JPH02136698A - 対流伝熱面における熱伝達促進装置 - Google Patents

対流伝熱面における熱伝達促進装置

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JPH02136698A
JPH02136698A JP63291791A JP29179188A JPH02136698A JP H02136698 A JPH02136698 A JP H02136698A JP 63291791 A JP63291791 A JP 63291791A JP 29179188 A JP29179188 A JP 29179188A JP H02136698 A JPH02136698 A JP H02136698A
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JP
Japan
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heat transfer
flow
transfer surface
wire electrodes
boundary layer
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JP63291791A
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Inventor
Akira Yabe
彰 矢部
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/16—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying an electrostatic field to the body of the heat-exchange medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱交換管等のような液体と管との間で熱伝達
を生じている流動伝熱面において、該流動伝熱面の近傍
のみを乱流化し、以て熱伝達を促進した装置に関し、更
に詳しくは電場により発生する電気流体力学的（ＥＨＤ
的）な乱流化現象を活用した熱伝達促進装置に関する。
（従来の技術） 熱交換管内を流動する液体と鎖管との間の熱伝達をいか
に促進するかは、伝熱面から液体へ（あるいはその逆で
も良い）伝達する熱流束をいかに大きくするかにかかっ
ている。
従来、このような流動する熱伝達面においでは、全体の
流速を増し、Ｒｅ数（レイ７ルズ数）を増加させて流れ
を乱流して、あるいは流れの乱流化を促進する手段を設
置して、例えば、伝熱面に凹凸を形成したり、あるいは
流れの中に障害物を設置したりして流れの場を乱流にし
、以て熱伝達を促進していた。
一方、ＥＨＤ的な液体ジェット現象は本発明者等により
見出だされたものであって、既にそのメカニズムも解明
されている。
このＥＨＤ的な液体ジェット現象を説明すると、第４図
に示すように、底面１に対向して線電極２を設置し、該
線電極２に高電圧を付与する。すると、図の矢印Ｐで示
すように、線電極２の回りから液体が流入し、該流入し
た液体流が線電極２の間から噴出してジェット噴流とな
るものである。更に、この時、伝熱面近傍の流れが乱れ
を含んでおり、この６Ｌれがジェットの有無に無関係に
発生しうろことを見出だしている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の従来の乱流促進手段を流れの中に設置
するものでは、次のような欠点があった。
即ち、乱流促進手段は流れの抵抗を増大させるので、流
動エネルギが増大し、例えばポンプを大形化する必要が
生ずる。このため、稼動コストが高く、エネルギ消費も
多くなる。
又、圧力損失を大きくできない場合には、流速を遅くせ
ざるを得なかったので、熱伝達率が低下し、熱交換器と
しての性能が低下せざるを得なかった。
そこで、本発明の目的は、ＥＨＤ的な乱れ発生現象を利
用して伝熱面近傍のみに流れの乱れ成分を生ぜしめ、以
て伝熱面からの熱伝達は乱流熱伝達として大きくし、一
方全体としての圧力損失は流速を小さくできるため小さ
（１値に保てるという熱伝達促進装置を提供せんとする
にある。
（課題を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、流動する液体との間で熱
伝達する伝熱面において、該伝熱面は導電体で構成され
、該伝熱面の近傍の境界層付近に複数の線電極を張設し
、該複数の線電極と伝熱面との間に高電圧を付与し、以
て境界層近傍のみ渡れを乱流化し、全体の流れの圧力損
失を大きく増加させることなく伝熱面からの熱伝達を大
幅に増加させることにある。
本発明の上記構成によって、線電極と伝熱面との間の液
体中をイオンが移動し、そのイオンに電界によりクーロ
ン力が働くために、液体中に流れの乱れ成分が発生し、
この流れの乱れ成分によって境界層が６しされ、境界層
近傍のみが乱流化し、以て熱伝達が乱流熱伝達に近付い
て促進されると同時に流動抵抗が低減されるもの主流の
流速は遅いために主流付近は乱れ成分が滅貨し、全体と
しての圧力損失は低いままに保たれたものとなる。
（実施例） 以下、図によって本発明の一実施例について説明する。
第１図及び第２図を参照して、液体の流動する管１１の
内面には多数の線電極１２がその流れ方向に張設されて
いる。管１１は導電体によって構成されている。
管１１と線電極１２との間には１００ＯＶないし３００
００Ｖの高電圧が付与されている。
線電極１２と管１１内面との間の間隔は、０゜１＋ｎｕ
ないし３．０＋ａｍ程度とされている。又、互いの線電
極１２の間隔は不等間隔あるいは等間隔となされており
、その間隔は３ＩＩｌないし１５１１１程度とされてい
る。
以上のように構成された本発明によると、線電極１２に
高電圧が付与されると、隣合う線電極１２が不等間隔の
場合、電極の開を介して液体が流入し、そして線電極１
２の間から噴出するような流れが発生する。このような
流れは管１１内面の境界層を乱し、境界層が乱流となっ
て熱伝達が促進されるものとなる。又、等間隔の場合、
線電極１２とｆ１１１００伝熱面の間に流れの乱れ成分
が発生する。
本発明によると、ＥＨＤ的に境界層を乱して境界層近傍
のみを乱流化するものであるから、境界層を薄くするこ
とが可能となり、同じ熱伝達率を得るのに主流の流速を
小さくできる分、熱交換器としての圧力損失が低減する
ものとなって、圧力損失の小さい、熱伝達の大きな液体
の対流熱交換装置を実現できるものである。
第３図は本発明の他の実施例を示すもので上記第１．２
図の実施例において、線電極１２に付与する電圧を可変
とする制御器１３を設置して、境界層内部での乱流の強
さを制御し、以て熱伝達量を可変制御するものである。
特に、伝熱面温度や液体温度を一定に保つ必要のある時
には有効である６ 以上は本発明の一実施例であって、本発明は上記実施例
に限定されるものではない。
例えば、熱伝達を行なう伝熱面は管に限定されるもので
はなく、箱型の平面状の伝熱面でも良い。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると次のような効果を
奏する。
ＥＨＤ的な乱れ成分発生現象によって境界層内部が乱さ
れるので熱伝達が乱流熱伝達となって促進される。
一方、熱交換器内部を流れる液体の流速は小さくできる
ので、圧力損失が小さくて済み、ポンプ動力も小さくて
済む。
特に、圧力損失を大きくできない用途には、伝熱面積を
小さくとれるのでコンパクトな熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す
断面図、第４図はＥＨＤ的ジェット現象を説明する断面
図である。 １１：伝熱面　１２：線電極 第１図 Ａ 第３図 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 流動する液体との間で熱伝達する伝熱面において、 該伝熱面は導電体で構成され、該伝熱面の近傍の境界層
    付近に複数の線電極を張設し、該複数の線電極と伝熱面
    との間に高電圧を付与し、以て境界層近傍のみ流れを乱
    流化し、全体の流れの圧力損失を大きく増加させること
    なく伝熱面からの熱伝達を大幅に増加させることを特徴
    とする対流伝熱面における熱伝達促進装置。
JP63291791A 1988-11-18 1988-11-18 対流伝熱面における熱伝達促進装置 Pending JPH02136698A (ja)

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