KR19990047285A - 핀-튜브형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀-튜브형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 로우간의 핀 패턴을 다르게 형성한 것으로서, 공기측 압력손실의 저감 및 전체 열교환기의 성능을 향상시키는 데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 핀을 관통하는 다수의 전열관이 공기유입측과 수직을 이루는 열교환기에 있어서, 상기 전열관 사이의 핀 상에는 핀 중심축을 기준으로 공기 유입측에 루버가 형성되고, 공기 유출측에는 슬릿이 형성된 것에 관한 것이다.

Description

핀-튜브형 열교환기

본 발명은 핀 튜브형 열교환기에 관한 것으로서, 특히 공기측 압력손실을 저감하는 것에 관한 것이다.

일반적인 핀-튜브형 열교환기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉매(열매)가 흐르는 다수의 전열관(1)과, 상기 전열관(1)에 수직으로 삽입되며 공기의 흐름을 안내하여 열교환 면적을 넓혀주는 다수의 핀(2)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 핀-튜브형 열교환기는 전열관(1) 내부를 흐르는 냉매(열매)와 외부공기간의 열교환 작용을 통해 열을 얻거나 빼앗기게 된다.

이러한 열교환 작용을 위해서는 전열관(1)과 핀(2)의 재질이 열이 잘 전달되는 재질이어야 하고, 또한 전열관(1) 내부의 압력을 견디기 위해서는 튼튼해야 하며, 제품의 수명을 연장시키기 위해서는 냉매(열매)에 부식되지 않아야 한다.

결국 이러한 열전달 능력 및 내압성, 부식성을 고려하여 구리재질로 된 전열관(1)과, 알루미늄재질로 된 핀(2)을 구성하게 된다.

도 2는 핀 표면의 형상을 나타낸 것으로서, 핀(2)의 표면에 공기측 열전달계수를 향상시키기 위해 슬릿(3)을 형성되어 공기의 난류현상을 유발시켜 전열효과를 증가시키게 되어 있다.

그러나 이러한 종래의 핀-튜브형 열교환기는 도 2에 도시된 바와같이, 핀 표면에 슬릿을 형성하므로서, 전열성능은 증가되나 공기측의 압력손실이 상당히 커지게 되어, 공기 조화기 등에 장착되어 사용될 때 팬의 부하가 커지고, 소음도 커지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 로우간의 핀 패턴을 다르게 형성한 것으로서, 공기측 압력손실의 저감 및 전체 열교환기의 성능을 향상시키는 데 목적이 있다.

도 1 은 종래 핀-튜브형 열교환기 구성도

도 2 는 종래 핀 상세도

도 3 은 본 발명에 의한 핀 상세도

도 4 는 본 발명의 루버 형상도

도 5 는 본 발명의 슬릿 형상도

도 6 은 본 발명의 구성에 의한 효과 그래프

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 전열관 102 : 핀

103 : 루버 104: 슬릿

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 핀-튜브형 열교환기 핀 표면의 상세도로서, 열교환기는 냉매(열매)가 흐르는 다수의 전열관(101)과, 상기 전열관(101)에 수직으로 삽입되며 공기의 흐름을 안내하여 열교환 면적을 넓혀주는 다수의 핀(102)으로 구성되며, 상기 공기 유입측인 1열의 핀(102)에는 전열관(101) 사이를 잇는 중심선에 대칭되게 루버(103)를 수직으로 배열하여 형성하고, 공기 토출측인 2열에는 전열관(101) 사이를 잇는 중심선에 대칭되게 슬릿(104)을 공기가 유입되는 방향과 수직이 되게 형성된다.

또한, 상기 슬릿(104)의 수를 2-1-1-1-2-3으로 하여 공기의 열경계층을 없애도록 구성하였다.

이와같이 구성된 핀-튜브형 열교환기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 루버(103)의 형상도로서, 루버(103)는 핀(102) 기판에 대해 θ의 각도로 상,하로 절곡되어 있고, θ의 각도는 25。∼ 45。 사이가 되도록 하여 공기가 이 사이를 유동하여 핀(102)과 공기 사이의 열교환을 하도록 형성되어 있다.

도 5는 슬릿(104)의 형상도로서, 공기가 들어오는 방향에서 전열관(101)과 가까운 슬릿(104)의 형성각도(ψ1)를 0。∼ 50。 사이로 하여 공기가 가능한 전열관(101) 방향으로 많이 접촉하도록 하여 열적성능을 높이게 하고 또한, 슬릿(104) 내부의 형성각도(ø3)는 90。 로 하여 공기의 압력강하를 줄이도록 하였다.

그리고, 공기가 나가는 방향에서 전열관(101)과 가까운 슬릿(104)의 형성각도(ø2)는 50。∼ 80。 이 되도록하여 공기의 국소속도를 증가시켜 열전달 향상을 높이도록 하였고 또한, 슬릿(104) 내부의 각도는 90。 이며, 슬릿(104)의 높이(h)는 핀피치의 2/3로서 핀 사이를 3등분하여 공기와의 접촉면적을 높이도록 하였다.

도 6은 상기 구성에 의한 효과를 나타낸 것으로, 열전달 능력과 압력강하에 대한 영향을 동시에 나타낸 그래프로서, 본 발명의 핀이 종래의 핀보다 약 10%정도 높게 나타난다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공기가 들어오는 방향의 루버에 의해 공기의 압력강하가 줄어들어 팬의 부하가 감소하고, 공기가 나가는 방향의 슬릿에 의한 난류 촉진으로 공기 혼합 효과에 의해 열전달 능력을 향상시킨다.

또한, 증발기 사용시 물질전달이 큰 공기가 들어오는 쪽에서의 응축수 배출이 용이한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 핀을 관통하는 다수의 전열관이 공기유입측과 수직을 이루는 열교환기에 있어서,

   상기 전열관 사이의 핀 상에는 핀 중심축을 기준으로 공기 유입측에 루버가 형성되고, 공기 유출측에는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿은 공기 유입방향과 공기 유입측의 양끝단이 이루는 각을 ψ상기 유출측의 양끝단과 공기 유출방향이 이루는 각을 ψ2라 할때 ψ1≤ψ2 을 만족함을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 루버가 핀면과 이루는 각도를 θ라 하면 25。≤ θ ≤ 45。 인 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 슬릿의 공기 유입측 양단이 공기 유입방향과 이루는 각 ψ1이 0。≤ ψ1 ≤ 50。 이고, 공기 유출방향과 이루는 각 ψ2가 50。≤ ψ2 ≤ 80。 인 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿의 높이는 핀피치의 2/3로 형성된 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿이 공기 유입측으로 부터 2-1-1-1-2-3순으로 형성된 것을 특징으로 하는 핀-튜브형 열교환기.