ITRM950703A1

ITRM950703A1 - Scambiatore di calore per condizionatore di aria

Info

Publication number: ITRM950703A1
Application number: IT000703A
Authority: IT
Inventors: Young Saeng Kim; Baek Youn
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-04-25
Also published as: ITRM950703A0; IT1276580B1; JP2609838B2; US5875839A; JPH08210662A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo :

"SCAMBIATORE DI CALORE PER CONDIZIONATORE DI ARIA"

DESCRIZIONE

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale a uno scambiatore di calore per un condizionatore di aria e, più particolarmente a uno scambiatore di calore avente una griglia di tipo a fenditure in ogni aletta piana e che trasforma le correnti di aria che passano attraverso la fenditura, quali ad esempio le correnti di aria di una stanza, in flussi turbolenti e miscela fra di loro le correnti di aria di cui sopra, migliorando così il rendimento di scambio termico e riducendo la zona di cavitazione formata sul retro di ogni tubo di trasferimento termico.

DESCRIZIONE DELLA TECNICA ANTECEDENTE

Con riferimento alla figura 1, è mostrata la costruzione di uno scambiatore di calore convenzionale per un condizionatore di aria. Come mostrato nel disegno precedente, lo scambiatore di calore convenzionale comprende una pluralità di alette piane distanziate regolarmente 1. Le alette 1 sono disposte verticalmente in modo che esse siano parallele una all'altra. Una pluralità di tubi di trasferimento di calore 2 sono fissati ad angolo nelle alette 1 in modo che i tubi 2 siano perpendicolari alle alette 1. Le correnti di aria scorrono nello spazio definito tra le alette 1 nella direzione della freccia in figura 1 e scambiano il calore con il fluido che scorre nei tubi di trasferimento di calore 2.

Un flusso di fluido termico attorno a ogni aletta di piana 1 ha una caratteristica secondo cui lo spessore dello strato di confine termico 3 su entrambe le superfici di trasferimento di calore dell'aletta 1 viene gradualmente aumentato in proporzione alla radice quadrata della distanza dall'estremità di ingresso della corrente di aria dell'aletta 1 come mostrato in figura 2. A questo proposito, il tasso di trasferimento di calore dell'aletta· 1 è notevolmente ridotto in proporzione alla distanza dall'estremità di ingresso della corrente di aria. Pertanto, lo scambiatore di calore di cui sopra ha un rendimento di.trasferimento termico inferiore.

Quando le correnti di aria a velocità inferiore scorrono nella direzione della freccia di figura 3, il fluido termico che scorre attorno a ogni tubo di trasferimento termico 2 ha la caratteristica secondo la quale le coerenti di aria si-separano dalla superficie esterna del tubo 2 -in parti distanziate dal punto di stagnazione del tubo 2 secondo angoli di 70 ~ 80°. Pertanto, la zona di cavitazione 4 viene formata sul retro del tubo 2 come mostrato nella regione con linee inclinate di figura 3. Nella zona di cavitazione 4 di cui sopra, il rapporto di trasferimento termico del tubo 2 è notevolmente ridotto così che il rendimento di trasferimento termico dello scambiatore di calore di cui sopra risulta peggiorato .

Allo scopo di superare i problemi di cui sopra, la pubblicazione giapponese U.M. esposta al pubblico No. Sho.55-110995 propone uno scambiatore di calore migliorato per condizionatori di aria.

Come mostrato in figura 4, lo scambiatore di calore giapponese di cui sopra comprende una pluralità di tubi di trasferimento di calore 2 che sono montati nelle alette piane 1 regolarmente distanziate, .in modo tale che i tubi 2 siano perpendicolari alle alette 1. Lo scambiatore di calore di cui sopra comprende anche una pluralità di griglie di tipo a fenditura che sono formate dietro i tubi 2 su ogni aletta 1. Ogni griglia di tipo a fenditure è formata formando le fenditure verticali in una data parte dell'aletta 1 per parecchie volte e incurvando alternativamente le strìsce rimanenti in direzioni opposte, formando così una pluralità di linee incurvate 5a, 5b, 5c, 5d , 5e e 5f nella aletta 1.

In altre parole, le strisce 5a, 5c e 5e sono incurvate su un lato della aletta 1 in modo che le strisce 5a, 5b e 5c siano distanziate regolarmente una rispetto all'altra. Tuttavia, le altre tre strisce 5b, 5d e 5f poste tra le strisce di cui sopra 5a, 5c e 5e sono incurvate sull'altro lato dell'aletta 1.

Lo scambiatore di calore di cui sopra avente la pluralità di griglie di tipo a fenditura su ogni aletta piana 1 fa sì che il fluido di scambio diventi un flusso turbolento a causa delle griglia di cui sopra, riducendo così lo spessore degli strati di confine termico formati sulle alette 1 a causa delle griglie di tipo a fenditura, questo scambiatore di calore migliora in qualche modo il rendimento di trasferimento termico in confronto allo scambiatore di calore convenzionale avente le alette piane 1 senza griglie di tipo a fenditura. Quando vengono misurate le capacità parziali di trasferimento termico dello scambiatore di calore, le strisce a monte 5a e 5b formano gli strati sottili di confine termico, in modo da migliorare il rendimento di trasferimento di calore. Tuttavia, poiché le strisce a valle da 5c a 5f sono incluse negli strati di confine termico formate dalle strisce a monte 5a e 5b, le strisce a valle da 5c a 5f non possono migliorare il rendimento di trasferimento termico. Inoltre, viene inoltre formata la zona di cavitazione sul retro di ogni tubo di trasferimento termico 2. Inoltre, le correnti di aria che scorrono nello spazio definito tra le alette piane 1 non vengono miscelate assieme ma diventano flussi laminari. Pertanto, si presume che lo scambiatore di calore giapponese di cui sopra non migliori il rendimento di trasferimento termico che verrà migliorato quando le correnti di aria vengono miscelate assieme .

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Pertanto uno scopo della presente invenzione è quello di fornire uno scambiatore di calore per condizionatori di aria in cui i problemi di cui sopra possano essere superati e che miscela i flussi turbolenti sulle alette piane fra di loro e migliora il rendimento di trasferimento-termico e riduce efficacemente la zona di cavitazione formata sul retro di ogni tubo di trasferimento di calore.

Allo scopo di realizzare lo scopo di cui sopra, una realizzazione preferita della presente invenzione fornisce uno scambiatore di calore per condizionatori di aria comprendenti una pluralità di alette piane distanziate regolarmente parallele una all'altra per far fluire il flusso di corrente di aria nello spazio definito tra le alette, e una pluralità di tubi di trasferimento termico montati sulle alette e perpendicolari alle alette e a zigzag quando i tubi vengono osservati da un lato dell'aletta, in cui il miglioramento comprende: una pluralità di griglie di tipo a fenditura aperte contro la direzione del flusso delle correnti di aria in modo che le correnti di aria che scorrono tra le superfici della pluralità di alette piane e sui lati interni di esse possano diventare turbolente e miscelate attorno ai tubi di trasferimento termico, mentre le griglie di tipo a fenditura sono disposte secondo raggi verso il centro dei tubi di trasferimento di calore, in modo da far sì in tal modo che le aree di sezione parziale delle griglie di tipo a fenditura che si distanziano dai tubi di trasferimento di calore assumano grandi forme.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Gli scopi di cui sopra e altri, caratteristiche e altri vantaggi della presente invenzione saranno compresi più chiaramente dalla descrizione dettagliata seguente presa in unione ai disegni annessi, in cui:

la figura 1 è una vista in prospettiva della costruzione di uno scambiatore di calore convenzionale per condizionatori di aria;

la figura 2 è una vista in sezione ingrandita di una aletta piana dello scambiatore di calore di figura 1, mostrante le caratteristiche del fluido termico che scorre attorno all'aletta;

la figura 3 è una vista in sezione ingrandita di un tubo di trasferimento di calore dello scambiatore di calore di figura 1, mostrante la caratteristica del fluido termico che scorre attorno al tubo di trasferimento di calore;

la figura 4 è una pianta di una aletta piana avente una pluralità di griglia di tipo a fenditura secondo un'altra realizzazione della tecnica antecedente;

la figura 5 è una vista in sezione di una griglia di tipo a fenditura dell'aletta piana fatta lungo la linea in sezione A-A di figura 4;

la figura 6 è una pianta di una aletta piana di uno scambiatore di calore per condizionatori di aria, secondo una realizzazione preferita della presente invenzione;

la figura 7 è una vista in sezione dell'aletta piana presa lungo la linea in sezione B-B di figura 6; e

la figura 8 è una vista ingrandita della parte C di figura 7 mostrante le correnti di aria che scorrono attorno alle griglie dell'aletta.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Verrà ora descritta in dettaglio con riferimento ai disegni annessi, la realizzazione preferita della presente invenzione.

Nei disegni, numeri di riferimento e simboli uguali vengono utilizzati per indicare parti o porzioni simili o equivalenti, per semplicità di illustrazione,e spiegazione.

Con riferimento ai disegni, la figura 6 una vista frontale di una aletta piana di uno scambiatore di calore per condizionatori di aria secondo una realizzazione preferita della presente invenzione. La figura 7 è una vista in sezione dell'aletta piana fatta lungo la linea in sezione B-B di figura 6 e la figura 8 è una vista ingrandita della parte C di figura 7, mostrante le correnti di aria che scorrono attorno alle griglie dell'aletta .

Come mostrato in figura 6, lo scambiatore di calore di questa invenzione comprende una pluralità di alette piane 1 che sono distanziate regolarmente una dall'altra e parallelamente una all'altra, lasciando così che le correnti di aria scorrano nello spazio definito tra di essi, una pluralità di tubi di trasferimento di calore montati sulle alette 1 in modo che i tubi 2 siano perpendicolari alle alette 1 e a zig-zag contro l'aletta 1 in modo da lasciare che le correnti di aria scorrano verso l'interno e una pluralità di griglie di tipo a fenditura 20 aperte contro la direzione del flusso della corrente di aria in modo che le correnti di aria che scorrono tra le superfici della pluralità di alette piane 1 e i lati interni di esse possano diventare turbolente e miscelate attorno ai tubi di trasferimento di calore 2, mentre le griglie di tipo a fenditura 20 sono disposte secondo i raggi verso il entro dei tubi di trasferimento di calore, in modo da far sì che le aree di sezione parziale delle griglie ditipo a fenditura che si distanziano dai tubi di trasferimento di calore assumano forme grandi.

In questo caso, le pluralità delle griglie di tipo a fenditura 20 sono formate in modo che le basi predeterminate 21 siano rispettivamente posizionate fra di esse e alternativamente formate verso l'alto e verso il basso tra le superfici e i lati interni di esse.

In altre parole, la pluralità di griglie di tipo a fenditura 20 comprendono una prima e seconda fenditura 6a e 6b formate verticalmente verso l'alto e verso il basso in ciascuna aletta 1 e verticalmente simmetriche una rispetto all'altra con una inclinazione predeterminata e a intervalli tra di esse, in modo che le correnti di aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta 1 e sul fronte della pluralità di tubi di trasferimento di calore 2, la terza e la quarta fenditura 7a e 7b formate verticalmente verso l'alto e verso il basso in ciascuna aletta sul retro dei tubi 2 e verticalmente simmetriche rispetto all'aletta 1 con una inclinazione predeterminata e a intervalli tra di essi, in modo che le correnti di aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta 1 e il retro dei tubi 2, la quinta e sesta fenditura 8a e 8b formate verticalmente verso l'alto e verso il basso nell'aletta 1 sul retro della prima e seconda fenditura 6a e 6b e simmetriche verticalmente una rispetto all'altra con una inclinazione predeterminata e a intervalli tra di essi, in modo che le correnti dì aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta 1 sul fronte dei tubi 2, la settima e ottava fenditura 9a e 9b formate verticalmente verso l'alto e verso il basso sul retro del tubo 2 e simmetriche verticalmente sul fronte della aletta 1 con una inclinazione predeterminata e a intervalli tra di esse in modo che le correnti di aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta 1 sul retro dei tubi 2, e la nona e decima fenditura 10a e 10b formate verticalmente con un intervallo predeterminato tra di esse sull'aletta 1 tra la quinta e sesta fenditura (8a e 8b) e la settima e ottava 9a e 9b in modo che i flussi di aria possano essere miscelati in modo da ridurre così una zona di cavitazione formata sul retro del tubo 2.

Una larghezza maggiore delle basi 21 è formata rispettivamente a intervalli fra la prima fenditura 6a e la seconda fenditura 6b, e tra la terza fenditura 7a e la quarta fenditura 7b, quindi gli intervalli tra la quindi fenditura 8a e la sesta fenditura 8b, e la settima fenditura 9a e l'ottava fenditura 9b.

Le aree in sezione nella prima, seconda, terza e quarta fenditura 6a, 6b, 7a, e 7b, sono formate più grandi rispetto a quelle della quinta, sesta, settimane e ottava fenditura 8a, 8b, 9a e 9b.

Inoltre, la prima, seconda, nona, settima e ottava fenditura 6a, 6b, 10a, 9a e 9b sono rese sporgenti verso l'interno mediante operazioni di taglio, come illustrato in figura 7, cosicché le stesse possono essere disposte a intervalli predeterminati .

La quinta, sesta, decima, terza e quarta fenditura 8a, 8b, 10b, 7a e 7b sono formate sporgenti verso la superficie dell'aletta 1 per mezzo di operazioni di taglio in modo che le stesse possano essere disposte incrociate con le basi 21 fra di loro dalla prima, seconda, nona, settima e ottava fenditura 6a, 6b, 10a, 9a e 9b.

L'effetto operativo nello scambiatore di calore di cui sopra sarà descritto qui successivamente.

Quando le correnti di aria scorrono nella direzione S in figura 8, le correnti di aria scorrono nello spazio definito tra le alette piane 1 e passano dalla prima all'ottava fenditura 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 9a, 9b delle griglie 20, in modo da trasformarsi così nel flusso turbolento e migliorare il rendimento di trasferimento termico nei lati opposti delle alette 1. Quando le correnti di aria passano per ogni griglia di tipo a fenditura 10, le correnti di aria passano anche per la griglia 20 formata tra la quinta e la sesta fenditura 8a e 8b e la settima e ottava fenditura 9a e 9b, divenendo così separate in due flussi che saranno miscelati assieme successivamente. Le griglie 20 riducono così le zone di cavitazione formate sul retro dei tubi di trasferimento termico 2.

In altre parole, poiché la prima, seconda, nona, settima e ottava fenditura 6a, 6b, 10a, 9a e 9b delle griglie 20 sono formate sporgenti sui lati opposti dell'aletta piana 1 in modo che le stesse siano disposte incrociate con la quinta, sesta, decima, terza e quarta fenditura 8a, 8b, 10b, 7a e 7b formate sporgenti sulla superficie dell'aletta piana 1, per non essere incluse negli strati di confine termico formate dalla quinta, sesta, decima, terza e quarta fenditura 8a, 8b, 10b, 7a e 7b nella direzione del flusso di aria. Pertanto, il rendimento di trasferimento termico dello scambiatore di calore può essere migliorato.

Inoltre, le fenditure dalla prima alla decima 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b, 10a e 10b di ciascuna griglia di tipo a fenditura 10 sono disposte in modo che le fenditure nelle estremità verso l'alto e verso il basso di esse circondino il tubo 2 e formino una disposizione generalmente a forma di X come mostrato in figura 6. Pertanto, le correnti di aria si trasformano rapidamente nei flussi turbolenti scorrendo attorno ai tubi 2 riducendo così le zone di cavitazione 4 formate sul retro dei tubi 2 e migliorando il rendimento di trasferimento termico sul retro dei tubi.

Inoltre, poiché le griglie di tipo a fenditura 20 sono costruite in modo tale da avere un'area in sezione conica ingrandita poiché sono distanziate dal tubo 2, il fenomeno del trasferimento di calore può essere migliorato tra la pluralità di tubi di trasferimento di calore 2 aventi deboli capacità di trasferimento di calore, in modo da elevare così il rendimento di trasferimento termico globale.

Come è evidente da quanto precede, lo scambiatore di calore per condizionari di aria secondo la presente invenzione è dotato di una pluralità di griglie di tipo a fenditura installate attorno ai tubi di trasferimento di calore in una disposizione a X, e allo stesso tempo, è costituito con una pluralità di griglie di tipo a fenditura formate verticalmente sulla superficie e sul lato opposto delle alette piane in modo che le griglie distanziate dai tubi di scambio termico abbiano grandi aree in sezione, in modo che le correnti di aria che scorrono tra le griglie vengano miscelate con flussi turbolenti in modo da aumentare così il rendimento di trasferimento termico e ridurre la zona di cavitazione formata sul retro di ogni tubo di trasferimento di calore. Inoltre, lo scambiatore di calore per i condizioni di aria secondo la presente invenzione può impedire che il flusso di calore dai tubi di trasferimento di calore venga interrotto in modo da accelerare così il trasferimento di calore e allo stesso tempo migliorare il trasferimento di calore dalla pluralità di tubi di scambio termico.

Sebbene le realizzazioni preferite della presente invenzione siano state descritte per scopi illustrativi, gli esperti nella tecnica si renderanno conto che sono possibili varie modifiche, aggiunte e sostituzioni senza discostarsi dal campo e dallo spirito dell'invenzione come descritta nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Scambiatore di calore per condizionatori di aria comprendente una pluralità di alette piane regolarmente distanziate parallele una all'altra per far scorrere la corrente di aria in uno spazio definito tra le alette e, una pluralità di tubi di trasferimento di calore montati nelle alette e perpendicolari alle alette e a zig-zag quando i tubi vengono osservati da un lato dell'aletta, in cui il miglioramento comprende una pluralità di griglie di tipo a fenditura aperte contro la direzione di flusso delle correnti di aria in modo che le correnti di aria che scorrono tra le superfici della pluralità di alette piane e i lati opposte di esse possano diventare turbolente e miscelate attorno ai tubi di trasferimento di calore, mentre le griglie di tipo a fenditura sono in una disposizione a forma di X verso i centri dei tubi di trasferimento di calore, in modo da far sì che le aree in sezione parziale delle griglie di tipo a fenditura che si distanziano dai tubi di trasferimento di calore assumano forme grandi.
2. Scambiatore di calore per condizionatori di aria come definito nella rivendicazione 1, in cui la pluralità di griglie di tipo a fenditura hanno dimensioni predeterminate delle basi rispettivamente tra di esse e sono formate verticalmente in una disposizione a forma di X verso l'alto,e verso il basso sulle superfici e sui lati opposti delle alette piane.
3. Scambiatore di calore per condizionatori di aria come definito nella rivendicazione 1, in cui la pluralità di griglie di tipo a fenditura comprendono : una prima e seconda fenditura formate verticalmente verso l'alto e verso il basso in ciascuna aletta e simmetriche verticalmente una rispetto all'altra con una inclinazione predeterminata e a intervalli tra di essi in modo che le correnti di aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta sul fronte della pluralità di tubi di trasferimento di calore; una terza e quarta fenditura formate verticalmente verso l'alto e verso il basso in ciascuna aletta sul retro dei tubi e simmetriche verticalmente rispetto all'alétta con una inclinazione determinata e a intervalli tra di esse, in modo che le correnti di aria si trasformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta sul fronte della pluralità di tubi di trasferimento di calore; una quinta e sesta fenditura formate verticalmente, verso l'alto e verso il basso nell'aletta sul retro della prima e seconda fenditura e simmetriche verticalmente una rispetto all'altra con una inclinazione predeterminata a intervalli fra di esse, in modo che la corrente di aria si trasformi in flussi turbolenti quando la stessa passa per l'aletta sul fronte dei tubi; una sesta e ottava fenditura formate verticalmente verso l'alto e verso il basso sul retro del tubo e simmetriche verticalmente sul fronte dell'aletta con una inclinazione predeterminata e a intervalli fra di esse in modo che le correnti di aria si trosformino in flussi turbolenti quando le stesse passano per l'aletta sul retro dei tubi; e una nona e decima fenditura formate verticalmente con un intervallo predeterminato tra di esse sull'aletta tra la quinta e sesta fenditura e la settima e ottava in modo che i flussi di aria turbolenta possano essere miscelati in modo da ridurre così una zona di cavitazione formata sul retro del tubo.
4. Scambiatore di calore per condizionatori di aria come definiti nella rivendicazione 3, in cui larghezze più grandi delle basi sono formate rispettivamente a intervalli tra la prima fenditura e la seconda,fenditura, e tra la terza fenditura e la quarta fenditura, quindi intervalli tra la quinta fenditura e la sesta fenditura, e la settima fenditura e l'ottava fenditura.
5. Scambiatore di calore per condizionatori di aria come definito nella rivendicazione 3 in cui le aree in sezione della prima, seconda e terza e quarta fenditura sono formate più ampie rispetto a quelle della prima, sesta, settima, ottava fenditura.