ITRM970506A1

ITRM970506A1 - Scambiatore di calore per un condizionatore di aria

Info

Publication number: ITRM970506A1
Application number: IT97RM000506A
Authority: IT
Inventors: Young-Saeng Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-02-14
Also published as: JPH10141883A; KR19980031147A; IT1294245B1; CN1123758C; US5853047A; KR100197709B1; CN1181487A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "SCAMBIATORE DI CALORE PER UN CONDIZIONATORE DI ARIA" .

DESCRIZIONE

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

L'invenzione si riferisce a uno scambiatore di calore per un condizionatore di aria e più particolarmente a uno scambiatore di calore avente una pluralità di configurazioni di persiane attorno ai tubi scambiatori di calore che passano perpendicolarmente attraverso le alette piane con cui le correnti di aria che passano attraverso di esse diventano turbolente e mescolate in modo da realizzare vantaggiosamente l'effetto di trasferimento termico e inoltre viene ridotta la zona morta di aria attorno a ogni tubo.

DESCRIZIONE DELLA TECNICA ANTECEDENTE

Uno scambiatore di calore convenzionale per un condizionatore di aria comprende, come mostrato in Figura 1, una pluralità di alette piane 1 disposte secondo una relazione di parallelismo una rispetto all'altra a intervalli predeterminati e una pluralità di tubi scambiatori di calore 2 che passano attraverso le alette 1 perpendicolarmente ad esse. Le correnti di aria passano nello spazio definito tra le alette 1 nella direzione della freccia in Figura 1 e scambiano il calore con il fluido che passa nei tubi scambiatori di calore 2.

Per un fluido termico che passa attorno ad ogni aletta piana 1 è noto che lo spessore dello stato di confine termico 3 su entrambe le superfici di trasferimento termico dell'aletta 1 diventa gradualmente più spesso in proporzione alla radice quadrata della distanza dalla fine dell'ingresso di corrente di aria dell'aletta 1 come mostrato in Figura 2. A questo riguardo la quantità di trasferimento termico dell'aletta 1 viene ridotta notevolmente in . proporzione alla distanza dall'estremità di ingresso della corrente di aria. Pertanto lo scambiatore di calore prima menzionato ha un rendimento di trasferimento termico inferiore.

Per il fluido termico che passa attorno a ogni tubo scambiatore di calore 2 è noto anche che, quando le correnti di aria con velocità più bassa scorrono nella direzione della freccia di Figura 3, le correnti di aria vengono separate dalla superficie esterna del tubo 2 nelle parti distanziate dal punto centrale della superficie esterna del tubo 2 secondo angoli compresi tra 70 gradi e 80 gradi. Pertanto viene formata una zona morta di aria 4 dietro ogni tubo 2 nella direzione del flusso di aria come mostrato nella zona tratteggiata di Figura 3. Nella zona morta di aria 4 la quantità di trasferimento termico del tubo 2 viene ridotta notevolmente cosicché il rendimento di trasferimento termico del suddetto scambiatore di calore peggiora.

Allo scopo di superare i problemi di cui sopra è stata proposta un'altra soluzione come descritto nella domanda di modello di utilità giapponese esposta al pubblico N. sho 55-110995. Come illustrato in Figura 4 questo scambiatore di calore comprende una pluralità di tubi scambiatori di calore 2 che sono montati nelle alette piane distanziate regolarmente 1 in modo che i tubi 2 siano perpendicolari alle alette 1. Lo scambiatore di calore comprende anche una pluralità di configurazioni di persiane rettangolari che sono formate adiacenti ai tubi 2 che passano attraverso ogni aletta 1. Ogni persiana 5a, 5b, 5c, 5d o 5e è formata piegando secondo un dato angolo i bordi esterni della persiana rispetto al piano dell'aletta piana 1, rispettivamente, mediante un procedimento di taglio. Inoltre le persiane sono posizionate verticalmente rispetto ai tubi scambiatori di calore 2.

Gli scambiatori di calore prima descritti possono realizzare la turbolenza del fluido scambiatore di calore con il funzionamento delle persiane utilizzate 5a, 5b, 5c, 5d e 5e. Questo funzionamento riduce vantaggiosamente lo spessore degli strati di confine termico formate nelle alette 1.

Tuttavia in confronto al maggiore effetto di trasferimento termico nelle persiane 5a, 5b poste a monte della configurazione, le restanti persiane 5c-5f poste a valle della configurazione presentano un effetto di trasferimento termico inferiore, poiché le persiane 5c-5f sono in un campo degli strati di confine termico formati rispetto alle persiane 5a, 5b. Inoltre poiché le estremità superiori e inferiori della configurazione delle persiane sono parallele alla superficie circonf erenziale esterna del tubo 2 e le configurazioni delle persiane sono generalmente rettangolari, esiste ancora una zona di aria morta dietro ogni tubo 2 nella direzione del flusso di aria. Inoltre esiste il problema per cui le correnti di aria che non sono mescolate scorrono negli spazi tra la pluralità di alette piane 1 e non può essere così garantito il miglioramento atteso dell'effetto di trasferimento termico che è causato dal mescolamento delle correnti di aria.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Pertanto uno scopo della presente invenzione è fornire uno scambiatore di calore che realizza una prestazione migliorata di trasferimento termico in virtù della turbolenza e del mescolamento delle correnti di aria che scorrono negli spazi tra una pluralità di alette piane e riduce anche efficacemente la zona morta di aria che si trova dietro ogni tubo nella direzione del flusso di aria e quindi migliora la prestazione di trasferimento termico .

Un altro scopo della presente invenzione è fornire uno scambiatore di calore avente parti di modanature per l'ingrandimento dell'area di superficie totale delle alette piane, e una robustezza aumentata delle alette piane.

Secondo gli scopi di cui sopra della presente invenzione viene fornito uno scambiatore di calore per un condizionatore di aria avente una pluralità di tubi scambiatori di calore in parallelo che passano attraverso le alette piane perpendicolari ad essi, le alette piane essendo disposte in parallelo una all'altra a intervalli predeterminati e ogni tubo scambiatore di calore avendo il fluido che scorre all'interno di essi, lo scambiatore di calore comprendendo: una pluralità di persiane disposte radialmente attorno al tubo, ogni persiana essendo aperta nella direzione di flusso delle correnti di aria, in modo che le correnti di aria che scorrono nelle superfici frontali e posteriori siano turbolente attorno al tubo; e prime e seconde modanature formate rispettivamente prima e dopo i tubi scambiatori di calore nella direzione di flusso delle correnti di aria allargando così l'area di superficie totale delle alette piane e rinforzando le alette piane.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Gli altri scopi e aspetti dell'invenzione saranno evidenti dalla seguente descrizione delle realizzazioni con riferimento ai disegni annessi in cui :

la Figura 1 è una vista in prospettiva illustrante uno scambiatore di calore convenzionale per un condizionatore 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 del tubo scambiatore di calore dello scambiatore di calore di Figura 1 mostrante le caratteristiche del fluido termico che scorre attorno al tubo scambiatore di calore;

la Figura 4 è una vista frontale di un'aletta piana di un altro scambiatore di calore convenzionale ;

la Figura 5 è una vista in sezione di un'aletta piana fatta lungo la linea A-A in Figura 4;

la Figura 6 è una vista frontale di un'aletta piana secondo uno scambiatore di calore della presente invenzione;

la Figura 7 è una vista in sezione di un'aletta piana fatta lungo la linea di sezione B-B in Figura 6; e

la Figura 8 è una vista in sezione dell'aletta piana fatta lungo la linea di sezione C-C in Figura 6.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA REALIZZAZIONE PREFERITA

La realizzazione preferita secondo la presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio secondo i disegni annessi. Gli stessi elementi o parti corrispondenti vengono indicati con uguali riferimenti nei disegni.

Con riferimento alla Figura 6 il numero di riferimento 20 indica genericamente un gruppo di configurazioni di persiane ad angolo disposte radialmente rispettivamente attorno a ogni tubo 2. Le persiane fanno diventare il flusso delle correnti di aria turbolento e miscelato, il che riduce efficacemente la zona di aria morta che si trova dietro ogni tubo 2 nella direzione del flusso di aria e quindi viene migliorata la prestazione di trasferimento termico. Il miglioramento viene realizzato mediante un gruppo di configurazioni di persiane ad angolo poste attorno al tubo 2.

La configurazione tra i tubi 2 comprende: una prima e seconda persiana 6a, 6b inclinate e opposte una rispetto all'altra, con una parte di base 21 che è interposta tra di esse, in modo che le correnti di aria che passano tra i tubi 2 siano turbolente; una terza e quarta persiana 7a, 7b inclinate e opposte una rispetto all'altra, con una parte di base 21 che è interposta tra di esse, e che sono anche simmetriche rispetto alla prima e seconda persiana 6a, 6b, in modo che le correnti di aria che passano fra i tubi 2 siano turbolente; una quinta e sesta persiana 8a, 8b inclinate e opposte una rispetto all'altra con una parte di base 21 che è interposta tra dette persiane 8a, 8b e 6a, 6b in modo che le correnti di aria che passano tra i tubi 2 siano turbolente; una settima e ottava persiana 9a, 9b inclinate e opposte una rispetto all'altra, con una parte di base 21 che è interposta tra dette persiane 9a, 9b e 7a, 7b in modo che le correnti di aria che passano tra i tubi 2 siano turbolente; una nona e decima persiana 10a, 10b opposte una rispetta all'altra,con una parte di base 21 che è interposta tra la sesta e ottava persiana, in modo che le correnti di aria che passano in una parte centrale tra i tubi 2 siano turbolente; e una undicesima persiana verticale 11 con una parte di base 21 che è interposta tra la nona e la decima persiana, in modo che le correnti di aria che passano in una parte centrale tra i tubi 2 siano turbolente .

Si nota che è realizzata una parte di base comune 21 rispetto a ciascuna altra, che occupa un'area tra la prima, terza, quinta e settima persiana e la seconda, quarta, sesta e ottava persiana. Inoltre le aree in sezione delle persiane dalla prima alla quarta 6a, 6b, 7a, 7b sono rispettivamente dimensionate in modo da essere più grandi di quelle delle persiane dalla quinta all'ottava 8a, 8b, 9a, 9b.

Inoltre le persiane prima e seconda 6a, 6b hanno la stessa inclinazione delle persiane quinta e sesta 8a, 8b e le persiane terza e quarta 7a, 7b hanno anche la stessa inclinazione delle persiane settima e ottava 9a, 9b, ma la terza, quinta, settima e ottava persiana sono disposte con una inclinazione opposta alla prima, seconda, quinta e sesta persiana. La prima, terza, quinta e settima persiana 6a, 7a, 8a, 9a sono disposte con la stessa inclinazione della seconda, quarta, sesta e ottava persiana 6b, 7b, 8b, 9b e simmetricamente ad esse.

La prima, seconda, terza, quarta, nona e decima persiana 6a, 6b, 7a, 7b, 10a e 10b hanno una parte di base costante 21 interposta rispettivamente tra di esse. Queste persiane vengono fatte sporgere rispetto alla superficie dell'aletta piana 1 mediante un procedimento di taglio in modo da essere aperte nella direzione di flusso delle correnti di aria. La quinta, sesta, settima, ottava e undicesima persiana disposte ad angolo 8a, 8b, 9a, 9b e 11 hanno rispettivamente una parte di base costante 21 interposta tra queste persiane e la prima, seconda, terza, quarta, nona e decima persiana 6a, 6b, 7a, 7b, 10a, 10b. Queste persiane 8a, 8b, 9a, 9b, 11 sono fatte sporgere rispetto alla superficie posteriore dell'aletta piana 1 mediante un procedimento di taglio in modo da essere aperte nella direzione di flusso delle correnti di aria.

I numeri di riferimento 30a, 30b come mostrati in Figura 8 indicano una prima modanatura e una seconda modanatura, che sono posizionate prima e dopo ogni tubo 2 in una direzione del flusso di aria come mostrato rispettivamente con la freccia nel disegno. Le modanature formate in modo da essere incurvate verticalmente mediante un procedimento di modanatura servono a rinforzare l'aletta piana 1 e ingrandire l'area superficiale dell'aletta piana 1.

Cioè, la prima e seconda modanatura 30a, 30b, che sporgono ciascuna verso il lato posteriore dell'aletta piana 1, sono separate mediante le parti di base 21 da ogni tubo 2.

Verrà ora descritto il funzionamento e l'effetto dello scambiatore di calore per il condizionatore di aria.

Quando le correnti di aria scorrono nello spazio definito tra le alette 1 nella direzione della freccia SI in Figura 7, le correnti di aria passano sequenzialmente attraverso le persiane dalla prima all'undicesima 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 11 e sono turbolente. Quindi le correnti di aria turbolente vengono suddivise e fatte scorrere in due percorsi separati nelle direzioni delle linee tratteggiate come mostrato in Figura 7 e vengono miscelate, col risultato di una riduzione della zona morta di aria e di un miglioramento nel rendimento di trasferimento termico dietro ogni tubo 2 nella direzione del flusso di aria come mostrato con la freccia SI nel disegno. Ciò è dovuto al fatto che la configurazione di persiane 20 ha la prima, seconda, terza, quarta, nona e decima persiana 6a, 6b, 7a, 10a, 10b sporgenti lungo la superficie frontale dell'aletta piana 1, con una parte di base costante 21 interposta tra queste persiane e la quinta, sesta, settima, ottava e undicesima persiana 8a, 8b, 9a, 9b, 11 che sporgono lungo la superficie posteriore dell'aletta piana 1, in modo che la direzione di flusso delle correnti di aria non appartenga allo strato di confine termico formato dalla quinta, sesta, settima, ottava e undicesima persiana 8a, 8b, 9a, 9b, 11.

Inoltre, poiché la prima, seconda, terza, quarta, quinta, sesta, settima, ottava e undicesima persiana 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b, 11 sono disposte radialmente ■rispetto al tubo scambiatore di calore 2 con la parte di base 21 interposta tra di esse, può essere realizzata la turbolenza delle correnti di aria di flusso, e quindi le correnti di aria di flusso possono essere distribuite attorno al tubo 2, il chè consente la riduzione della zona morta di aria .e migliora il rendimento di trasferimento termico dietro ogni tubo 2 nella direzione del flusso di aria. Inoltre l'operazione consente che il flusso termico venga trasferito continuamente dal tubo scambiatore di calore 2.

Inoltre ancora, quando le correnti di aria scorrono nella direzione della freccia S2 in Figura 8, le correnti di aria vengono a contatto della prima e seconda parte di modanatura 30a, 30b migliorando così sempre più il rendimento di trasferimento termico.

Come descritto prima questa invenzione è caratterizzata dal fatto che una pluralità di persiane sono disposte radialmente attorno al tubo, ciascuna essendo inoltre formata alternativamente sui lati frontali e posteriori dell'aletta piana. Questa configurazione realizza la turbolenza e la miscelazione delle correnti di aria, e migliora ulteriormente l'effetto di trasferimento termico e riduce la zona morta di aria attorno al tubo scambiatore di calore. Pertanto la continuità del trasferimento termico dal tubo negli altri posti può essere garantita con un miglioramento del trasferimento termico. Inoltre le modanature realizzano un ingrandimento dell'area superficiale nell'aletta piana .e un miglioramento del rinforzo di essa.

Claims

RIVENDICAZIONI : 1 . Scambiatore di calore per un condizionatore di aria avente una pluralità di tubi scambiatori di calore in parallelo che passano attraverso le alette piane perpendicolari ad essi, le alette piane essendo disposte in parallelo una rispetto all'altra a intervalli predeterminati e ogni tubo scambiatore di calore avendo il fluido che scorre all'interno di esso, lo scambiatore di calore comprendendo: una pluralità di persiane disposte radialmente attorno al tubo, ogni persiana essendo aperta nella direzione di flusso delle correnti di aria, in modo che le correnti di aria che scorrono nelle superfici frontali e posteriori siano turbolente attorno al tubo; e una prima e seconda modanatura formate rispettivamente prima e dopo i tubi scambiatori di calore nella direzione di flusso delle correnti di aria ingrandendo così l'intera area superficiale delle alette piane e rinforzando le alette piane.
2. Scambiatore di calore come definito nella rivendicazione 1 in cui la prima e seconda modanatura sono formate sulla superficie posteriore dell'aletta piana con una parte di base interposta tra dette modanature e il tubo.