KR0150726B1 - 열교환기의 핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스버너(3)로의 가스회로에 삽입된 가스량조절밸브(22)와, 상기 가스버너(3)에 의하여 가열되는 열교환기(1)와, 이 열교환기(1)에 연이어 설치된 배기통로(21)를 구비하는 열교환장치에 관한 것으로서, 배기통으로서 사용할 수 있는 재료의 종류제한을 적게 할 수 있도록 함과 아울러, 배기구 근방에 위치하는 건물의 벽면이나 구축물이 배출되는 연소배기에 의하여 열적 손상을 받지 않도록 하는 것을 그 과제로 한다. 그 구성은, 열교환기(1)에서 배출된 연소배기의 온도를 검지하는 배기온도센서(S)와, 적정배기온도를 기억하는 적정온도기억수단과, 상기 적정온도기억수단과 상기 배기온도센서(S)가 출력하는온도를 비교하여 후자의 온도가 전자의 온도이상인 경우에는 과열신호를 출력하는 온도비교기(60)와, 상기 온도비교기(60)에서 상기 과열신호가 소실될 때까지 가스량조절밸브(22)의 열림도(P)를 좁히는 밸브제어회로(23)를 구비한 것이다.

Description

열교환기의 핀

제1도는 일반적인 핀튜브형 열교환기의 사시도.

제2도는 종래 열교환기로서,

(a)는 형상도.

(b)는 (a)의 A-A부 단면도.

제3도는 본 발명 열교환기핀의 형상도.

제4도는 제3도의 B부 상세도.

제5도는 제3도의 B부 정면도.

제6도는 제4도의 C-C부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 열교환기핀 102 : 전열관

103 : 주슬릿 104 : 슬릿

105 : 보조슬릿

본 발명은 열교환기의 핀에 관한 것으로서 특히 핀면상에 전열면적을 늘려주어 열전달율을 증가시키고 기류의 난류화를 촉진하도록 슬릿을 일정형상으로 가공하는 것이다.

종래 핀튜브형 열교환기는 제1도에서와 같이 U밴드에 의해 서로 접속된 구리등의 전열관(2)과 알루미늄등의 핀(1)으로 이루어지고, 상기 전열관(2)의 내부를 통과하는 유체와 핀(1) 사이에 화살표시 방향으로 유입하는 공기가 열교환을 행하는 구조를 가지고 있었다.

이때 기류의 속도는 매우 낮아서 가정용의 경우 대략 0.5∼1.5m/s을 유지한다. 따라서 낮은 속도에서 열전달을 증가시키기 위하여 핀면상에 전열면적을 늘리고 기류의 난류화를 촉진할수 있도록 제2도에서와 같이 핀면상에 슬릿(3)형상을 가공하여 대처하고 있는 실정이다.

그러나 전열면의 무한정 확대는 물리적 한계가 존재하며 성능중 기타 여러측면에 핀튜브형 열교환기의 중요한 과제가 되고있다.

제2도에서 보듯이 종래 열교환기의 핀형상은 판상핀의 전열관(2)과 전열관(2) 사이의 핀면상에 일정간격과 일정크기의 동일한 슬릿형상(3)을 기류의 유입방향에 대해 절개하여 일으키고, 핀 기판에서의 높이를 동일하게 형성시킨것이 특징인데, 이러한 슬릿형상은 온도경계층의 발달을 저지하며 경계층 선단효과를 극대화하기 위한 것이다.

특히 제2도에서 보듯이 전열관 뒤에 발생되는 사영역(A)의 크기를 줄이는것이 열전달향상에 기여하므로 이를 줄이는 노력이 필요하다.

그러나 종래 슬릿형상은 전체의 슬릿각부가 모두 일치하고 있어 슬릿(3)을 통과한 후에도 기류방향이 변하지 않아 난류화가 이루어지지 않으며 사영역(A) 또한 커질 우려가 있어 유효 전열면적이 감소하였다. 또한, 슬릿형상(3)의 길이가 같아서 슬릿 각부가 기류방향에 대해 중첩되고 흐름에 대한 저항이 집중되며 불균일한 유속 분포를 갖는다.

결과적으로 종래의 슬릿형상은 인접하는 슬릿의 길이와 각부가 기류방향에 대해 동일하거나 일치하고 있어서 슬릿(3) 통과후에도 난류화가 촉진되지 않으며 각부의 중첩으로 인한 저항의 집중이 우려되고, 슬릿의 설치로 인한 유동면적의 축소를 유속이 증가함으로서 슬릿이 없는 부분과의 속도분포가 불균일하게 되었다.

전열관(2) 방향으로 유입되는 기류에 대해서도 전열관과 1차열교환 이외에는 기류변화(난류화)의 영향을 받지않기 때문에 열전달 능력이 매우 떨어지게 되고 이를 보완하기 위해 전열관(2) 주위에 슬릿(3)을 과다하게 설치할 경우에는 기류의 유동에 장애를 주어 열교환기 전후에서의 압력손실이 크게 발생하며 열교환기 자체의 유동소음이 커지게 되는등의 문제점이 발생하였다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 핀의 상, 하부에 교대로 돌출되는 슬릿의 전단부와 후단부에 각각 기류의 저항집중현상을 막도록 2개 분할되어 형성된 슬릿과, 전열관의 좌우측으로 유입되는 기류의 난류를 촉진하도록 전단부와 후단부의 좌우측에 각각 보조슬릿을 구비함으로서, 전열면적 증가에 의한 열전달율을 향상시켜주고 기류의 난류화를 촉진하도록 하는데 목적이 있다.

본 발명을 제3도내지 제6도에 의하여 설명한다.

전열관(102) 사이의 유입되는 기류의 난류를 촉진하도록 핀(101)의 상, 하부에 교대로 돌출되는 주슬릿(103) 구조에 있어서, 기류의 유입방향인 전단부(1열)와 유출방향인 후단부(6열)에는 기류의 저항집중현상을 막도록 각각 2개로 분할된 슬릿 (104)이 형성되고, 전열관(102)의 좌우측 코너부에는 이곳으로 유입되는 기류의 난류를 촉진하도록 각각 보조슬릿(105)을 형성하였다.

이와같이 구성되는 본 발명의 슬릿구조(103, 104, 105)는 핀(101)의 상부와 하부로 돌출되어 있으므로 전단부와 후단부의 슬릿(104)은 각각 상부 또는 하부로 유동하는 기류에 대해 난류촉진과 균일유속, 그리고 저항집중현상을 완화시키는 등의 역할을 수행하게 된다.

그리고 전열관(102)을 중심으로 하여 기류유입 및 유출부의 좌,우측면(관과 관사이의 슬릿이 가공된 부분)에 전열관으로 유입되는 기류방향에 대해 심각형 형상의 보조슬릿(105)이 형성됨으로, 전단부인 기류의 유입부에서는 기류의 난류를 촉진하여 전열관(102)에서의 열전달 능력을 향상시키고 후단부인 유출부에서는 가능한 사영역을 최소화 하게 된다.

특히, 삼각형 형상의 보조슬릿(105)은 기류의 복잡한 유입에 대해 기류의 부딪힘이 없이 저항을 최소화 함으로서 소음저감과 압력손실을 줄이는데 크게 기여할수 있다.

즉, 기존의 슬릿형상이 전열관부분의 난류촉진에는 무관한 구조로 설계되어있는 반면 본 발명에서는 전열관(102) 정면으로 유입되는 기류의 난류촉진을 위하여 좌우에 별도의 보조슬릿(105)이 설치되었으며, 이 슬릿의 설치로 인한 압력손실이나 소음저감을 극복하기 위하여 슬릿을 삼각형 형상으로 설치함으로 기류의 부딪힘에 대해 유연한 흐름이 되도록 하였고 후단에 설치한 보조슬릿(105)은 제2열의 난류화 뿐만 아니라 전열관(102) 후단의 사(死)영역의 최소화에 작용함으로써 열전달과 소음을 동시에 해결할수가 있다.

특히 삼각형의 보조슬릿(105)은 각부가 연결되어 있어 슬릿을 여러개 설치했을때의 경계층 선단효과를 작은 면적에서 얻을수가 있어서 경제적이다.

그리고 본 발명의 핀형상은 거의 동일한 크기의 슬릿으로 구성되어 있어서 금형제료와 연마가 쉬워 제조비를 최소한으로 줄일수가 있으며 간단한 형상으로도 복잡한 형상의 슬릿을 설치했을때와 동일한 효과를 얻을수가 있다.

이와같은 본 발명은 전단부와 후단부의 슬릿을 2개로 나누어 설치함으로서 난류를 촉진하고, 기류의 흐름을 분산시켜서 저항의 집중현상을 방지하며 기류의 불균일유속을 완화시킬 수 있는 발명이다.

Claims (2)

1. 유입되는 기류의 난류를 촉진하도록 핀(101)의 상, 하부에 교대로 돌출되는 주슬릿(103)의 전단부와 후단부에 각각 기류의 저항집중현상을 막도록 분할되어 형성된 슬릿(104)과, 전열관(102)의 좌우측으로 유입되는 기류의 난류를 촉진하도록 전단부와 후단부의 좌우측에 각각 보조슬릿(105)을 구비한 것을 특징으로 하는 열교환기의 핀.
2. 제1항에 있어서, 보조슬릿(105)은 유입되는 기류의 저항을 최소화 하도록 삼각형상으로 구비한것을 특징으로 하는 열교환기의 핀.