserungen der versetzten Rippe weiter gefördert werden und die Leistung des Wärmeaustausches kann davon verbessert werden. Somit kann die Leistung des Kühlmittel-Wärmeaustauschers, der an Verdampfern und Kondensatoren angebracht ist, weiter verbessert werden, die Leistung der Klimaanlage kann verbessert werden und auch die Platzersparnis der Einheit kann als Ergebnis der Reduktion der Größe der Verdampfer und Kondensatoren erzielt werden.Further, the heat exchange between a coolant flowing in the coolant tubes and the air flow flowing on the offset rib side according to the present invention can be further promoted due to the performance improvements of the offset rib, and the heat exchange performance thereof can be improved therefrom. Thus, the performance of the refrigerant heat exchanger attached to evaporators and condensers can be further improved, the performance of the air conditioner can be improved, and also the space saving of the unit can be achieved as a result of reducing the size of the evaporators and condensers.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung der AusführungsformDescription of the embodiment
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf
Ein Kühlmittel-Wärmeaustauscher
Der Kühlmittel-Wärmeaustauscher
Der oben beschriebene Kühlmittel-Wärmeaustauscher
Um die Leistung der versetzten Rippen
Wenn weiters jedes der Segmente
Die Ergebnisse der ausgeführten Analysen und Berechnungen der Proben, um die Leistung der oben beschriebenen versetzten Rippe
Zuerst werden die Details der Proben Nr. 1 bis Nr. 9 der versetzten Rippen, die in den Analysen und Berechnungen verwendet werden, in Bezugnahme auf
In jeder Probe war die Plattenstärke tf des Rippenmaterials 0,06 mm, der Rippenteilungsabstand pf war 1,3 mm und die Rippenbreite w war 34 mm; die Länge L war in der Luftstromrichtung F von jedem der Segmente
- (1) Wie in
8A dargestellt, wurde das Intervall in der Rippe von Probe Nr. 1 in der Zeilenrichtung von jedem der Segmente10 auf eine Zeile eingestellt und die Anzahl der Abschnitte n, in der Richtung, senkrecht zur Luftstromrichtung F in einem einzelnen Teilungsabstand, von jedem der Segmente10 wurde auf zwei eingestellt. - (2) Wie in
8B dargestellt, wurde das Intervall in der Rippe von Probe Nr. 2 in der Zeilenrichtung von jedem der Segmente10 auf zwei Zeilen eingestellt und die Anzahl der Abschnitte n, in der Richtung, senkrecht zur Luftstromrichtung F in einem einzelnen Teilungsabstand, von jedem der Segmente10 wurde auf drei eingestellt und dieSegmente 10 wurden konfiguriert, derart, um eine wiederholte Anordnung in der Luftstromrichtung F als eine Stufenform mit drei Schritten zu erhalten. - (3) Wie in
8C dargestellt, war die Rippe von Probe Nr. 3 dieselbe, wie die oben beschriebene Rippe von Probe Nr. 2, mit der Ausnahme, dass die Anzahl der Abschnitte n, in der Richtung, senkrecht zur Luftstromrichtung F in einem einzelnen Teilungsabstand, von jedem der Segmente10 auf vier eingestellt wurde und dieSegmente 10 wurden konfiguriert, derart, um eine wiederholte Anordnung in der Luftstromrichtung F als eine Stufenform mit vier Schritten zu erhalten. - (4) Wie in
8D dargestellt, war die Rippe von Probe Nr. 4 dieselbe, wie die Rippe von Probe Nr. 2, mit der Variante, dass jedes der Segmente10 mit einerNeigung von 7° in Bezug auf die Luftstromrichtung F angeordnet wurde. - (5) Wie in
8E dargestellt, war die Rippe von Probe Nr. 5 dieselbe, wie die Rippe von Probe Nr. 2, mit der Variante, dass die Stufenform sequentiell wiederholte Anordnungen hat, derart, dass der Mittelabschnitt entlang der Luftstromrichtung F zurückgefaltet wurde. - (6) Wie in
8F dargestellt, wurde in der Rippe von Probe Nr. 6 die Anzahl der Abschnitte n, in der Richtung, senkrecht zur Luftstromrichtung F in einem einzelnen Teilungsabstand von jedem der Segmente10 auf drei eingestellt, aber sie wurde in einer wiederholten Anordnung konfiguriert, derart, dass die Stufenform in der dritten Stufe zurückgefaltet wurde. Dadurch waren einige Segmente10 vorhanden, in denen das Intervall in der Zeilenrichtung zwischen jedem der Segmente10 eine Zeile war. - (7) Wie in
8G dargestellt, war die Rippe von Probe Nr. 7 dieselbe, wie die Rippe von Probe Nr. 6, mit der Variante, dass jedes der Segmente10 mit einerNeigung von 7° in Bezug auf die Luftstromrichtung F angeordnet wurde. - (8) Wie in
8H dargestellt, war die Rippe von Probe Nr. 8 eine herkömmlich bekannte gewellte Rippe, die derart konfiguriert war, um eine Form zu haben, die im Mittelabschnitt der Luftstromrichtung F zurückfaltet. - (9) Die Rippe von Probe Nr. 9 ist in den Zeichnungen nicht dargestellt, aber sie war dieselbe, wie die Rippe von Probe Nr. 6, die oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass die Anzahl der Abschnitte n, in der Richtung, senkrecht zur Luftstromrichtung F in einem einzelnen Teilungsabstand, von jedem der Segmente
10 auf vier eingestellt wurde, und infolgedessen, waren einige Segmente10 vorhanden, in denen das Intervall in der Zeilenrichtung zwischen jedem der Segmente10 eine Zeile war.
- (1) As in
8A As shown, the interval in the rib of Sample No. 1 in the row direction of each of the segments became10 set to one line and the number of sections n, in the direction perpendicular to the airflow direction F, at a single pitch, of each of thesegments 10 was set to two. - (2) As in
8B As shown, the interval in the rib of Sample No. 2 in the row direction of each of the segments became10 is set to two lines and the number of sections n, in the direction perpendicular to the air flow direction F, at a single pitch, of each of thesegments 10 was set to three and thesegments 10 were configured so as to obtain a repeated arrangement in the airflow direction F as a three-step step shape. - (3) As in
8C segments 10 was set to four and thesegments 10 were configured so as to obtain a repeated arrangement in the airflow direction F as a four-step step shape. - (4) As in
8D As shown, the rib of Sample No. 4 was the same as the rib of Sample No. 2, with the variant that each of thesegments 10 was arranged with an inclination of 7 ° with respect to the air flow direction F. - (5) As in
8E - (6) As in
8F In the rib of Sample No. 6, the number of sections n, in the direction perpendicular to the air flow direction F, at a single pitch of each of the segments was shown10 is set to three, but it has been configured in a repeating arrangement such that the step shape has been folded back in the third stage. There were somesegments 10 present in which the interval in the row direction between each of the segments10 a line was. - (7) As in
8G As shown, the rib of Sample No. 7 was the same as the rib of Sample No. 6, with the variant that each of thesegments 10 was arranged with an inclination of 7 ° with respect to the air flow direction F. - (8) As in
8H As shown, the rib of sample No. 8 was a conventionally known corrugated fin configured to have a shape that folded back in the middle portion of the airflow direction F. - (9) The rib of Sample No. 9 is not shown in the drawings, but it was the same as the rib of Sample No. 6 described above, except that the number of portions n, in the direction perpendicular to the airflow direction F at a single pitch, from each of the
segments 10 was set to four, and as a result, were afew segments 10 present in which the interval in the row direction between each of the segments10 a line was.
Für Proben Nr. 1 bis 7 wurden Änderungen beim Luftdruckverlust ΔPa (Pa) und dem Koeffizienten der Wärmeübertragung hm (W/m2K) basierend auf der Länge L (mm) von jedem der Segmente
Definition des „Verlustkoeffizienten”Definition of the "loss coefficient"
-
fL = 1/4[{1 + 3,445/(Re·2de/L·1/4)^0,5}^2 – 1] × (2de/L)fL = 1/4 [{1 + 3.445 / (Re · 2de / L * 1/4) ^ 0.5} ^ 2 - 1] × (2de / L)
Dabei ist Re: Reynoldszahl, de: äquivalenter Durchmesser, und L: Segmentlänge.Where Re: Reynolds number, de: equivalent diameter, and L: segment length.
Druckverlust; ΔPa.ppPressure loss; ΔPa.pp
-
ΔPa.pp = 2fL·(L/(2de))·ρa uθ^2 × c × NLΔPa.pp = 2fL * (L / (2de)) · ρa uθ ^ 2 × c × NL
Dabei ist c: Koeffizient der Druckverlustkorrektur, ρa: Luftdichte, uθ: Durchflussrate zwischen Segmenten, NL: Gesamtanzahl in Tiefenrichtung in einem TeilungsabstandWhere c is the coefficient of pressure drop correction, ρa is air density, uθ is the flow rate between segments, NL is the total number in the depth direction at a pitch
Koeffizient der Wärmeübertragung; hm.ppCoefficient of heat transfer; hm.pp
-
Nu = 3,77 + [0,066·(Re·Pra·de/(2L))^1,2]/[1 + 0,1·(Pra)^0,87·(Re·de/(2L))^0,7]Nu = 3.77 + [0.066 * (Re * Pra * de / (2L)] ^ 1.2] / [1 + 0.1 * (Pra) ^ 0.87 * (Re de / (2L)) ^ 0.7] -
Nu = hm.pp·de/λaNu = hm.pp · de / λa
Dabei ist Pra: Luft-Prandtl-Zahl, λa: Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit der LuftWhere Pra: air-Prandtl number, λa: coefficient of thermal conductivity of the air
Andererseits zeigt
Darüber hinaus wird in
Der Vorteil (Leistung) der Anordnung der Segmente
Folglich können die versetzten Rippen von Probe Nr. 3 und 4 als die leistungsstärksten. bewertet werden. Die versetzten Rippen Nr. 3 und 4 haben im Vergleich zur versetzten Rippe von Probe Nr. 2 eine größere Anzahl an Abschnitten der Segmente
Speziell wird es aus einem Vergleich von Proben Nr. 6 und 7 ersichtlich, dass das Neigen der Segmente
Weiters wurde gleich wie mit den versetzten Rippen von Proben 3 und 4 entdeckt, dass die versetzten Rippen von Proben Nr. 2 und 5 in den Bewertungsbereich, der oben beschrieben wurde, fallen und dass sowohl das Druckverlustverhältnis wie auch der Koeffizient des Wärmeübertragungsverhältnisses deutlich im Bereich der praktischen Anwendung liegen. In den versetzten Rippen von Proben Nr. 2 und 5 wurde das Intervall in der Zeilenrichtung von jedem der Segmente
Das Intervall in der Zeilenrichtung von jedem der Segmente
Wie oben beschrieben wurde in Fällen, in denen jedes der Mehrzahl von Segmenten
Basierend auf den vorangehenden Analyseergebnissen kann abgeleitet werden, dass zur Verbesserung der Leistung der versetzten Rippen, die Mehrzahl von angeordneten Segmenten
- A. Jede der
Mehrzahl von Segmenten 10 ist in einer versetzten Weise mit Intervallen von zumindest zwei Zeilen dazwischen entlang der Luftstromrichtung angeordnet. - B. Die Länge L in der Luftstromrichtung von jedem der Segmente
10 entspricht 0,5 mm ≤ L ≤ 1,2 mm und entspricht vorzugsweise 0,6 mm ≤ L ≤ 1,0 mm. - C. Die Anzahl an
Abschnitten jedes Segments 10 in einem einzelnen Teilungsabstand der wellenförmigen Rippe ist drei oder mehr.
- A. Each of the plurality of
segments 10 is arranged in an offset manner with intervals of at least two lines therebetween along the air flow direction. - B. The length L in the airflow direction of each of the
segments 10 corresponds to 0.5 mm ≦ L ≦ 1.2 mm and preferably corresponds to 0.6 mm ≦ L ≦ 1.0 mm. - C. The number of sections of each
segment 10 at a single pitch of the wavy rib is three or more.
Aber in Fällen, in denen die Anzahl der Abschnitte in einem einzigen Teilungsabstand von jedem der Segmente
Wie oben beschrieben sind in der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl der Segmente
Aufgrund der Tatsache, dass die Anzahl der Abschnitte von jedem der Mehrzahl von versetzen Segmenten
Von daher kann die Leistung der versetzten Rippe
Besonders aufgrund der Tatsache, dass jedes der Segmente
In der vorliegenden Ausführungsform ist ferner jedes der Segmente
Der Kühlmittel-Wärmeaustauscher
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Erfindung gemäß den Ausführungsformen, wie vorstehend beschrieben, beschränkt ist und Änderungen wie angemessen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. In der oben beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise ein Wärmeaustauscher, in dem eine Mehrzahl von Kühlmittelrohren zwischen einem Paar an Kopfstücken angeordnet ist, und eine versetzte Rippe, die unter diesen Kühlmittelrohren vorgesehen ist, als ein Beispiel des Kühlmittel-Wärmeaustauschers angeführt, aber offensichtlich können ein Wärmeaustauscher mit einer Konfiguration, in der Flachrohre durch Biegen in eine gewundene Form gebildet werden, und versetzte Rippen, die unter diesen parallelen Rohren und dergleichen angeordnet sind, angewendet werden. Weiters können die Kühlmittelrohre, Kühlmittelrohre mit irgendeine Konfiguration aufweisen, wie beispielsweise extrudierte Formrohre, Laminatrohre und dergleichen.It should be noted that the present invention is not limited to the invention according to the embodiments as described above, and changes can be made as appropriate without departing from the gist of the invention. For example, in the above-described embodiment, a heat exchanger in which a plurality of coolant tubes are arranged between a pair of headers and an offset rib provided under these coolant tubes is cited as an example of the coolant heat exchanger, but obviously, a heat exchanger with a configuration in which flat tubes are formed by bending into a tortuous shape and staggered ribs disposed under these parallel tubes and the like are applied. Further, the coolant tubes may include coolant tubes of any configuration, such as extruded molding tubes, laminate tubes, and the like.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kühlmittel-WärmeaustauscherCoolant heat exchanger
- 44
- KühlmittelrohreCoolant pipes
- 55
- Versetzte RippeStaggered rib
- 88th
- Ansteigende OberflächeRising surface
- 99
- Abfallende OberflächeSloping surface
- 1010
- Segment (Streifen)Segment (strip)
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