ITRM970512A1

ITRM970512A1 - Alette per scambiatore di calore di un condizionatore di aria

Info

Publication number: ITRM970512A1
Application number: IT97RM000512A
Authority: IT
Inventors: Youn Baek; Young-Saeng Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-02-22
Also published as: KR0182555B1; IT1294250B1; JP3048541B2; KR19980015658A; CN1090741C; CN1174969A; US5947194A; JPH1089875A

Description

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

DESCRIZIONE

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a uno scambiatore di calore di un condizionatore di aria, e più particolarmente a uno scambiatore di calore di un condizionatore di aria in cui in una aletta piana sono formate griglie di tipo a fessura .

Descrizione della tecnica antecedente

Uno scambiatore di calore secondo la tecnica antecedente comprende, come illustrato in figura 1, una pluralità di alette piane 1 realizzate in parallelo con una spaziatura predeterminata, e un tubo di trasferimento di calore 2 disposto perpendicolare alla pluralità di alette piane 1 e disposto in uno stile a zigzag. La corrente di aria si muove tra la pluralità di alette piane 1 nella direzione rappresentata da una freccia per realizzare uno scambio termico con il fluido nel tubo di trasferimento di calore.

Inoltre per quanto riguarda le caratteristiche del fluido termico attorno alla pluralità di alette piane, uno strato di confine di temperatura 3 sulla superficie di trasferimento termico delle alette piane 1 diventa, come mostrato in figura 2, più spesso in proporzione alla radice quadrata della distanza da un'estremità di ingresso della corrente di aria. Così esiste lo svantaggio secondo cui il rapporto di trasferimento termico tra la corrente di aria e le alette diminuisce notevolmente quando la distanza dall'estremità di ingresso della corrente di aria aumenta e quindi diminuisce il rendimento di trasferimento termico dello scambiatore di calore.

Esiste ancora un altro svantaggio quando la corrente di aria di bassa velocità si muove attraverso i tubi di trasferimento di calore 2 in quanto viene generata una zona di cavitazione 4 nell'area posteriore di ogni tubo di trasferimento termico 2 (cioè, l'area a tratteggio incrociato in figura 3), cosicché il rapporto di trasferimento termico diminuisce notevolmente nella zona di cavitazione 4 in modo da causare così una caduta nella prestazione termica dello scambiatore di calore.

Come tecnica antecedente per trattare gli svantaggi prima menzionati viene descritta la domanda di modello di utilità giapponese esposta al pubblico N. Sho. 55-110995, in cui le alette di un condizionatore di aria, sono come illustrato in figura 4, formate con una pluralità di unità a fenditura incurvate 5a, 5b, 5c, 5d, 5e e 5f disposte in uno spazio formato tra i tubi di trasferimento termico 2.

In altre parole le unità a fenditura 5a, 5c e 5e , come illustrato in figura 5, sono fatte sporgere da una superficie delle alette piane 1 mediante un procedimento di taglio e curvatura, con le unità a fenditura disposte a un intervallo predeterminato, e le altre unità a fenditura 5b, 5d e 5f sporgono dalla superficie opposta delle alette piane 1 e sono disposte tra le unità a fenditura 5a, 5c, e 5e.

Le alette piane 1 formate con la pluralità di unità a fenditura 5a, 5b, 5c, 5d, 5e e 5f possono ottenere una prestazione di trasferimento termico alta in confronto alle alette piane che non possiedono unità a fenditura. Le unità a fenditura 5a e 5b sul lato a monte delle alette piane 1 realizzano una prestazione termica alta poiché in esse è formato uno strato sottile di confine di temperatura. Tuttavia la prestazione di trasferimento termico diventa inferiore nelle unità a fenditura a valle 5c, 5d, 5e e 5f, poiché le unità a fenditura 5c, 5d, 5e e 5f sono disposte nello strato di confine di temperatura formato dalle unità a fenditura 5a e 5b.

Esiste un altro problema dovuto al fatto che la zona di cavitazione in cui la corrente di aria non fluisce viene generata sul lato posteriore del tubo di trasferimento 2, riducendo così il rendimento di trasferimento termico.

Esiste ancora un altro problema secondo cui l'aletta ha un'area di trasferimento termico limitata ed è incurvabile in modo relativamente facile.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione viene presentata per risolvere i problemi prima menzionati e uno scopo della presente invenzione è fornire uno scambiatore di calore di un condizionatore di aria mediante il quale la corrente di aria che fluisce attraverso la pluralità di alette piane viene miscelata in modo turbolento per aumentare il rendimento di trasferimento termico per una prestazione migliorata di trasmissione di calore, e allo stesso tempo per ridurre efficacemente la zona di cavitazione che si genera su un lato posteriore del tubo di trasferimento termico.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire una aletta di scambiatore di calore avente una parte aumentata per ingrandire così la zona di trasferimento termico e aumentare la sua robustezza in modo che il fenomeno di incurvamento dell'aletta piana possa essere minimizzato.

Questi e altri scopi vengono raggiunti dalla presente invenzione che si riferisce a uno scambiatore di calore adatto per impiego in un condizionatore di aria. Lo scambiatore di calore comprende una pluralità di alette piane disposte in parallelo a una spaziatura predeterminata per indurre la corrente di aria tra le alette adiacenti. I tubi di trasferimento termico si estendono perpendicolarmente attraverso le alette in una configurazione a zigzag per consentire che la corrente di aria fluisca attraverso i tubi di trasferimento termico. Una pluralità di griglie è formata in ogni aletta. Ogni griglia comprende parti a fenditura orientate secondo un angolo rispetto a una direzione del flusso della corrente di aria e disposte generalmente radialmente relativamente ai rispettivi tubi di trasferimento termico. Le parti a fenditura sono distanziate dai tubi di trasferimento termico per disturbare la corrente di aria che fluisce attorno alla superficie esterna dei tubi di trasferimento termico. Le coppie delle prime e seconde parti a modanatura sono formate in, e sporgono da, una superficie di ogni aletta. Le prime e seconde parti a modanatura sono posizionate rispettivamente di fronte e dietro un rispettivo tubo di trasferimento termico per aumentare l'area di trasferimento termico dell'aletta e rinforzare l'aletta contro le forze flettenti.

Breve descrizione dei disegni

Per una completa comprensione della natura e degli scopi dell'invenzione deve essere fatto riferimento alla seguente descrizione dettagliata presa in unione ai disegni annessi in cui:

la figura 1 è una vista in prospettiva di uno scambiatore di calore secondo la tecnica antecedente ;

la figura 2 è una vista ingrandita per illustrare una caratteristica del fluido termico attorno a una aletta piana in figura 1;

la figura 3 è una vista ingrandita per illustrare una caratteristica dei fluido termico attorno a un tubo di trasferimento di calore in figura 1;

la figura 4 è una vista in pianta di una aletta piana di un altro scambiatore di calore secondo la tecnica antecedente;

la figura 5 è una vista in sezione fatta lungo la linea 5 di figura 4;

la figura 6 è una vista in pianta illustrante un'aletta piana di uno scambiatore di calore secondo la presente invenzione;

la figura 7 è una vista in sezione fatta lungo la linea 7-7 in figura 6;

la figura 8 è una vista in sezione fatta lungo la linea 8-8 di figura 6; e

la figura 9 è una vista in pianta ingrandita di una parte di figura 6.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA REALIZZAZIONE PREFERITA DELLA PRESENTE INVENZIONE

Segue una descrizione dettagliata di una realizzazione preferita di una aletta di uno scambiatore di calore di un condizionatore di aria secondo la presente invenzione con riferimento ai disegni annessi.

Nei disegni uguali numeri di riferimento e uguali simboli sono utilizzati per la designazione di parti uguali o equivalenti come nelle figure da 1 a 5 e un loro illustrazione e descrizione ridondante verranno omesse per semplicità di illustrazione .

Lo scambiatore di calore di un condizionatore di aria secondo la presente invenzione comprende; come illustrato in figura 6, una pluralità di alette piane 1 disposte in parallelo a un intervallo predeterminato per consentire che la corrente di aria fluisca tra di esse, e i tubi di trasferimento di calore 2 passano perpendicolarmente attraverso le alette 1 in una configurazione a zigzag per consentire che la corrente di aria fluisca attraverso di essi. Ogni aletta comprende una pluralità di griglie di tipo a fenditura 20, ogni griglia comprendendo una prima e seconda parte a fenditura 6a e 6b, una terza e quarta parte a fenditura 7a e 7b, una quinta e sesta parte a fenditura 8a e 8b, una settima e ottava parte e fenditura 9a e 9b e un nona parte e fenditura 10. Le parti a fenditura delle rispettive griglie 20 sono aperte secondo un angolo predeterminato verso la corrente di aria entrante e sono disposte sopra e sotto i rispettivi tubi di trasferimento di calore 2 con una spaziatura predeterminata tra di esse. La corrente di aria che fluisce lungo ogni superficie della aletta viene disturbata dalle griglie. Le parti a fenditura si estendono radialmente rispetto al tubo associato 2. La prima e seconda parte a modanatura 30a e 30b sono formate simmetricamente nella aletta a un intervallo a predeterminato a monte e a valle, rispettivamente, dei tubi di trasferimento di calore in modo da allargare l'area di trasferimento di calore della aletta piana 1 e aumentare la robustezza della aletta 1.

Ogni griglia 20 mostrata in figura 3 è disposta tra un tubo superiore 2 e un tubo inferiore 2. La prima e seconda parte a fenditura 6a e 6b sporgono da un primo lato 40 della aletta.

La prima e seconda parte a fenditura sono formate simmetricamente a una estremità a monte della rispettiva griglia 20 e si estendono secondo un angolo una rispetto all'altra e secondo un angolo comune rispetto a una linea centrale L che passa attraverso la griglia 20. La corrente di aria che incontra un lato frontale inferiore del tubo superiore 2 viene disturbata dalla parte e a fenditura 6a e l'aria che incontra un lato frontale superiore del tubo inferiore 2 viene disturbata dalla seconda parte a fenditura 6b, l'aria disturbata diventando turbolenta.

La terza e quarta parte a fenditura 7a e 7b sporgono dal primo lato 40 della aletta. Le parti a fenditura 7a e 7b sono formate simmetricamente e un'estremità a valle della rispettiva griglia 20 e si estendono secondo un angolo uno rispetto all'altra e secondo un angolo comune rispetto alla linea centrale L. L'aria turbolenta che abbandona un lato posteriore inferiore del tubo superiore viene disturbata dalla parte a fenditura 7a e l'aria turbolenta che abbandona il lato posteriore superiore del tubo inferiore 2 viene disturbata dalla parte a fenditura 7b.

La quinta e sesta parte a fenditura 8a e 8b sono formate simmetricamente in una posizione a valle della prima e seconda parte a fenditura, rispettivamente, ma sporgono dal secondo lato 40' della aletta (cioè un lato opposto dal lato al quale sporgono la prima e seconda parte a fenditura) . La quinta e sesta parte a fenditura si estendono secondo un angolo una rispetto all'altra e secondo un angolo comune rispetto alla linea centrale L. L'aria che si avvicina a un lato frontale inferiore del tubo superiore 2 viene disturbata dalla quinta parte a fenditura 8a e l'aria che si avvicina a un lato frontale superiore del tubo inferiore viene disturbata dalla sesta parte a fenditura 8b.

La settima e ottava parte a fenditura 9a e 9b sono formate simmetricamente rispettivamente in una posizione a monte della terza e quarta parte a fenditura; ma sporgono dal secondo lato 40'. La settima e ottava parte a fenditura si estendono secondo un angolo una rispetto all'altra e si estendono secondo un angolo comune rispetto al}.'angolo centrale L. L'aria turbolenta che abbandona un lato posteriore inferiore del tubo superiore viene disturbata dalla parte a fenditura 9a e l'aria turbolenta che abbandona il alto posteriore del tubo inferiore 2 viene disturbata dalla parte a fenditura 9b.

La nona parte a fenditura 10 sporge dal secondo lato 40' della aletta in una posizione tra la quinta e sesta parte a fenditura 8a e 8b su un lato, e la settima e ottava parte a fenditura 9a e 9b sull'altro lato. L'aria turbolenta che passa attorno alla parte più bassa del tubo superiore 2 viene disturbata da una parte superiore della nona parte a fenditura 10 e l'aria che passa attorno alla parte superiore del tubo inferiore 2 viene disturbata da una parte inferiore della nona parte a fenditura 10.

La prima e seconda parte a fenditura 6a e 6b sono distanziate di un segmento 21 della aletta, e la stessa cosa vale per le altre tre coppie di parti a fenditura. Tutti questi segmenti 21 sono di uguale larghezza.

L'aria definita da ciascuna delle parti a fenditura dalla prima alla quarta è maggiore dell'aria definita dalle parti a fenditura dalla quinta all'ottava a causa di una variazione di una lunghezza della parti a fenditura; le larghezze delle parti a fenditura dalla prima all'ottava sono tuttavia le stesse.

Ciascuna della parti a fenditura viene formata formando un taglio parziale nell'aletta e quindi ripiegando un taglio parziale.

La prima, terza, quinta e settima parte a fenditura 6a, 7a, 8a, e 9a sporgono generalmente radialmente verso il tubo superiore 2 e sono distanziate dal tubo superiore di uguali distanze. La stessa cosa vale per la seconda, quarta, sesta e ottava parte a fenditura 6b, 7b, 8b, e 9b con riferimento a un tubo inferiore 2.

Le coppie della prima e seconda parte a modanatura 30a e 30b sono configurate come bordi a forma di V che sporgono dal secondo lato 40' della aletta e sono disposte in modo che la prima parte a modanatura 30a sia situata di fronte a un rispettivo tubo 2, e la seconda parte a modanatura sia situata dietro il tubo. Le parti a modanatura 30a, 30b sono distanziate dal tubo dei segmenti 21' della aletta che sono di uguale larghezza (vedi figura 8). La prima parte a modanatura si estenda perpendicolarmente alla direzione del flusso di aria (vedi figura 9), ed è sovrapposta a un'estremità inferiore della prima parte a fenditura 6a e a un'estremità superiore della seconda parte a modanatura 6b, come si vede nel senso di avvicinamento dell'aria.

Successivamente verrà descritto il funzionamento delle alette dello scambiatore di calore di un condizionatore di aria secondo la realizzazione della presente invenzione così costruita .

Quando la corrente di aria fluisce tra le alette 1 nella direzione della freccia (S) illustrata in figura 7, essa diventa turbolenta mentre passa attraverso la prima, seconda, terza, quarta, sesta, settima e ottava parte a fenditura 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a e 9b.

La corrente di aria che fluisce passa contemporaneamente attraverso la nona parte a fenditura 10 e viene suddivisa così in due flussi che si uniscono successivamente fra di loro per creare una corrente di aria miscelata.

Diventando turbolenta, la corrente di aria riduce efficacemente la zona di cavitazione sul lato posteriore di ogni tubo di trasferimento di calore e aumenta il rendimento di trasferimento termico su questo lato posteriore.

In altre parole, la prima, seconda, terza e quarta parte a fenditura 6a, 6b, 7a e 7b sporgono dalla prima superficie 40 della aletta piana 1 mentre la quinta, sesta, settima, ottava e nona parte a fenditura 8a, 8b, 9a, 9b e 10 sporgono dalla seconda superficie della aletta piana l, cosicché le parti a fenditura 6a, 6b, 7a, e 7b non sono incluse in uno strato di confine di temperatura formato dalle parti a fenditura 8a, 8b, 9a, 9b e 10 nella direzione di flusso della corrente di aria in modo da realizzare così un rendimento di trasferimento termico.

Poiché le parti a fenditura 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b e 10 sono distanziate dal rispettivo tubo di trasferimento di calore 2, e sono disposte radialmente rispetto ai tubi, la corrente di aria che fluisce può essere disturbata dalle griglie e può essere dispersa lungo un'area periferica dei tubi di trasferimento di calore 2 in modo da ridurre così le zone di cavitazione sui lati posteriori dei tubi di trasferimento di calore 2.

Le parti a fenditura servono anche ad aumentare il rendimento di trasferimento di calore sul retro dei tubi di trasferimento di calore 2 e accelerare il flusso di calore verso i tubi di trasferimento di calore 2.

Mentre la prima e seconda parte a modanatura 30a e 30b che si trovano di fronte e dietro i tubi di trasferimento di calore 2 servono per rinforzare la aletta per evitare il suo incurvamento e ad aumentare l'area di trasferimento di calore totale dell'aletta.

Come è evidente da quanto precedentemente detto esiste il vantaggio risultante dalla pluralità di parti a fenditura formate radialmente attorno alla periferia dei tubi di trasferimento di calore e aperte verso la corrente di aria entrante e sporgenti dalla prima e seconda superficie della aletta piana secondo angoli predeterminati, in quanto queste parti a fenditura servono per miscelare fortemente la corrente di aria in movimento e a rendere turbolenta la corrente di aria per diminuire efficacemente le zone di cavitazione che si generano sul retro dei tubi di trasferimento di calore per aumentare ulteriormente il rendimento di trasferimento di calore.

Esiste un altro vantaggio in quanto il rapporto di trasferimento termico in ciascuno dei tubi di trasferimento di calore viene migliorato.

Esiste ancora un altro vantaggio in quanto il rendimento di trasferimento di calore tra la pluralità di tubi di trasferimento di calore viene aumentato ulteriormente.

Esiste ancora un ulteriore vantaggio risultante dalle parti a modanatura in quanto l'area di trasferimento di calore e la resistenza alla piegatura della aletta piana vengono aumentate rispetto alla aletta piana.

Sebbene la presente invenzione sia stata descritta in un unione a una realizzazione preferita di essa si può notare da parte degli esperti nella tecnica che possono essere realizzate, aggiunte, cancellazioni, modifiche e sostituzioni non descritte in modo specifico senza discostarsi dallo spirito e dal campo dell'invenzione come definiti nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI: 1. Scambiatore di calore adatto per impiego in un condizionatore di aria, lo scambiatore di calore comprendendo: una pluralità di alette piane disposte in parallelo con una spaziatura predeterminata, per condurre una corrente di aria tra di esse; tubi di trasferimento di calore che si estendono attraverso le alette in una configurazione a zigzag per consentire che la corrente di aria fluisca attraverso i tubi di trasferimento di calore; una pluralità di griglie formate in ogni aletta, ogni griglia comprendendo parti a fenditura orientate secondo un angolo rispetto a una direzione del flusso della corrente di aria e disposte generalmente radialmente rispetto ai rispettivi tubi di trasferimento di calore per disturbare la corrente di aria che scorre attorno alle superfici esterne dei tubi di trasferimento di calore; e coppie di una prima e seconda parte a modanatura formate in, e sporgenti da, una superficie di ogni aletta, la prima e seconda parte a modanatura disposte rispettivamente di fronte e dietro un rispettivo tubo di trasferimento di calore per aumentare l'area di trasferimento di calore della aletta e rinforzare la aletta contro le forze flettenti.
2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 in cui le parti a modanatura sono distanziate di uguale distanza dal tubo di trasferimento di calore associato.
3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 in cui ciascun parte a modanatura è sovrapposta alle parti a fenditura delle rispettive griglie come si vede nella direzione del flusso delle correnti di aria.
4. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 in cui ogni parte a modanatura è configurata come un bordo a forma di V quando vista in sezione trasversale.