KR20100111807A - Air cooled a heat exchanger with improved heat transfer performance - Google Patents

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KR20100111807A
KR20100111807A KR1020090030197A KR20090030197A KR20100111807A KR 20100111807 A KR20100111807 A KR 20100111807A KR 1020090030197 A KR1020090030197 A KR 1020090030197A KR 20090030197 A KR20090030197 A KR 20090030197A KR 20100111807 A KR20100111807 A KR 20100111807A
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Abstract

PURPOSE: An air-cooled heat exchanger with improved heat transfer properties is provided to guide a part of cooled air flowing from a fan by installing cooled air converters in the corners of a diffuser. CONSTITUTION: An air-cooled heat exchanger with improved heat transfer properties comprises a bundle, a fan(12), a cooled air converter(18). Multiple pin tubes(11) are installed in the bundle. The fan is installed to be contiguous to the bundle. The cooled air converter is inclinedly installed inside a diffuser(15) installed between the pin tubes and the fan. One end of the cooled air converter is toward the inner center of the diffuser, and the other end is toward the outer side of the diffuser.

Description

열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기{Air cooled a heat exchanger with improved heat transfer performance}Air cooled a heat exchanger with improved heat transfer performance

본 발명은 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉각공기가 핀튜브에 골고루 분배되도록 하여서 열전달 성능을 향상시킨 공냉식 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to an air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance, and more particularly, to an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance by allowing the cooling air to be evenly distributed to the fin tube.

열교환기는 두 유체 사이에서 열을 교환하는 장치로서 대개 100개 혹은 그 이상의 튜브(Tube)로 만들어져 있다. 여기서 유체란 액체와 기체를 의미한다. 공냉식 열교환기는 튜브 안쪽에서는 고온의 액체가 흐르고 튜브 밖으로는 저온의 공기가 흐르면서 고온의 액체에서 열을 저온의 공기로 전달하는 장치이다. 즉 튜브 안쪽으로 흐르는 고온의 액체를 냉각시키기 위한 것이 열교환기의 목적인데, 문제는 공기쪽의 열전달계수가 액체쪽의 열전달계수에 비해 현저하게 작다는 것이다. Heat exchangers are devices that exchange heat between two fluids, usually made up of 100 or more tubes. Here, fluid means liquid and gas. An air-cooled heat exchanger is a device that transfers heat from a high temperature liquid to a low temperature air while hot liquid flows inside the tube and cold air flows outside the tube. That is, the purpose of the heat exchanger is to cool the hot liquid flowing inside the tube. The problem is that the heat transfer coefficient on the air side is significantly smaller than the heat transfer coefficient on the liquid side.

유체가 열교환기의 튜브 표면을 지날 때 유체와 튜브 표면 사이에 열전달량은 다음 식으로 표시된다. When the fluid passes through the tube surface of the heat exchanger, the heat transfer between the fluid and the tube surface is expressed by the following equation.

Figure 112009021048930-PAT00001
Figure 112009021048930-PAT00001

위 식에서 q는 열전달량 [W]이고, h는 대류열전달계수(Convective heat transfer coefficient) [W/m2K]이며, A는 튜브의 표면적 [m2]이고, Twall는 튜브의 표면 온도이며, Tfluid는 액체 혹은 공기의 온도이다. 예를 들어 공기가 3.3 m/s 정도의 빠른 속도로 튜브 밖으로 흐를때 공기쪽에서의 대류열전달계수(hair)는 약 50 W/m2K인데 비해 액체가 튜브 안쪽으로 흐를때 튜브 안쪽에서의 대류열전달계수(hliquid)는 약 7,000 W/m2K이다.Where q is the heat transfer [W], h is the convective heat transfer coefficient [W / m 2 K], A is the surface area of the tube [m 2 ], and T wall is the surface temperature of the tube T fluid is the liquid or air temperature. For example, when air flows out of a tube at a high speed of about 3.3 m / s, the convective heat transfer coefficient (h air ) on the air side is about 50 W / m 2 K. The heat transfer coefficient (h liquid ) is about 7,000 W / m 2 K.

이처럼 공냉식 열교환기의 작동에서 공기쪽에서의 대류 열전달계수가 액체쪽에서의 값보다 현저하게 작은데, 이는 공기쪽에서의 열전달 성능이 전체 공냉식열 교환기의 성능을 좌우한다는 것을 의미한다. 따라서 공기쪽에서의 열전달 성능을 향상시키기 위해 공기쪽의 튜브의 표면적(A)을 증가시킴으로서 공기쪽과 액체쪽에서 열전달량이 대충 균형을 이루도록 하기위해 튜브 바깥 쪽에 핀을 붙힌 튜브를 핀튜브(Finned tube)라고 부른다. 상용화된 핀튜브에서 핀사이의 간격은 대략 3.5 mm 이다.As such, the convective heat transfer coefficient on the air side is significantly less than the value on the liquid side in the operation of the air cooled heat exchanger, which means that the heat transfer performance on the air side governs the performance of the entire air cooled heat exchanger. Therefore, a finned tube is called a finned tube to increase the surface area (A) of the tube on the air side to improve heat transfer performance on the air side. Call. The distance between the fins in commercially available fin tubes is approximately 3.5 mm.

공냉식 열교환기에서는 이처럼 공기쪽의 대류 열전달을 향상시키기 위해 핀튜브를 사용하는것이 일반화되어 있다. 가장 많이 쓰이는 핀튜브는 튜브직경 정도의 크기의 핀을 튜브 바깥 쪽에 용접하거나 혹은 튜브 바깥 쪽 표면에 작은 홈(Groove)을 파서 핀을 그 속에 끼워넣기도 한다. In air-cooled heat exchangers, it is common to use fin tubes to improve air-side convective heat transfer. The most common fin tube is a tube diameter of about the size of the tube welded to the outside of the tube, or a small groove (groove) in the outer surface of the tube to insert the pin into it.

도 1은 공냉식 열교환기에 사용되는 두개의 중요한 구성요소인 핀튜브(1)와 팬(3)을 보여주고 있다. 약 100개의 핀튜브(1)를 양쪽 끝에 매니폴드를 이용하여 고정시킨 직사각형 구조를 번들(2)이라고 부른다. 공냉식 열교환기의 기본 구조는 대개 두개의 번들(2)이 두개의 팬(3)위에 얹어져 있는 것이 일반이다. 또는 두개의 번들(2)이 아래에 위치하고 두개의 팬(3)이 번들(2) 위에 위치한 구조도 있다. 전자는 팬(3)이 냉각공기를 핀튜브(1) 사이로 밀어내는 방법(Blower type)이고, 후자는 팬(3)이 냉각공기를 핀튜브(1) 사이로 끌어 올리는 방법(Suction type)인데, 주로 전자의 방법이 많이 사용되고 있다. 1 shows two important components, a fin tube 1 and a fan 3, used in an air cooled heat exchanger. The rectangular structure in which about 100 fin tubes 1 are fixed at both ends using a manifold is called a bundle 2. The basic structure of an air cooled heat exchanger is usually that two bundles (2) are mounted on two fans (3). Alternatively, two bundles 2 may be disposed below and two fans 3 may be disposed above the bundles 2. The former is a method in which the fan 3 pushes the cooling air between the fin tubes 1 (Blower type), and the latter is a method in which the fan 3 pulls the cooling air between the fin tubes 1 (Suction type). The former method is used a lot.

도 2는 핀튜브(1)들이 회전축(4) 및 팬블레이드(5)로 이루어진 팬(3) 위에 얹어져 있는 모습을 보인 평면도이고, 도 3은 핀튜브(1)들이 팬(3) 위에 얹어져 있는 모습을 보인 측면도이다. 도 3에서, 오른쪽과 왼쪽에 굵은 점선들은 팬(3)과 핀튜브(1)를 지지하기 위한 구조물(7)을 나타낸다. 특히 핀튜브(1) 아래에 있는 가는 점선들은 번들(2) 안에서 핀튜브(1)를 올려 놓기위한 핀튜브지지대(8)를 나타낸다. 팬(3)에서 나오는 냉각공기는 확산기(6)가 있음에도 불구하고 옆으로 확산되어 나가지 않고 위로 곧바로 올라간다. FIG. 2 is a plan view showing the fin tubes 1 mounted on the fan 3 composed of the rotating shaft 4 and the fan blades 5, and FIG. 3 is the fin tubes 1 mounted on the fan 3; It is a side view showing the figure. In FIG. 3, the thick dotted lines on the right and left side show the structure 7 for supporting the fan 3 and the fin tube 1. In particular, the thin dotted lines under the fin tube 1 indicate the fin tube support 8 for placing the fin tube 1 in the bundle 2. The cooling air exiting the fan 3 rises straight up without spreading to the side despite the presence of the diffuser 6.

그 이유는 팬(3)에서 나오는 냉각공기의 유속이 약 3.3 m/s정도로 크고, 또 공기가 직선으로 위로 올라가는데 아무런 장애가 없기 때문에 당연히 위로 올라간다. 도 3은 핀튜브(1)의 측면 부분에 냉각공기가 충분히 지나가지 못함을 보여주고 있다. The reason is that the flow rate of the cooling air from the fan 3 is about 3.3 m / s, and the air flows upward naturally because there is no obstacle to the air going straight up. Figure 3 shows that the cooling air does not pass sufficiently to the side portion of the fin tube (1).

도 4는 핀튜브(1)를 두개의 팬(3) 위에 얹져 놓은 상태를 보인 개략적 평면도로써, 팬(3) 주위의 네 귀퉁이에 냉각공기가 충분히 흐르지 못하고 있음을 보여 준다. 도 4에서 공기가 충분히 흐르지 못하고 있는 부분은 음영(shade)로 표시되어 있다. 도 4에서 번들(2) 두개의 크기는 폭이 6.4 m, 길이가 12.8 m로, 핀튜브(1)가 위치한 번들(2)의 단면적은 82 m2이다. 냉각공기를 불어내는 팬블레이드(5) 직경은 약 4.6 m이고 냉각공기가 나가는 팬(3)의 면적은 팬(3) 중앙에 위치한 모터와 헙 캡(Hub Cab)의 면적을 제외하면 30.6 m2이다. 즉 냉각공기가 곧바로 위로 올라간다고 가정했을 경우, 30.6/82 = 0.37이므로, 공냉식 열교환기에 사용되는 핀튜브(1) 전체에 약 37% 정도에만 냉각공기가 충분히 흐르고 있고, 약 63%의 핀튜브(1)에는 냉각공기가 제대로 흐르고 있지 않다는 결론이다. FIG. 4 is a schematic plan view showing a fin tube 1 mounted on two fans 3, showing that cooling air is not sufficiently flowing at four corners around the fan 3. In FIG. 4, portions where air is not sufficiently flowing are indicated by shades. In FIG. 4, the size of the two bundles 2 is 6.4 m in width and 12.8 m in length, and the cross-sectional area of the bundle 2 in which the fin tube 1 is located is 82 m 2 . The diameter of the fan blades (5) blowing the cooling air is about 4.6 m and the area of the fan (3) where the cooling air exits is 30.6 m 2 except for the area of the motor and hub cab located in the center of the fan (3). to be. That is, if it is assumed that the cooling air immediately rises, since 30.6 / 82 = 0.37, only about 37% of the cooling air flows sufficiently in the entire fin tube 1 used in the air-cooled heat exchanger, and about 63% of fin tube (1 ), The cooling air is not flowing properly.

도 5는 두 팬(3)들의 귀퉁이들이 서로 만나는 부분, 즉 핀튜브(1)의 중앙부분에는 냉각공기가 충분치 않아서 핀튜브(1)에서 냉각공기로 열전달이 제대로 일어나지 않고, 그로 인해 핀튜브(1)의 중앙부분이 과열되는 상황을 지적하고 있다. 5 shows that the corners of the two fans 3 meet each other, that is, there is not enough cooling air in the center of the fin tube 1 so that heat transfer from the fin tube 1 to the cooling air does not occur properly. The central part of 1) indicates the situation of overheating.

특히 공냉식 열교환기가 고온, 고압의 액체로 부터 열을 제거하는데 사용될 경우, 이 부분에 위치한 핀튜브(1)들이 설계값 이상으로 지나치게 과열되어, 핀튜브(1)들이 설계값 이상으로 팽창할 수 있다. 이 부분의 핀튜브(1)들의 지나친 팽창으로 인해 양쪽 매니폴드에 지나친 팽창응력이 가해지게 되어 매니폴드에 금 (Crack)이 가게 되며 긍극적으로 매니폴드에서 고온, 고압의 액체가 누설되는 문제가 발생된다. 이런 점들을 고려할 때 핀튜브(1) 중앙부분에 냉각공기가 충분히 흐르게 할 필요가 있다. In particular, when air-cooled heat exchangers are used to remove heat from high-temperature, high-pressure liquids, the fin tubes 1 located in this section may overheat beyond their design values, causing the fin tubes 1 to expand beyond their design values. . Excessive expansion of the fin tubes (1) in this part causes excessive expansion stress on both manifolds, causing cracks in the manifolds, and ultimately high temperature and high pressure liquid leakage from the manifolds. Is generated. Considering these points, it is necessary to allow sufficient cooling air to flow through the center of the fin tube 1.

반면에 매니폴드에 연결되어 있는 핀튜브(1)의 양쪽 끝 부분에서는 냉각공기가 충분히 공급되지 않을 경우에도, 핀튜브(1)에서 매니폴드로의 열전도를 통해 핀 튜브(1)의 온도가 핀튜브(1) 중간부분처럼 많이 상승하지는 않는다. 따라서 과열 문제는 없지만 핀튜브(1) 끝 부분에도 냉각공기가 충분히 흐르게 하여 열전달 성능을 향상 시키는 것이 바람직하다.On the other hand, even when cooling air is not sufficiently supplied at both ends of the fin tube 1 connected to the manifold, the temperature of the fin tube 1 is increased by heat conduction from the fin tube 1 to the manifold. It does not rise as much as the middle of the tube (1). Therefore, there is no problem of overheating, but it is preferable to allow sufficient cooling air to flow through the end of the fin tube 1 to improve heat transfer performance.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 팬에서 핀튜브 측으로 송풍되는 냉각공기가 확산기 내에서 균일하게 확산되도록 하여서 핀튜브에 균일하게 분배시킬 수 있도록 한 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide an air-cooled heat exchanger having an improved heat transfer performance so that the cooling air blown from the fan to the fin tube side can be uniformly distributed in the diffuser to distribute it uniformly to the fin tube. have.

본 발명의 다른 목적은, 핀튜브의 중앙 부분이 과열되어서 손상되는 것을 방지시키도록 한 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance to prevent the central portion of the fin tube from being overheated and damaged.

본 발명의 또 다른 목적은, 냉각공기전향장치가 확산기에 견고히 설치되도록 한 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance in which a cooling air deflector is installed firmly in a diffuser.

본 발명의 또 다른 목적은, 보강대가 냉각공기의 흐름을 방해하지 않도록 한 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance such that the reinforcing rod does not disturb the flow of cooling air.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기는, 다수의 핀튜브들이 설치된 번들과, 번들에 인접하도록 설치되어서 냉각공기가 번들의 핀튜브들을 통과하도록 하여서 열교환이 이루어지도록 하는 팬이 구비된 공냉식 열교환기에 있어서, 핀튜브들 측으로 흐르는 냉각공기가 핀튜브들에 균일하게 흐르도록 하여서 냉각공기의 열전달 성능을 향상시키도록 핀튜브들과 팬 사이에 설치된 확산기의 내부에, 냉각공기전향장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance includes a bundle having a plurality of fin tubes installed thereon and a fan installed adjacent to the bundle to allow cooling air to pass through the bundle fin tubes so that heat exchange is performed. In the air-cooled heat exchanger provided, cooling air deflection inside the diffuser installed between the fin tubes and the fan to improve the heat transfer performance of the cooling air by allowing the cooling air flowing to the fin tubes to flow uniformly to the fin tubes. The device is characterized in that the installation.

본 발명 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 다른 특징은, 냉각공기전 향장치는, 일단이 확산기의 내부 중앙측을 향하고 타단이 확산기의 외측 둘레를 향하도록 확산기 내부에 경사지게 설치되어서, 팬에 의해 송풍되는 냉각공기 중 일부가 확산기의 개방부 둘레 측으로 유도되도록 된다.Another feature of the air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention is that the cooling air deflector is inclined inside the diffuser such that one end faces the inner center side of the diffuser and the other end faces the outer circumference of the diffuser, thereby blowing by a fan. Some of the cooling air that is to be led to the side around the opening of the diffuser.

본 발명 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 또 다른 특징은, 냉각공기전향장치는, 하나의 팬에 설치된 하나의 확산기 내부에 방사상으로 네 개가 설치되어서, 냉각공기의 일부가 확산기의 네 모서리 부분으로 유도되도록 된다.Another feature of the air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention is that the cooling air deflector has four radially installed inside one diffuser installed in one fan, so that a part of the cooling air is directed to four corner portions of the diffuser. To be possible.

본 발명 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 또 다른 특징은, 냉각공기가 배출되는 확산기의 외측에, 확산기의 내부에 설치되는 냉각공기전향장치를 지지하도록 보강대가 설치된다.Another feature of the air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention is that a reinforcing rod is installed to support a cooling air deflector installed inside the diffuser on the outside of the diffuser through which cooling air is discharged.

본 발명 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 또 다른 특징은, 보강대는, 냉각공기의 흐름을 방해하지 않도록 원형 파이프 형상으로 이루어진다.Another feature of the air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention is that the reinforcing table has a circular pipe shape so as not to disturb the flow of cooling air.

이상에서와 같은 본 발명은, 확산기 내부의 네 귀퉁이 부분에 냉각공기전향장치가 설치되어 있으며, 이에 따라 팬에 의해 송풍되는 냉각공기 중 일부가 확산기의 네 귀퉁이 측으로 유도된다. 따라서 핀튜브는 팬의 단면적에 투영되는 핀튜브의 대응부분은 물론이고, 팬의 단면적에 투영되지 않은 핀튜브의 네 귀퉁이 부분에도 냉각공기가 송풍된다. 그러므로 핀튜브의 전체에 냉각공기가 균일하게 흐르게 되므로 공냉식 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.In the present invention as described above, a cooling air deflecting device is installed at four corners of the inside of the diffuser, whereby some of the cooling air blown by the fan is led to the four corners of the diffuser. Accordingly, the fin tube is blown not only with the corresponding portion of the fin tube projected on the cross section of the fan, but also by the cooling air at the four corners of the fin tube not projected on the cross section of the fan. Therefore, since the cooling air flows uniformly throughout the fin tube, the performance of the air-cooled heat exchanger can be improved.

또한, 확산기의 외측에는 보강대가 설치되어 있으며 확산기 내부에 설치된 냉각공기전향장치가 이 보강대에 의해 지지되어 있다. 따라서 냉각공기전향장치가 보강대에 의해 견고히 지지되므로 본 발명의 공냉식 열교환기를 장기간 사용하여도 냉각공기전향장치가 확산기로부터 이탈되지 않는다.In addition, a reinforcement stand is provided outside the diffuser, and a cooling air deflector installed inside the diffuser is supported by the reinforcement stand. Therefore, since the cooling air deflector is firmly supported by the reinforcing rod, the cooling air deflecting device does not escape from the diffuser even when the air-cooled heat exchanger of the present invention is used for a long time.

본 발명의 보강대는, 원형파이프 형상으로 이루어지며 확산기의 외측에 X자 형태로 설치되어 있다. 이와 같이 설치된 원형파이프 형태의 보강대는 냉각공기의 흐름을 방해하지 않으며, 이로 인한 냉각공기의 압력강하가 거의 발생되지 않는다.The reinforcing rod of the present invention has a circular pipe shape and is provided in an X shape on the outside of the diffuser. The circular pipe-shaped reinforcement bar installed as described above does not disturb the flow of cooling air, and thus the pressure drop of the cooling air is hardly generated.

냉각공기전향장치의 외측 단부 모서리 부분은 둥글게 라운딩처리되어 있다. 따라서 냉각공기가 냉각공기전향장치에 의해 네 귀퉁이 부분으로 안내된 후 냉각공기전향장치의 라운딩된 모서리 부위를 지나게 될 때에 날카로운 모서리 부분을 지날 때보다 진동 및 소음이 감소된다.The outer edge of the cooling air deflector is rounded. Therefore, when the cooling air is guided to the four corners by the cooling air deflector and passes through the rounded corner of the cooling air deflector, vibration and noise are reduced than when passing the sharp edge part.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 6a 및 도 6b는 각각의 팬들에 설치된 확산기의 내부에 방사상으로 네개의 냉각공기전향장치가 설치된 상태를 보인 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 개략적 측면도 및 그 평면도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 다른 실시예를 보인 개략적 측면도 및 그 평면도이다. 도 8은 냉각공기의 일부가 팬의 네 모서리 방향으로 흐르는 상태를 보인 개략적 평면도이고, 도 9는 팬에 의해 송풍되는 냉각공기가 핀튜브 전체에 균일하게 송풍되는 상태를 보인 개략적 측면도이다.6A and 6B are schematic side and plan views of an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention showing four cooling air deflectors installed radially inside a diffuser installed in each fan. 7b is a schematic side view and a plan view showing another embodiment of an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention. 8 is a schematic plan view showing a part of the cooling air flowing in the four corners of the fan, Figure 9 is a schematic side view showing a state in which the cooling air blown by the fan is uniformly blown through the entire fin tube.

도 6a 및 도 6b는 각각의 팬들에 설치된 확산기의 내부에 방사상으로 네개의 냉각공기전향장치가 설치된 상태를 보인 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 개략적 측면도 및 그 평면도로써, 이러한 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기는, 팬(12) 상부에 냉각공기 확산기(15)가 설치되어 있다. 확산기(15)는 팬(12)측의 둘레보다 외측의 둘레가 더 넓도록 형성되어 있다. 6A and 6B are schematic side views and plan views of an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance in which four cooling air deflectors are installed radially inside a diffuser installed in each of the fans. The air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance is provided with a cooling air diffuser (15) above the fan (12). The diffuser 15 is formed so that the outer periphery is wider than the periphery on the fan 12 side.

이 확산기(15)의 내부에는 냉각공기전향장치(18)가 설치되어 있다. 이 냉각공기전향장치(18)는, 핀튜브(11)와 팬(12) 사이의 확산기(15) 내부에 설치되어서, 핀튜브(11)들 측으로 흐르는 냉각공기가 핀튜브(11)들에 균일하게 흐르도록 하여 냉각공기의 열전달 성능을 향상시키도록 한다.Inside the diffuser 15, a cooling air deflector 18 is provided. The cooling air deflector 18 is installed inside the diffuser 15 between the fin tube 11 and the fan 12 so that the cooling air flowing to the fin tubes 11 is uniform to the fin tubes 11. Flow to improve the heat transfer performance of the cooling air.

이러한 냉각공기전향장치(18)는, 일단이 확산기(15)의 내부 중앙측을 향하고 타단이 확산기(15)의 외측 둘레를 향하도록 확산기(15) 내부에 경사지게 설치된다. 따라서 팬(12)에 의해 송풍되는 냉각공기 중 일부가 냉각공기전향장치(18)에 의해 확산기(15)의 귀퉁이 측으로 유도된다. The cooling air deflector 18 is inclined in the diffuser 15 so that one end faces the inner center side of the diffuser 15 and the other end faces the outer circumference of the diffuser 15. Therefore, some of the cooling air blown by the fan 12 is led to the corner of the diffuser 15 by the cooling air deflector 18.

냉각공기전향장치(18)는, 하나의 팬(12)에 설치된 하나의 확산기(15) 내부에 방사상으로 네 개가 설치되어서, 냉각공기의 일부가 확산기(15)의 네 모서리 부분으로 유도되도록 한다.The cooling air deflector 18 is radially provided inside the one diffuser 15 installed in one fan 12 so that a part of the cooling air is led to the four corner portions of the diffuser 15.

이러한 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기는, 확산기(15) 내부의 네 귀퉁이 부분에 냉각공기전향장치(18)가 설치되어 있으며, 이에 따라 팬(12)에 의해 송풍되는 냉각공기 중 일부가 확산기(15)의 네 귀퉁이 측으로 유도된다. The air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention has a cooling air deflector 18 installed at four corners of the diffuser 15, and thus, some of the cooling air blown by the fan 12 is diffuser. It is directed to the four corners of (15).

따라서 핀튜브(11)는 팬(12)의 단면적에 투영되는 핀튜브(11)의 대응부분은 물론이고, 팬(12)의 단면적에 투영되지 않은 핀튜브(11)의 네 귀퉁이 부분에도 냉각공기가 송풍된다. 그러므로 핀튜브(11)의 전체에 냉각공기가 균일하게 흐르게 되므로 공냉식 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the fin tube 11 is cooled not only at the corresponding portion of the fin tube 11 projected on the cross-sectional area of the fan 12 but also at the four corners of the fin tube 11 not projected on the cross-sectional area of the fan 12. Is blown. Therefore, since the cooling air flows uniformly throughout the fin tube 11, the performance of the air-cooled heat exchanger can be improved.

한편, 냉각공기전향장치(18)의 외측 단부 모서리 부분은 둥글게 라운딩처리되어 있다. 따라서 냉각공기가 냉각공기전향장치(18)에 의해 네 귀퉁이 부분으로 안내된 후 냉각공기전향장치(18)의 라운딩된 모서리 부위를 지나게 될 때에 날카로운 모서리 부분을 지날 때보다 진동 및 소음이 감소된다.On the other hand, the outer edge portion of the cooling air deflector 18 is rounded. Thus, when the cooling air is guided to the four corners by the cooling air deflector 18 and passes through the rounded corner of the cooling air deflector 18, vibration and noise are reduced than when passing through the sharp edge part.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 다른 실시예를 보인 개략적 측면도 및 그 평면도로써, 팬(12)의 상부에는 확산기(15)가 설치되어 있고, 냉각공기가 배출되는 확산기(15)의 외측에는 확산기(15)의 내부에 설치되는 냉각공기전향장치(18)를 지지하도록 보강대(19)가 설치되어 있다. 이 보강대(19)는, 냉각공기의 흐름을 방해하지 않도록 원형 파이프 형상으로 이루어진다.7a and 7b is a schematic side view and a plan view showing another embodiment of the air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance of the present invention, the diffuser 15 is installed on the top of the fan 12, the cooling air is discharged On the outside of the diffuser 15, a reinforcing table 19 is provided to support the cooling air deflector 18 provided inside the diffuser 15. The reinforcement 19 is formed in a circular pipe shape so as not to disturb the flow of cooling air.

이러한 본 발명은, 냉각공기전향장치(18)가 보강대(19)에 의해 견고히 지지되므로 본 발명의 공냉식 열교환기를 장기간 사용하여도 냉각공기전향장치(18)가 확산기(15)로부터 이탈되지 않는다.In the present invention, since the cooling air deflecting device 18 is firmly supported by the reinforcing table 19, the cooling air deflecting device 18 does not detach from the diffuser 15 even when using the air-cooled heat exchanger of the present invention for a long time.

또한 본 발명의 보강대(19)는, 원형파이프 형상으로 이루어지며 확산기(15)의 외측에 X자 형태로 설치되어 있다. 이와 같이 설치된 원형파이프 형태의 보강 대(19)는 냉각공기의 흐름을 방해하지 않으며, 이로 인한 냉각공기의 압력강하가 거의 발생되지 않는다.Further, the reinforcing table 19 of the present invention has a circular pipe shape and is provided in an X shape on the outside of the diffuser 15. The circular pipe-shaped reinforcement stand 19 installed as described above does not disturb the flow of the cooling air, and thus the pressure drop of the cooling air is hardly generated.

도 8은 확산기(15)의 내부에 냉각공기전향장치(18)를 설치한 결과, 냉각공기의 일부가 팬(12)의 네 귀퉁이 쪽으로 흘러나가는 모습을 보여 주고 있다. 이와 같이 냉각공기전향장치에 의해 냉각공기가 확산기(15)의 개방부 전체로 고르게 확산된다.FIG. 8 shows that a part of the cooling air flows toward the four corners of the fan 12 as a result of the installation of the cooling air deflector 18 inside the diffuser 15. As such, the cooling air deflecting device spreads the cooling air evenly through the entire opening of the diffuser 15.

도 9는 팬(12)에 의해 송풍되는 냉각공기가 핀튜브(11) 전체에 균일하게 송풍되는 상태를 보인 개략적 측면도로써, 이는, 회전축(13)과 팬블레이드(14)로 이루어진 팬(12)이 구비되고 그 상부에는 확산기(15)가 설치되어 있다. 이 확산기(15)의 내부에는 본 발명의 특징에 따라 냉각공기전향장치(18)가 설치되어 있고, 확산기(15)의 상부에는 냉각공기전향장치(18)를 지지하도록 보강대(19)가 설치되어 있다.FIG. 9 is a schematic side view illustrating a state in which cooling air blown by the fan 12 is uniformly blown through the entire fin tube 11, which includes a fan 12 including a rotating shaft 13 and a fan blade 14. Is provided, and the diffuser 15 is provided in the upper part. The diffuser 15 is provided with a cooling air deflector 18 according to the characteristics of the present invention, and a reinforcement 19 is provided on the upper part of the diffuser 15 to support the cooling air deflector 18. have.

확산기(15)의 상부에는 핀튜브(11)가 설치되어 있다. 팬(12) 및 핀튜브(11)들의 둘레에는 이들을 지지하도록 구조물(16)이 설치되며, 이 구조물(16)에는 핀튜브(11)들을 지지하도록 핀튜브지지대(17)가 설치된다.The fin tube 11 is provided above the diffuser 15. A structure 16 is installed around the fan 12 and the fin tubes 11 to support them, and the structure 16 is provided with a fin tube support 17 to support the fin tubes 11.

이러한 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기는, 팬(12)에 의해 냉각공기가 송풍되면 일부의 냉각공기가 냉각공기전향장치(18)에 의해 확산기(15)의 네 귀퉁이로 유도된다. 따라서 송풍되는 냉각공기는 확산기(15)의 개방부 전체 로 고르게 확산되며, 이에 따라 핀튜브(11) 전체에 고르게 공급된다. 그러므로 핀튜브(11)의 전체에 냉각공기가 균일하게 흐르게 되므로 공냉식 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.In the air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention, when cooling air is blown by the fan 12, a part of the cooling air is led to the four corners of the diffuser 15 by the cooling air deflector 18. Therefore, the cooling air to be blown is evenly spread throughout the opening of the diffuser 15, and thus evenly supplied to the entire fin tube (11). Therefore, since the cooling air flows uniformly throughout the fin tube 11, the performance of the air-cooled heat exchanger can be improved.

상술한 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기는, 확산기(15) 내부에 팬(12)의 네 귀퉁이에 냉각공기전향장치(18)를 부착하여 냉각공기의 불균일한 분배를 수정할 수 있다. 현재 사용되고 있는 대부분의 공냉식 열교환기에서는 핀튜브(11) 전체의 약 37% 정도만 냉각공기가 충분히 흐르고 있고, 약 63%의 핀튜브(11)에는 냉각공기가 제대로 흐르지 않고 있다. 이 때문에 본 발명의 냉각공기전향장치(18)를 이용하여 냉각공기의 흐름을 균일하게 수정할 경우 상당한 공냉식 열교환기 성능 향상 효과를 기대할 수 있다.The air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance of the present invention described above may fix a non-uniform distribution of cooling air by attaching a cooling air deflector 18 to four corners of the fan 12 inside the diffuser 15. In most of the air-cooled heat exchangers currently used, only about 37% of the fin tube 11 is sufficiently cooled air, and about 63% of the fin tube 11 is not properly cooled. For this reason, when the flow of cooling air is uniformly modified using the cooling air deflector 18 of the present invention, a significant air cooling type heat exchanger performance improvement effect can be expected.

공냉식 열교환기 성능향상의 효과를 계량적으로 결정하기 위해서는 팬(12)에서 나오는 공기의 유량을 고려해야 한다. 우선 현재 사용되고 있는 팬(12)을 현재 사용 조건과 동일하게 200rpm으로 팬(12)을 회전시킬 경우, 냉각공기가 약 3.3 m/s의 유속으로 핀튜브(11)의 37%에 집중적으로 접촉되다. 이때 대류열전달계수 값이 레이놀즈 수의 0.68승에 비례하기 때문에 그 상대 대류열전달계수 값이 2.25가 된다. In order to quantitatively determine the effect of improving the performance of the air-cooled heat exchanger, the flow rate of air from the fan 12 must be considered. First, when the fan 12 is rotated at 200 rpm with the current fan 12 being used under the same conditions of use, cooling air is intensively contacted with 37% of the fin tube 11 at a flow rate of about 3.3 m / s. . Since the value of convective heat transfer coefficient is proportional to the 0.68 power of Reynolds number, the relative convective heat transfer coefficient is 2.25.

동일한 팬(12)을 사용하여, 냉각공기가 냉각공기전향장치(18)를 경유하여 핀튜브(11) 전체에 균일하게 분배될 경우, 핀튜브(11)를 지나가는 냉각공기의 유속은 1.22 m/s로 감소하게 되고 상대 대류열전달계수 값은 1.145로 감소한다. 그러나 냉 각공기와 접촉하는 핀튜브(11)의 면적이 63%나 증가했기 때문에 공냉식 열교환기 성능은 증가된다.Using the same fan 12, when cooling air is uniformly distributed throughout the fin tube 11 via the cooling air deflector 18, the flow rate of the cooling air passing through the fin tube 11 is 1.22 m / It decreases to s and the relative convective heat transfer coefficient decreases to 1.145. However, since the area of the fin tube 11 in contact with the cooling air is increased by 63%, the performance of the air-cooled heat exchanger is increased.

공냉식 열교환기 성능향상의 효과를 계량적으로 결정하기 위해, 둘째로 현재 사용되고 있는 팬(12)과 동일한 팬(12)을 사용하지만 회전수를 50% 증가시켰을 경우를 생각해 볼 수 있다. 대개 팬(12)에서 나오는 공기의 유량은 팬(12)의 회전수에 비례한다. 즉 팬(12)의 실제 크기를 변하지 않고서도 회전수를 증가시킴으로 냉각공기의 유량을 더 증가시킬 수 있다. 본 발명의 냉각공기전향장치(18)에 의해 냉각공기와 접촉하는 핀튜브(11)의 면적이 63% 증가한 것을 고려할 때, 팬(12)의 회전속도를 증가시킬 경우, 본 발명에 의한 공냉식 열교환기 성능은 팬(12)의 회전속도 증가에 비례하여서 대폭 증가될 것이다.In order to quantitatively determine the effect of improving the performance of the air-cooled heat exchanger, a second case may be considered in which the same fan 12 is used as the fan 12 currently used, but the rotation speed is increased by 50%. Usually the flow rate of air exiting the fan 12 is proportional to the number of revolutions of the fan 12. That is, the flow rate of the cooling air can be further increased by increasing the rotation speed without changing the actual size of the fan 12. Considering that the area of the fin tube 11 in contact with the cooling air is increased by 63% by the cooling air deflector 18 of the present invention, when the rotational speed of the fan 12 is increased, the air-cooled heat exchanger according to the present invention is used. The performance will be greatly increased in proportion to the increase in the rotational speed of the fan 12.

도 1은 종래 공냉식 열교환기의 주요 구성요소인 핀튜브와 두 개의 팬들을 보인 개략적 평면도1 is a schematic plan view showing a fin tube and two fans as main components of a conventional air-cooled heat exchanger;

도 2는 두 개의 팬들 위에 핀튜브가 설치된 상태를 보인 종래 공냉식 열교환기의 개략적 평면도2 is a schematic plan view of a conventional air-cooled heat exchanger showing a fin tube installed on two fans;

도 3은 팬의 상부에 핀튜브가 설치된 상태를 보인 종래 공냉식 열교환기의 개략적 측면도Figure 3 is a schematic side view of a conventional air-cooled heat exchanger showing a state in which the fin tube is installed on the top of the fan

도 4는 두 개의 팬들 상부에 핀튜브가 설치된 상태로 송풍되어서, 팬 둘레의 네 모서리 부분에 대응되는 핀튜브에 냉각공기가 충분히 흐르지 못하는 상태를 보인 종래 공냉식 열교환기의 개략적 평면도FIG. 4 is a schematic plan view of a conventional air-cooled heat exchanger in which cooling air is not sufficiently flowed in a fin tube corresponding to four corners of a fan by blowing a fin tube installed on two fans.

도 5는 두 팬들의 인접한 두 모서리 부위인 핀튜브의 중앙 부분에 냉각공기가 충분히 공급되지 못하는 상태를 보인 종래 공냉식 열교환기의 개략적 평면도5 is a schematic plan view of a conventional air-cooled heat exchanger showing a state in which cooling air is not sufficiently supplied to a central portion of a fin tube, which is adjacent two corner portions of two fans.

도 6a 및 도 6b는 각각의 팬들에 설치된 확산기의 내부에 방사상으로 네개의 냉각공기전향장치가 설치된 상태를 보인 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 개략적 측면도 및 그 평면도6A and 6B are a schematic side view and a plan view of an air-cooled heat exchanger having improved heat transfer performance according to the present invention, in which four cooling air deflectors are installed radially inside a diffuser installed in each fan.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기의 다른 실시예를 보인 개략적 측면도 및 그 평면도7a and 7b is a schematic side view and a plan view showing another embodiment of the air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance of the present invention

도 8은 냉각공기의 일부가 팬의 네 모서리 방향으로 흐르는 상태를 보인 개략적 평면도8 is a schematic plan view showing a part of cooling air flowing in four corners of a fan;

도 9는 팬에 의해 송풍되는 냉각공기가 핀튜브 전체에 균일하게 송풍되는 상 태를 보인 개략적 측면도9 is a schematic side view showing a state in which cooling air blown by a fan is uniformly blown through the entire fin tube.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11 : 핀튜브 12 : 팬11: fin tube 12: fan

13 : 회전축 14 : 팬블레이드13: rotating shaft 14: fan blade

15 : 확산기 16 : 구조물15 diffuser 16 structure

17 : 핀튜브지지대 18 : 냉각공기전향장치17: fin tube support 18: cooling air deflector

19 : 보강대19: reinforcement

Claims (5)

다수의 핀튜브들이 설치된 번들과, 번들에 인접하도록 설치되어서 냉각공기가 번들의 핀튜브들을 통과하도록 하여서 열교환이 이루어지도록 하는 팬이 구비된 공냉식 열교환기에 있어서,In an air-cooled heat exchanger having a bundle having a plurality of fin tubes, and a fan installed adjacent to the bundle to allow the cooling air to pass through the bundle fin tubes so that heat exchange takes place, 핀튜브(11)들 측으로 흐르는 냉각공기가 핀튜브(11)들에 균일하게 흐르도록 하여서 냉각공기의 열전달 성능을 향상시키도록 핀튜브(11)들과 팬(12) 사이에 설치된 확산기의 내부에, 냉각공기전향장치(18)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기.Inside the diffuser installed between the fin tubes 11 and the fan 12 to ensure that the cooling air flowing to the fin tubes 11 flows uniformly in the fin tubes 11 to improve the heat transfer performance of the cooling air. , Air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance, characterized in that the cooling air deflector 18 is installed. 제1항에 있어서, 냉각공기전향장치(18)는,The method of claim 1, wherein the cooling air deflector 18, 일단이 확산기(15)의 내부 중앙측을 향하고 타단이 확산기(15)의 외측 둘레를 향하도록 확산기(15) 내부에 경사지게 설치되어서, 팬(12)에 의해 송풍되는 냉각공기 중 일부가 확산기(15)의 개방부 둘레 측으로 유도되도록 된 것을 특징으로 하는 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기. One end of the diffuser 15 is inclined inside the diffuser 15 such that the other end faces toward the inner central side of the diffuser 15 and the other end faces the outer circumference of the diffuser 15 so that some of the cooling air blown by the fan 12 is diffuser 15. Air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance, characterized in that it is guided to the circumferential side of the opening. 제1항에 있어서, 냉각공기전향장치(18)는,The method of claim 1, wherein the cooling air deflector 18, 하나의 팬(12)에 설치된 하나의 확산기(15) 내부에 방사상으로 네 개가 설치되어서, 냉각공기의 일부가 확산기(15)의 네 모서리 부분으로 유도되도록 된 것을 특징으로 하는 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기.Four radially installed inside one diffuser 15 installed in one fan 12, so that a part of the cooling air is guided to the four corners of the diffuser 15, air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance group. 제1항에 있어서, 냉각공기가 배출되는 확산기(15)의 외측에,The method of claim 1, wherein the outside of the diffuser 15 through which cooling air is discharged, 확산기(15)의 내부에 설치되는 냉각공기전향장치(18)를 지지하도록 보강대(19)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기.Air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance, characterized in that the reinforcement 19 is installed to support the cooling air deflector (18) installed in the diffuser (15). 제4항에 있어서, 보강대(19)는,The reinforcement stand 19 according to claim 4, 냉각공기의 흐름을 방해하지 않도록 원형 파이프 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전달 성능이 향상된 공냉식 열교환기.Air-cooled heat exchanger with improved heat transfer performance, characterized in that the circular pipe shape so as not to disturb the flow of cooling air.
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