JPH0476395A - 自然対流の伝熱促進方法 - Google Patents

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］ この発明は、熱交換器等において、伝熱面に沿って流れ
る流体と伝熱面との間の熱交換を、効率よく行なえるよ
うにした自然対流の伝熱促進方法に関するものである。

［従来の技術］ 熱交換器等において、第１８図に示す垂直な加熱面に沿
う自然対流の熱伝達率は、第１９図に示すように下端に
おいて最も大きく、上方に行くにしたがって小さくなる
。下端で熱伝達率が大きくなる原因は、下端部に低温流
体が流れ込むためであり、また、上方に行くにしたがっ
て熱伝達率が低下するのは、加熱面によって流体が暖め
られて高温となり、このため伝熱面が冷えにくくなるた
めである。ところが熱交換器等において伝熱を促進する
ために従来は、伝達面にフィンを取付けて伝熱面積を拡
大し、熱伝達効率の向上を図っていた。

第１６図、第１７図はこのような従来の熱交換器を示し
ており、第１６図は管状の伝熱面ｌの内部を流れる流体
と外部を流れる流体との間で熱交換をするようにしたも
ので、管状の伝熱面１の軸線に直交するように円板状の
フィン２を取付けたものである。第１７図は平板状の伝
熱面３の手前側を流れる流体と向う側を流れる流体との
間で熱交換をするようにしたもので、平板状の伝熱面３
に直立させて短冊状のフィン４を取付けたものである。

このような第１６図、第１７図に示す熱交換器では、伝
熱面に多数のフィンを設けないと効率のよい熱交換が行
なえないため、コンパクトな装置にすることができず、
自然対流の流路を邪魔しないようにフィンの設計を行な
わなければならない制約があった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、多数のフィンを設けずに、効率のよい熱交
換ができるようにした、自然対流の伝達促進方法を提供
するものである。

すなわち、前述のように垂直な面の下端での熱伝達率が
大きくなる原因は、下端部に低温流体が流れ込むためて
あり、また、上方に行くにしたがって熱伝達率が低下す
るのは、加熱面によって流体が暖められて高温となり、
このため伝熱面が冷えにくくなるためである。したがつ
て、この暖められた流体を何らかの手段によって伝熱面
近くから排除し、代りに低温の流体を伝導面近くに持っ
てくれば熱伝導率は向上する。

本発明はかかる点を解決しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、伝熱面に沿って流れる流体に対面する流体
排除部材を前記伝熱面から突設し、前記流体の流れを排
除するようにしたことを特徴とする自然対流の伝達方法
並びに伝熱面に沿って流れる流体に対面する流体排除部
材を前記伝熱面から突設し、前記流体排除部材の中央部
を前記流体の流れの上流側へ向けて山形状に突出する形
状として前記流体排除部材の両側へ分流させるようにし
たことを特徴とする自然対流の伝熱促進方法である。

［作　用］ 伝熱面に沿って流れる例えば高温の流体は、流体排除部
材によった伝熱面から離れ、流体排除部材の裏側には例
えば低温の流体が入り込んできて伝熱面に沿って流れる
。又、流体排除部材が山形形状の場合は、例えば高温の
流体は流体排除部材の中央部からその両側に分れ、更に
伝熱面に沿って流れ、例えば低温の流体は流体排除部材
の反対面に入り込んで伝熱面に沿って流れる。

［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図、第２図に示すものはその一例で、伝熱面３を垂
直な平面にして、この伝熱面３の片面に傾斜流体排除板
５を設けるたものである。

第３図に示すように高温流体６は流体排除板５によって
排除され、該流体排除板５の上方には新たな低温流体が
流れ込んで熱伝導率を高める。

この流体排除板５は水平でもよい。

第４図、第５図は他の実施例で、垂直な伝熱面３に、中
央部を流体の流れの上流側である下方へ向けて突出させ
た流体排除部材７を突設し、伝熱面３に沿って流れる流
体に対して、流体排除部材７が対面するようにしている
。第４図、第５図の流体排除部材７は、Ｖ字状になるよ
うに中央部を山形に突出させたもので、図の下方から上
方へ流れる流体は、流体排除部材７の両側に分流して更
に上昇する。傾斜角αは４５°程度が適当で、流体排除
部材７の高さＨを低くしても流体が流体排除部材７を乗
り越えることなく下流に向って広がり、流体排除部材７
の背後には近辺の例えば低温の流体が伝熱面３上に流入
して熱伝達効率が向上し、第６図に示すように流体排除
部材７を設けない場合に比較して平均熱伝達率が高くな
る。

伝熱面３に突設する流体排除部材７は数を増加すること
によって伝熱効率を高くすることができ、第７図は伝熱
面３に多数突設した多数の流体排除部材が垂直方向では
交互に並べられたもの、第８図は水平、垂直方向に等間
隔で整列されたもの、第９図は不規則に設けたものを示
している。特に第８図の場合、流体排除部材７を高温伝
導率の素材で製作すると、それ自体がフィンの役割を果
たす。そして垂直のフィンに比べて同−表面積当たり多
くの伝熱面積がとれ、それ自身の熱伝達率も良くなる。

又、この伝熱面は高性能凝縮伝熱面としても使用可能と
なる。

又、流体排除部材７はＶ字状に限られるものではなく、
中央部が流体の流れの上流側へ向けて約形状に突出して
いる形状であればよく、第１０図は三角形状のもの、第
１１図は半円状のもの、第１２図は板体を半円形に曲げ
たもの、第１３図は半載した楕円形のもの、第１４図は
板体を半楕円形に曲げたもの、第１５図はＶ字状の両端
を上方に向けて曲げたものである。

［発明の効果］ この発明は、従来の自然対流の熱交換よりも熱伝達率が
向上し、コンパクトな熱交換器の設計が可能となり、複
数の熱源又は冷却源が１つの伝熱面に存在しても、それ
ぞれの熱源又は冷却源に対応して分流部材を設けること
により、効率よく熱交換を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は傾斜流体排除板を突設した伝熱面の正面図、第
２図は第１図の側面図、第３図は傾斜流体排除板を突設
した伝熱面の熱伝達率を示すグラフ、第４図は他の流体
排除部材を突設した伝熱面の正面図、第５図は第４図の
側面図、第６図はこの発明の方法による熱伝達率のグラ
フ、第７図ないし第９図は流体排除部材の配列を示す正
面図、第１０図ないし第１５図は流体排除部材の形状を
示す正面図、第１６図、第１７図は従来の熱交換器の部
分的な斜視図、第１８図は従来の垂直加熱面の説明図、
第１９図は第１８図の場合の熱伝達率の変化の説明図、
である。 １・・・伝熱面、　　２・・・フィン、　　　３・・・
伝熱面、４・・・フィン、　　５・・・流体排除板、６
・・・下側隅部、７・・・分流部材、ト・・高さ、　　
　α・・・傾斜角。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱面に沿って流れる流体に対面する流体排除部
   材を前記伝熱面から突設し、前記流体の流れを排除する
   ようにしたことを特徴とする自然対流の伝熱促進方法。
2. （２）伝熱面にそって流れる流体に対面する流体排除部
   材を前記伝熱面から突設し、前記流体排除部材の中央部
   を前記流体の流れの上流側へ向けて山形状に突出する形
   状として前記流体の流れを前記流体排除部材の両側へ分
   流させるようにしたことを特徴とする自然対流の伝熱促
   進方法。