KR100629283B1 - Heat Exchange Fin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어컨, 냉장고에 사용되는 열교환기의 핀에 다수 형성되는 슬릿을 경사각을 갖도록 형성함으로써, 열경계층 선단효과 및 난류 혼합효과를 극대화하고, 열교환 공기압의 강하를 최소화하여 전열성능을 극대화하도록 하는 열교환기 핀에 관한 것이다.The present invention forms a plurality of slits formed in the fin of the heat exchanger used in the air conditioner and the refrigerator to have an inclination angle, thereby maximizing the thermal boundary layer tip effect and the turbulent mixing effect, and minimizing the drop in the heat exchange air pressure to maximize the heat transfer performance. Relates to a heat exchanger fin.
종래 기술의 구조는 슬릿의 루프가 평평한 수평면상으로 이루어짐으로써, 공기가 수평이동ㆍ유도되기 때문에, 공기의 유동을 후류영역으로 유도,혼합하지 못하는 문제점이 있었다.In the prior art structure, since the loop of the slit is formed on a flat horizontal plane, since the air moves horizontally and induces, there is a problem in that the flow of air cannot be induced and mixed in the wake region.
본 발명은, 다수의 핀과 냉매관으로 구성되는 통상의 열교환기에 있어서,The present invention is a conventional heat exchanger composed of a plurality of fins and a refrigerant pipe,
상기 핀에 다수 형성되는 슬릿을 그 루프(Roof)를 열교환기 입구측의 유입공기 흐름에 대하여 소정의 앙각 α를 이루는 경사면으로 형성함을 특징으로 하는 것으로서, A plurality of slits are formed in the fins, and the loops are formed as inclined surfaces having a predetermined elevation angle α with respect to the inflow air flow at the inlet side of the heat exchanger.
상기 슬릿 루프의 경사각 α는 수평면 기준으로 5∼20°범위로 형성되고, 슬릿의 너비(w)와 높이(h)의 비는 1.5 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 것임.The inclination angle α of the slit loop is formed in a range of 5 to 20 ° based on a horizontal plane, and the ratio of the width w and the height h of the slit is formed to be 1.5 or more.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 열교환기의 구성도로서,1 is a block diagram of a heat exchanger according to the prior art,
a도는 일부 사시도,a is a partial perspective view,
b도는 a도의 A-A선 단면 일부 확대도.b is an enlarged view of a portion of section A-A in FIG.
도 2는 종래 기술에서의 공기의 유동상태를 보이는 작용 상태도.Figure 2 is an operational state diagram showing the flow of air in the prior art.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기 핀의 일부 발췌 사시도.3 is a partial perspective view of a heat exchanger fin according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 시선방향도로서,4 is a perspective view of FIG. 3;
a도는 정면도,a degree is the front view,
b도는 평면도,b is a plan view,
c도는 a도의 A-A선 단면도.Figure c is a cross-sectional view taken along the line A-A in Figure a.
도 5는 본 발명에 따른 공기의 유동상태를 보이는 작용 상태도.5 is an operational state diagram showing a flow state of air according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: 열교환기 2: 입구측 공기흐름1: heat exchanger 2: inlet air flow
3: 열경계층 4: 말굽와류3: heat boundary layer 4: horseshoe vortex
5; 유동박리선 10: 종래 기술의 핀(Fin)5; Liquid Peeler 10: Prior Art Fin
11: 슬릿 12: 핀베이스11: slit 12: pin base
13: 후류영역 20: 냉매관13: Wake zone 20: Refrigerant pipe
100: 본 발명의 핀 110: 핀베이스100:
120: 슬릿 121: 슬릿의 루프120: slit 121: loop of the slit
본 발명은 에어컨, 냉장고에 사용되는 열교환기 핀(Fin)구조에 관한 것으로서, 특히 핀에 다수 형성되는 슬릿을 경사각을 갖도록 형성함으로써,The present invention relates to a heat exchanger fin (Fin) structure used in air conditioners, refrigerators, in particular by forming a plurality of slits formed in the fin having an inclination angle,
열경계층 선단효과 및 난류 혼합효과를 극대화하고, 열교환 공기압의 강하를 최소화하여 전열성능을 극대화하도록 하는 열교환기 핀에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger fin that maximizes thermal boundary layer tip effect and turbulent mixing effect, and minimizes a drop in heat exchange air pressure to maximize heat transfer performance.
에어컨 또는 냉장고 등에는 열교환을 위한 유체가 흐르는 냉매관과, 이 냉매관을 관통삽입하는 다수의 열교환 핀(Fin)으로 이루어지는 열교환기가 구비되어 있다. An air conditioner or a refrigerator is provided with a heat exchanger which consists of a refrigerant pipe through which fluid for heat exchange flows, and a plurality of heat exchange fins through which the refrigerant pipe is inserted.
도 1은 이러한 열교환기의 구성도로서, a도는 사시도, b도는 a도의 A-A선 단면 일부 확대도이다.1 is a configuration diagram of such a heat exchanger, in which a is a perspective view, and b is an enlarged view of a portion of the cross section along the line A-A in FIG.
일반적인 열교환기(1)의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 핀(Fin)(10)이 서로 평행하게 일정 간격으로 배치되고, 핀베이스(12)에 수직하게 2열의 지그재그로 배열된 냉매가 흐르는 냉매관(20)이 확관되며,As shown in FIG. 1, a general heat exchanger 1 has a plurality of
각각의 핀(10) 상에 핀베이스(12)로부터 일정 높이의 평평한 다수의 슬릿(11)들이 구비되는데, On each
상기 슬릿(11)은, 냉매관(20) 좌우 대칭으로 유동방향에 수직하게 위치되는 슬릿1(11a)과, 냉매관(20) 전방의 유동 정체점 부근에서 냉매관측으로 발생하는 말굽형의 와류를 파쇄하기 위한 슬릿2(11b)와, 냉매관(20) 사이의 흐름을 균등하게 분배하는 슬릿3(11c)으로 형성된다.The
열교환기 입구측으로 흘러오는 일정온도의 공기흐름은 핀과 핀 사이를 흐르는 동안 열전달이 이루어지며 핀 전면부로 부터 점차 열경계층이 발달한다.The constant temperature air flow to the heat exchanger inlet heat transfers between the fins and the fins and the thermal boundary layer gradually develops from the fin front.
열경계층은 핀 전면부로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하며, 열전달계수 또한 거리의 반제곱으로 감소한다.The thermal boundary layer increases with increasing distance from the fin front, and the heat transfer coefficient also decreases with half the distance.
종래 기술의 구조는 슬릿을 적정위치에 만듦으로써, 열경계층을 파쇄하며, 이러한 열경계층 선단효과를 이용하는 평평한 슬릿들의 배열로 구성되어 있었다.The prior art structure consists of an array of flat slits that breaks the thermal boundary layer by making the slits in place, and utilizes the thermal boundary layer tip effect.
도 2는 종래 기술에서의 공기 유동상태를 보이는 작용상태도이다.2 is an operational state diagram showing an air flow state in the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 종래 기술은 슬릿의 루프가 평평한 수평면상으로 이루어짐으로써, 그 유동형태가 냉매관 전방의 유동정체점으로부터 냉매관 주위로 발생되는 말굽와류는 냉매관 주위를 흐르는 공기흐름을 냉매관 표면으로부터 떨어지게 하며, 이러한 유동박리현상 때문에 냉매관 후류영역에서는 열전달계수가 급격하게 감소된다.As shown in FIG. 2, the conventional technology is that the loop of the slit is formed on a flat horizontal plane, so that the horseshoe vortex whose flow form is generated around the refrigerant pipe from the flow stagnation point in front of the refrigerant pipe is the air flowing around the refrigerant pipe. The flow is separated from the surface of the coolant tube, and this flow separation causes a rapid decrease in the heat transfer coefficient in the downstream region of the coolant tube.
이러한 문제는 냉매관의 좌우측에 대칭으로 일정 높이의 수평으로 형성되는 다수의 슬릿이 유동방향에 수직하게 배열되고, 그 루프는 수평으로 형성되어, 공기의 유동을 후류영역으로 유도,혼합하지 못하기 때문이고, The problem is that a plurality of slits formed horizontally at a certain height symmetrically on the left and right sides of the refrigerant pipe are arranged perpendicular to the flow direction, and the loops are formed horizontally, so that the flow of air cannot be guided and mixed into the wake region. Because of
따라서 열교환효율이 저하되어 전열성능이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, there was a problem that the heat exchange efficiency is lowered and the heat transfer performance is lowered.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 에어컨, 냉장고 등에 사용되는 열교환기 핀(Fin)에 다수 형성되는 슬릿에 열경계층 선단 효과 및 난류혼합효과가 극대화되도록 하는 경사각을 부여함으로써,The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, to maximize the thermal boundary layer tip effect and turbulent mixing effect on the slit formed in a plurality of heat exchanger fin (Fin) used in air conditioners, refrigerators and the like. By giving the inclination angle,
핀 사이를 통과한 공기의 흐름을 원활하게 하여 유동손실에 따르는 열교환 공기압 강하를 최소화하도록 하고, 전열성능이 극대화되도록 하는 열교환기 핀을 제공함에 있다.
It is to provide a heat exchanger fin to smooth the flow of air passed between the fins to minimize the heat exchange air pressure drop due to the flow loss, and to maximize the heat transfer performance.
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 열교환기 핀은,Heat exchanger fin according to the present invention to achieve the above object,
다수의 슬릿이 형성되는 핀이 평행하게 소정 간격으로 다수 배치되고, 상기 각 핀에 직각으로 삽입되고, 내부에 냉매유체가 통과하는 냉매관을 공기의 통과방향에 대하여 직각방향으로 다수 배치한 열교환기에 있어서,A plurality of fins in which a plurality of slits are formed are arranged in parallel at predetermined intervals, inserted at right angles to each of the fins, and a plurality of refrigerant tubes through which refrigerant fluid passes through are arranged in a direction perpendicular to the passage direction of air. In
상기 핀에 다수 형성되는 슬릿은 그 루프(Roof)를 열교환기 입구측의 유입공기 흐름에 대하여 소정의 앙각(Angle of Attack) α를 이루는 경사면으로 형성함을 특징으로 하는 것으로서,A plurality of slits formed in the fin is characterized in that the loop (Roof) is formed in the inclined surface to form a predetermined angle (Angle of Attack) with respect to the inlet air flow on the heat exchanger inlet side,
상기 슬릿 루프의 경사각 α는 수평면 기준으로 5∼20°범위로 형성되고, 슬릿의 너비(w)와 높이(h)의 비는 1.5 이상으로 형성됨을 특징으로 한다.The inclination angle α of the slit loop is formed in a range of 5 to 20 ° based on the horizontal plane, and the ratio of the width w and the height h of the slit is formed to be 1.5 or more.
이하, 본 발명의 열교환기 핀에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the heat exchanger fin of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핀에 다수 형성된 슬릿 중 1개소부분을 발췌하여 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 각 시선방향도로서, a도는 정면도, b도는 평면도, c도는 a도의 A-A선 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기의 흐름을 도시한 것이다.3 is a perspective view showing an extract of one portion of a plurality of slits formed in the pin according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of Figure 3, a is a front view, b is a plan view, c FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. A, and FIG. 5 illustrates a flow of air according to the present invention.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기 핀은, As shown in Figure 3 to 5, the heat exchanger fin according to a preferred embodiment of the present invention,
다수의 슬릿이 형성되는 핀이 평행하게 소정 간격으로 다수 배치되고, 상기 각 핀에 직각으로 삽입되고, 내부에 냉매유체가 통과하는 냉매관(20)을 공기의 통과방향에 대하여 직각방향으로 다수 배치한 열교환기에 있어서,A plurality of fins in which a plurality of slits are formed are arranged in parallel at predetermined intervals, are inserted at right angles to each of the fins, and a plurality of
상기 핀(100)에 다수 형성되는 슬릿(120)은 그 루프(Roof)(121)를 열교환기 입구측의 유입공기 흐름(2)에 대하여 소정의 앙각(Angle of Attack) α를 이루는 경사면으로 형성하여 공기흐름을 핀베이스(110)쪽을 향하도록 한다.A plurality of
상기 슬릿 루프(121)의 경사각 α는, 과도한 경사각으로 인한 슬릿 루프(120)에서의 유동박리를 피하기 위하여, 수평면 기준으로 5∼20°범위로 형성되고, 슬릿(120)의 너비(w)와 높이(h)의 비는 유동공기압 강하를 감소시키기 위하여 w/h는 1.5 이상으로 형성하여, 전체높이를 낮추도록 함이 바람직하다.The inclination angle α of the
상기 슬릿(10)의 루프(121)는 상광 하협으로 형성됨이 바람직하다.The
상기한 구성에 따르는 본 발명의 작용상태를 살펴 본다.Look at the working state of the present invention according to the above configuration.
열교환기 핀(100)의 슬릿(120)에 경사각을 부여하되, 특히 슬릿의 루프(121)에 열교환기 입구측 공기흐름(2)에 대해 경사각을 갖도록 구성하여, 공기의 흐름을 핀베이스(110) 쪽으로 향하도록 유도함으로써, 핀(100) 사이를 통과하는 공기의 흐름을 유연하게 한다The inclination angle is given to the
따라서 열교환을 위한 공기흐름의 압력강하를 최소화시키고, 열교환이 보다 효율적으로 진행되도록 하는 동시에, 냉매관(20) 주위에 발생되는 말굽와류가 핀베이스면(110)으로 향하도록 하여, 유동박리현상을 방지하는 열경계층 선단 작용을 하며, 이에 따라 냉매관(20) 후방의 후류영역에서도 열교환이 효과적으로 이루어진다. Therefore, the pressure drop of the air flow for heat exchange is minimized, and the heat exchange proceeds more efficiently, and at the same time, the horseshoe vortex generated around the
또한, 상기 경사 형성된 슬릿(120)은, 공기흐름이 핀(100)을 지남에 따라 상대적으로 저온인 루프(121) 근처의 공기를 핀 표면의 공기와 혼합하여 열전달량을 증가시키며,In addition, the
슬릿(120)을 통과하는 공기흐름의 일부는 슬릿을 통하여 핀(100) 하부 표면에서의 열전달을 촉진시키고, 적층되어 있는 핀의 상부 루프(121)를 통한 유동공기와 혼합됨으로써, 핀 상하부의 공기흐름을 효과적으로 혼합하여 고른 열전달량 분포를 얻을 수 있다.Part of the airflow passing through the
한편, 상기 슬릿의 경사각 및 너비(w) 대 높이(h)의 비를 조정하여 열전달량과 슬릿에 의한 압력손실을 조절할 수 있다.On the other hand, by adjusting the inclination angle and the ratio of the width (w) to the height (h) of the slit can adjust the heat transfer amount and the pressure loss due to the slit.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 핀은, As described in detail above, the heat exchanger fin according to the present invention,
에어컨, 냉장고에 사용되는 열교환기 핀(Fin) 구조 및 배열에 있어서, 슬릿의 수를 증가시키지 않고도, 열경계층 선단효과 및 난류혼합효과가 극대화되도록 핀에 다수 형성되는 슬릿에 경사각을 부여함으로써,In the heat exchanger fin structure and arrangement used for air conditioners and refrigerators, by giving an inclination angle to a plurality of slits formed in the fins to maximize the thermal boundary layer tip effect and turbulent mixing effect without increasing the number of slits,
열교환 공기의 흐름을 원활하게 하여 열교환 유동 공기의 압력강하를 최소화하고, 냉각작용이 효과적으로 이루어지도록 하여, 전열성능을 극대화하도록 하는 잇점을 가진다.By smoothing the flow of the heat exchange air, the pressure drop of the heat exchange flow air is minimized, and the cooling action is effectively performed, thereby maximizing the heat transfer performance.
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