KR20160042182A - Tube for a heat exchanger - Google Patents

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KR20160042182A
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훌리아나 라파엘
로렌조 마누엘
가르시아 곤잘레스 살바도르
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보그워너 에미션스 시스템스 스페인, 에스.엘.유.
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Abstract

The present invention relates to a tube for a heat exchanger, which has an area having dimples according to a certain pattern to increase the degree of heat exchange while lowering a pressure drop. The tube for a heat exchanger according to the present invention is especially beneficial to heat exchangers for an exhaust gas recirculation (EGR) system. Moreover, the present invention is beneficial to environment as the efficiency of the heat exchangers designed to use the tube is increased.

Description

열교환기용 튜브{Tube for a heat exchanger}Tube for a heat exchanger

본 발명은 압력강하가 낮으면서 열교환율을 증가시키도록 소정의 패턴에 따른 딤플들을 가지는 영역을 포함하는 열교환기용 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a tube for a heat exchanger comprising an area having dimples according to a predetermined pattern so as to increase the heat exchange rate while the pressure drop is low.

열교환기들은, 두 유체들의 혼합을 방지하는 교환표면을 통과하는 2개의 유체들 사이에서 열전달을 증진시키는 장치들이다. 전달된 열의 양은 교환표면에 비례하고 또한 단위면적당 교환율에 비례한다.Heat exchangers are devices that promote heat transfer between two fluids passing through an exchange surface that prevents mixing of two fluids. The amount of heat transferred is proportional to the exchange surface and is also proportional to the exchange rate per unit area.

상기 단위면적당 열교환율은 주로 상기 열교환 표면 주변의 유동조건들과 유체 성질에 따른다. 대류 열전달 매커니즘들이 확산 열전달 매커니즘들보다 훨씬 효과적이라는 것을 고려하면, 기술분야에서 사용되는 해법들은 교환표면 부근에서 대류를 촉진하는 것을 추구한다.The heat exchange rate per unit area mainly depends on flow conditions and fluid properties around the heat exchange surface. Considering that the convection heat transfer mechanisms are much more effective than the diffusion heat transfer mechanisms, the solutions used in the art seek to promote convection near the exchange surface.

교환표면 부근에서 대류를 증가시키기 위한 방법들 중의 하나는 핀(fin)들을 사용하는 것이다. 가장 널리 사용되는 핀들은 상기 표면에서 나오는 플레이트들의 형태의 돌기들이다. 핀들은 상기 교환표면 부근에서의 상기 유동 흐름에 대해 이중효과를 갖는데, 제1효과는 상기 핀의 양측들에 있는 면적에 더하여 상기 핀이 생기는 면적을 제외하고 상기 교환표면이 동일하게 유지하기 때문에 유체와 접촉하는 유효표면의 증가이고, 제2효과는 상기 교환표면 부근에서의 난류의 증가이다.One of the ways to increase convection near the exchange surface is to use fins. The most widely used pins are protrusions in the form of plates emerging from the surface. The fins have a dual effect on the flow flow in the vicinity of the exchange surface, with the first effect being that in addition to the area on both sides of the pin, the exchange surface remains the same except for the area in which the pin occurs, And the second effect is an increase in turbulence near the exchange surface.

난류의 증가는, 작은 특성 직경(characteristic diameter)을 가진 보텍스(vortices)의 발생이 상기 교환표면 부근과 상기 주 유동이 위치한 곳에서 멀리 떨어진 영역들 사이에서 질량 교환을 촉진하는 이동구조들을 생성하기 때문에, 대류효과들을 높이고 최종적으로 상기 교환표면과 상기 유체 사이에서 대류 열수송을 증가시키는 결과가 된다.The increase in turbulence results in the generation of vortices with small characteristic diameters creating moving structures that facilitate mass exchange between regions near the exchange surface and away from where the main flow is located , Which results in increasing convective effects and ultimately increasing convective heat transfer between the exchange surface and the fluid.

이러한 명확한 이점은 열교환이 증가하지만 압력강하 또한 증가하는 문제점을 갖는다. 상기 열교환 면적이 제1유체가 통과하여 흘러가는 튜브들에 의하여 형성되고 열교환하며 다음으로 쉘에 수용되는 제2유체에 상기 튜브들이 잠길 때, 압력강하는 쉘 유입구와 출구 사이 및 튜브 유입구와 출구 사이에서 발생한다.This clear advantage has the problem of increasing heat exchange but also increasing pressure drop. The heat exchange area is formed by the tubes passing through the first fluid and is heat exchanged, and then when the tubes are immersed in a second fluid contained in the shell, a pressure drop is generated between the shell inlet and the outlet and between the tube inlet and outlet Lt; / RTI >

높은 압력강하는 더 높은 추진에너지를 필요로 한다. 압력강하는 열교환율과 함께 열교환기의 전체 효율 정도를 구축할 수 있게 한다. 그러므로 효과적인 열교환기는 높은 열교환율 뿐만 아니라 낮은 압력강하를 필요로 한다.High pressure drop requires higher propulsion energy. The pressure drop makes it possible to establish the overall efficiency of the heat exchanger with the heat exchange rate. An effective heat exchanger therefore requires a low pressure drop as well as a high heat exchange rate.

높은 열교환율은 일 예로서 특정한 열교환 요건들을 위한 교환 표면을 수용하기 위해 필요한 용적을 감소할 수 있게 한다. The high heat exchange rate, as an example, makes it possible to reduce the volume required to accommodate the exchange surface for specific heat exchange requirements.

핀들을 사용하는 열교환기들용 특정 경우의 튜브들은, 기술분야에 알려진 하이브리드 튜브들, 핀 및 튜브 또는 핀 및 플레이트와 같은 것들이다. 하이브리드 튜브들은 판금에 의하여 형성된 튜브들이고 그 형태는 평면 형태, 즉 그것의 단면에 따른 형태이고, 각각 굽은 부분들에 의하여 측면으로 폐쇄된 두 개의 평행한 평면 부분들을 갖는다.Certain types of tubes for heat exchangers using pins are hybrid tubes, pins and tubes, or pins and plates known in the art. Hybrid tubes are tubes formed by sheet metal, the shape of which is a planar shape, that is, a shape along its cross-section, with two parallel planar portions that are laterally closed by curved portions.

평면 형태를 가진 이러한 튜브들의 내부는 핀들을 형성하는 여러 개의 밴드(bends)들을 구비한 시트에 의해 형성된 제2부분을 갖고, 이 시트는 두 개의 평면 표면들 사이에 끼인다.The interior of these tubes having a planar shape has a second portion formed by a sheet with several bends forming the fins, the sheet being sandwiched between two planar surfaces.

그러한 튜브는 교환율에 관하여 매우 효과적이나 내부 시트의 열팽창 효과에 의한 특정 문제들을 갖는데, 일 예로서, 이러한 팽창이 응력을 생성하는 면적들에서 피로를 유발할 수 있다. 이는 튜브박음 면적, 예로서 상기 내부 부분의 팽창이 상기 박음에 의하여 제한되는 부분의 경우이다.Such tubes are very effective with regard to exchange rates but have certain problems due to the thermal expansion effect of the inner sheet, for example, such expansion can cause fatigue in the areas that produce stress. This is the case for the tube stitching area, for example where the expansion of the inner part is limited by the staking.

그러한 튜브들에 대한 대안은 그 면들의 적어도 하나에 딤플들을 포함하는 평면 형태를 갖는 튜브이다. 딤플들은 그만큼 콤팩트해질 수 없고 동일한 정도까지 교환영역을 증가시킬 수 없기 때문에 핀들만큼 효과적이지 않으나, 상기에 나타낸 팽창 문제들을 갖지 않고 튜브 강성을 증가시키는 이점이 있다.An alternative to such tubes is a tube having a planar shape that includes dimples on at least one of its faces. The dimples are not as effective as the pins because they can not be as compact and can not increase the exchange area to the same degree, but have the advantage of increasing the tube stiffness without having the expansion problems shown above.

그러한 튜브들을 제조하는 일반적인 방법은 상기 튜브가 폐쇄될 때까지 종방향을 따라 차후에 구부러지는 인발 판금을 토대로 한다. 상기 튜브는 일 예로서 서로 마주하는 모서리들을 결합하는 종방향으로 연장되는 용접 비드(bead)에 의하여 폐쇄된다.A common method of manufacturing such tubes is based on a draw sheet that is subsequently bent along the longitudinal direction until the tube is closed. The tube is closed by a longitudinally extending weld bead which, in one example, joins the opposing edges.

딤플들의 존재는 난류를 증가시키고 그 때문에 열전달률도 증가된다. 열교환율을 증가시키는 다양한 딤플 패턴들을 갖는 딤플들에 의하여 형성된 평평한 튜브들이 알려져 있다.The presence of dimples increases the turbulence and therefore the heat transfer rate. Flat tubes formed by dimples with various dimple patterns increasing the heat exchange rate are known.

또한 상류에 위치한 딤플들의 영향에 의한 유량 편차들을 고려하기 위해 하류에서 변형된 패턴들도 알려져 있다. 그렇지만, 동일한 몰드가 튜브의 전체 길이를 따라 타출에 사용될 수 없고, 또는 상기 튜브를 얻기 위하여 시트 타출 작동이 진행되면서 딤플들의 깊이를 변형하는 액추에이터들이 기계들에서 필요하기 때문에, 그와 같은 패턴들은 상기 튜브 제조를 어렵게 한다.Patterns deformed downstream are also known to account for flow deviations due to the influence of the upstream dimples. However, since the same mold can not be used for ejection along the entire length of the tube, or because actuators are needed in the machines to deform the depth of the dimples as the sheet-laying operation proceeds to obtain the tube, Making tube manufacturing difficult.

이러한 패턴들은 열전달률을 증가시키지만, 또한 압력강하도 증가시킨다.These patterns increase the heat transfer rate, but also increase the pressure drop.

본 발명은, 높은 열교환율과 낮은 압력강하를 결합한 딤플 패턴을 사용하여 상기에 특정된 문제점들을 극복할 수 있도록 열전달률을 증가시키기 위해 딤플들을 포함하는 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a tube comprising dimples for increasing the heat transfer rate so as to overcome the problems specified above by using a dimple pattern which combines a high heat exchange rate and a low pressure drop.

본 발명은 압력강하가 낮으면서 열교환율을 증가시키도록 소정의 패턴에 따른 딤플들을 가지는 영역을 포함하는 열교환기용 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a tube for a heat exchanger comprising an area having dimples according to a predetermined pattern so as to increase the heat exchange rate while the pressure drop is low.

배기가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation) 시스템들용 열교환기들에서 본 발명에 따른 열교환용 튜브를 사용하면, 특히 이롭다. 본 발명은 또한 디자인된 열교환기들의 효율을 증가시키기 때문에 환경에 이로운 것으로 간주된다.Particularly advantageous is the use of the heat exchange tubes according to the invention in heat exchangers for exhaust gas recirculation (EGR) systems. The present invention is also considered to be beneficial to the environment because it increases the efficiency of the designed heat exchangers.

본 발명에 따른 열교환용 튜브는, 제1필수적 평면 및 상기 제1면과 평행하며 상기 제1면으로부터 간격을 둔 제2필수적 평면을 포함하는 평평화된 형태를 가진 튜브이다. 그러므로 상기 튜브의 평평화된 형태는 서로 평행하게 배치된 상기 제1평면 및 제2평면의 존재와, 양면들은 측벽들에 의해 연결되는 것에 의하여 이해되어야 하다. 상기 측벽들은 임의의 형태를 가질 수 있으나, 대부분의 공통의 실시예들은 상기 튜브의 단면에 따라 반원 부분에서의 형태를 사용한다.A heat exchange tube according to the present invention is a flattened tube having a first essential plane and a second essential plane parallel to the first surface and spaced from the first surface. Therefore, the flattened shape of the tube should be understood by the presence of the first plane and the second plane arranged parallel to each other, and both sides being connected by the side walls. The sidewalls may have any shape, but most common embodiments use a shape in the semicircular portion along the cross-section of the tube.

적어도 일 면은 상기 튜브의 종방향축 X-X'을 따라 반복되는 패턴에 따라 형태화된 복수 개의 딤플들을 갖는다. 상기 튜브의 종방향은 상기 튜브의 준선이 연장되는 방향이다.At least one side has a plurality of dimples shaped according to a pattern repeated along the longitudinal axis X-X 'of the tube. The longitudinal direction of the tube is the direction in which the dichroic line of the tube extends.

상기 패턴은 상기 평면의 폭을 커버하는 복수 개의 그룹들의 딤플 정렬에 의하여 형태화 된다. 상기 딤플들은, 타출(stamping)이 과도한 잔류 응력들을 생성하지 않도록 하기 위하여 또는 변형이 상기 시트를 약화시키지 않도록 하기 위하여 통상적으로 루트(root)에 필릿(fillet) 반경을 갖는다. 상기 필릿 반경은 다른 딤플들 또는 상기 튜브의 벽들 사이에서 특정한 간격을 생성하므로, 상기 딤플들이 상기 평면의 폭을 커버한다는 표시는, 상기 평면의 측들 및 상기 튜브들의 벽들에 위치한 상기 딤플들 사이에서 전이 면적 또는 통과 채널이 있을 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.The pattern is shaped by dimple alignment of a plurality of groups covering the width of the plane. The dimples typically have a fillet radius at the root so that stamping does not produce excessive residual stresses or deformation does not weaken the sheet. The indication that the dimple radii cover the width of the plane creates an interval between the dimples or the walls of the tubes since the fillet radius creates a specific gap between the walls of the tubes. It should be understood that there may be an area or a pass-through channel.

상기 복수 개의 그룹들의 정렬들은:The arrangements of the plurality of groups are:

종방향Longitudinal direction X-X'에 대하여 40º 내지 50º 사이에서 경사로 배치된 일 방향 및 동일한 방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 튜브는 적어도: Aligned in the same direction Y-Y 'arranged at an angle between 40 and 50 degrees with respect to X-X', said tube comprising at least:

- 두 개의 딤플들, 즉 제1포인트 딤플과 정렬되고 상기 경사 방향 Y-Y'에 따라 연장되는 제1연장 딤플에 의하여 형성되어, 그 결과로 제1유동채널이 상기 연장 딤플과 상기 포인트 딤플 사이에서 구축되는 제1그룹, Two dimples, i. E. A first elongated dimple, aligned with the first point dimple and extending in the oblique direction Y-Y ', so that the first flow channel is between the elongated dimple and the point dimple Lt; RTI ID = 0.0 > 1, <

- 4개의 포인트 딤플들, 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 필수적으로 정렬된 제2포인트 딤플, 제3포인트 딤플, 제4포인트 딤플 및 제5포인트 딤플에 의하여 형성되어, 그 결과로 제2유동채널이 상기 제2포인트 딤플과 상기 제3포인트 딤플 사이에서 구축되고, 제3유동채널이 상기 제3포인트 딤플과 상기 제4포인트 딤플 사이에서 구축되며, 제4유동채널이 상기 제4포인트 딤플과 제5포인트 딤플 사이에서 구축되는 제2그룹,A second point dimple, a fourth point dimple and a fifth point dimple, which are essentially aligned according to the oblique direction Y-Y ', as a result of which the second point dimple, A flow channel is established between the second point dimple and the third point dimple, a third flow channel is established between the third point dimple and the fourth point dimple, and a fourth flow channel is formed between the fourth point dimple A second group constructed between a fifth point dimple and a fifth point dimple,

- 두 개의 딤플들, 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 연장되는 제2연장 딤플과 정렬된 제6포인트 딤플에 의하여 형성되어, 그 결과로 제5유동채널이 제6포인트 딤플과 제2 연장 딤플 사이에서 구축되는 제3그룹,- a second point dimple aligned with the second elongated dimple extending in the oblique direction Y-Y ', so that the fifth flow channel is formed by the sixth point dimple and the second elongated dimple, A third group constructed between the dimples,

- 4개의 포인트 딤플들, 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 의하여 필수적으로 정렬된 제7딤플, 제8딤플, 제9딤플 및 제10딤플에 의하여 형성되어, 그 결과로 제6유동채널이 상기 제7포인트 딤플과 제8포인트 딤플 사이에 구축되고, 제7유동채널이 상기 제8포인트 딤플과 상기 제9포인트 딤플 사이에서 구축되고, 제8유동채널이 상기 제9포인트 딤플과 상기 제10포인트 딤플 사이에서 구축되는 제4그룹을 포함하고,- Four point dimples, that is to say formed by seventh dimples, eighth dimples, ninth dimples and tenth dimples, which are essentially aligned by said oblique direction Y-Y ', so that the sixth flow channel A seventh point dimple and an eighth point dimple, a seventh flow channel being constructed between the eighth point dimple and the ninth point dimple, and an eighth flow channel being constructed between the seventh point dimple and the eighth point dimple, And a fourth group constructed between the dimples,

거기에서 상기 제1유동채널의 위치는, 작동모드에서 동일하게 통과하는 상기 유동이 주로 상기 제3유동채널 및 상기 제4유동채널을 향하여 운송되는 곳이다.Wherein the position of said first flow channel is such that said flow, which equally passes in an operating mode, is primarily directed towards said third flow channel and said fourth flow channel.

상기 패턴은 연장 딤플들 및 포인트 딤플들을 포함한다. 상기 연장 딤플들은 바람직한 방향을 갖는다. 딤플들의 그룹이 특정 방향으로 정렬된 것으로서 나타날 때, 상기 정렬방향에 따라 연장되는 연장 딤플들로서 이해되어야 하며, 더욱이, 가능한 작은 편차들을 제외하고는, 그것들이 연장되는 축도 또한 상기 포인트 딤플들의 위치들을 통과한다.The pattern includes extended dimples and point dimples. The elongated dimples have a preferred orientation. And when the group of dimples appears as aligned in a particular direction, it should be understood as extending dimples extending along the alignment direction, and further, except for possible small deviations, the axis along which they extend also passes through the positions of the point dimples do.

상기 복수 개의 딤플들에 의해 형성된 각 그룹들에 의하여 형성된 상기 패턴은 일 측 및 동일한 측을 향하여 경사방향 Y-Y'를 갖는다. 이 방향은 마찬가지로 경사져 있는 속도 구성요소가 존재하도록 하지만, 이 방향에 있는 상기 전체 유동을 재배열하는 것은 아니다. 연속하여 배치된 그룹들의 딤플들 사이에서 연속성을 지닌 통과 사이트(site)들의 전략적 위치는, 상기 종방향으로 또는 상기 경사방향으로 지향되지만, 상기 종방향축 X-X'에 의하여 정의된 대칭에 따라, 상기 경사방향 Y-Y'에 대하여 반대쪽 경사로 지향된 보다 바람직한 통과 채널들을 생성한다. The pattern formed by the groups formed by the plurality of dimples has an oblique direction Y-Y 'toward one side and the same side. This orientation would likewise result in an inclined velocity component, but does not rearrange the overall flow in this direction. The strategic location of the sites with continuity between the dimples of successively arranged groups is oriented in the longitudinal direction or in the oblique direction, but according to the symmetry defined by the longitudinal axis X-X ' , Creating more desirable pass channels oriented at an opposite slope with respect to the slant direction Y-Y '.

일 경사방향과 다른 경사방향으로 교대로 하면, 국부적 난류를 증가시켜, 차례로 이와 같이 특정된 채널들을 통과하는 중요한 유동을 허용한다. 기술분야에 따르면 많은 수의 딤플들의 존재는 난류를 증가시키지만 딤플들은 상기 튜브를 침투하는 돌기들이기 때문에, 상기 튜브의 유효 섹션을 감소시켜 통과에 대한 저항을 증가 시킨다는 것을 알려준다.Alternating in a direction different from the direction of inclination of the one side increases the local turbulence and in turn allows significant flow through the channels thus specified. According to the art, the presence of a large number of dimples increases the turbulence, but since the dimples are protrusions that penetrate the tube, it reduces the effective section of the tube and increases resistance to passage.

본 발명에 따른 상기 특별한 형태는 높은 정도의 난류 효과를 가진 많은 수의 딤플들을 유지하지만, 본 발명에 따른 상기 특정 딤플 패턴에 따라 구축된 것으로서 채널들의 형성은, 상기 유동이 바람직한 통과 채널들을 찾기 때문에 압력강하가 낮은 유동을 유지하기 때문에 상기 유효 섹션을 크게 줄이지 않는다.While this particular form according to the invention maintains a large number of dimples with a high degree of turbulence effect, the formation of channels as constructed in accordance with the particular dimple pattern according to the invention, The effective section is not significantly reduced because the pressure drop maintains a low flow.

보다 바람직한 통과 채널들의 형성은 특정채널의 하류에 있는 딤플들 사이에서 공간의 상대위치뿐만 아니라 다른 주위 딤플들의 영향에 따른다. 특정 딤플 디자인의 최종 작동은, 측면에서 및 하류와 상류 유동방향 모두에서 이웃한 딤플들간의 이러한 강한 링크 때문에 예측될 수 없고, 상기 하류유동에서 일 패턴에서 다음 패턴으로 변화가 있는 경우와 같이, 상기 튜브의 길이를 따라 주기적으로 재생될 수 있는 패턴의 사용이 이로울 때 훨씬 덜 그러하다.The formation of the more preferred passage channels depends not only on the relative location of the spaces between the dimples downstream of the particular channel but also on the influence of the other surrounding dimples. The final operation of a particular dimple design can not be predicted because of this strong link between neighboring dimples both in the side and in the downstream and upstream flow directions, and as in the case where there is a change from one pattern to the next in the downstream flow, Much less so when the use of patterns that can be regenerated periodically along the length of the tube is beneficial.

패턴이 효과적인 목적들, 즉 적은 손실로 높은 열전달을 충족하는지 여부를 결정하는 유일한 방법은, 상기 제안된 패턴을 포함하는 튜브에서의 유동 시뮬레이션에 의한 것이다. 상기 시뮬레이션은, 일 예로서 수치모델들(CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션들)에 의하여 수행될 수 있다. 상기 시뮬레이션들은 열전달 및 유동 작동을 평가하는 수치실험들을 수행할 수 있게 하지만, 대조적으로 다른 알려진 패턴들과의 비교는 결과들의 추정을 허용하지 않는다.The only way to determine whether a pattern meets effective goals, i.e., high heat transfer with little loss, is by flow simulation in a tube containing the proposed pattern. The simulation may be performed, for example, by numerical models (Computational Fluid Dynamics) simulations. The simulations allow numerical experiments to be performed to evaluate heat transfer and flow behavior, but in contrast, comparison with other known patterns does not allow estimation of results.

본 발명의 상기 패턴물이 상기 기술된 단점들을 효과적으로 해결하는 것이 증명되었다. 연속하여 배치된 세트들 사이에 형성된 채널들과 결합된 일 방향에서, 딤플들의 그룹들의 분포의 조합은, 상기 딤플들이 배치된 평면에 직각인 방향에 따라 기술분야에서 알려진 것보다 더 작은 거리를 연장하는 주변 유동에 대해 섭동 영향을 갖는 것으로 증명되었다. 이것은 단일면에서 패턴을 사용함으로써 도시된 패턴에 의해 열교환에서의 증가를 유지하는 것을 지속하기 위하여, 상기 튜브의 두 반대 면들에서 대칭적 배치를 허용한다.; 즉, 일면에 있는 상기 패턴에 의해 변형된 유동이 상기 반대면의 딤플패턴 즉 그것들이 서로 마주하여 위치할 때 서로 다른 패턴들에 발생되는 것에 의해 변형된 유동과 부정적으로 간섭하지 않는다. It has been demonstrated that the patterned article of the present invention effectively solves the above-described disadvantages. The combination of the distribution of the groups of dimples in one direction combined with the channels formed between the successively disposed sets extends the distance less than is known in the art depending on the direction perpendicular to the plane in which the dimples are arranged It has been proved that it has a perturbation effect on the surrounding flow. This permits symmetrical placement in the two opposing sides of the tube in order to continue to maintain the increase in heat exchange by the pattern shown by using the pattern in a single plane; That is, the flow deformed by the pattern on one surface does not negatively interfere with the flow deformed by the dimple patterns on the opposite surface, that is, they are generated in different patterns when they are positioned opposite each other.

본 발명에 의해 제안된 상기 패턴의 형태는 딤플들 사이에 있는 공간들에서 생성된 소정의 바람직한 채널들을 통과하도록 구축된 상기 유체유동의 결과로 균질화되는 딤플들의 하류에 생성되는 보텍스들을 일으킨다. 특히, 보텍스들이 있는 S-형태 또는 유사하게 형태화된 경로는 열교환을 성공적으로 증가시켜 그 결과로 상기 딤플들에 의한 압력강하를 보충한다.The form of the pattern proposed by the present invention produces vortices that are generated downstream of the dimples that are homogenized as a result of the fluid flow being built to pass through certain desired channels created in the spaces between the dimples. In particular, the S-shaped or similarly shaped path with vortices successfully increases the heat exchange and consequently compensates for the pressure drop by the dimples.

배기가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation) 시스템들용 열교환기들에서 본 발명에 따른 열교환용 튜브의 사용하면 특히 이롭다. 본 발명은 또한 상기 튜브가 사용되는 것으로 디자인된 열교환기들의 효율을 증가시키기 때문에 환경에 이로운 것으로 간주된다.The use of the heat exchange tubes according to the invention in heat exchangers for exhaust gas recirculation (EGR) systems is particularly advantageous. The present invention is also considered to be beneficial to the environment because it increases the efficiency of the heat exchangers designed to use the tubes.

본 발명의 상기한 것과 다른 이점들과 특징들은 첨부한 도면에 관한 도해와 제한없는 예에 의해 제시된 바람직한 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 길이 X-X'를 따라 패턴들의 정렬이 포함된 튜브의 평면도를 보여준다.
도 2는, 만일 이것이 오직 전도에 의해 발생된 것일 때 열 전달을 비교하여, 도 1에 도시된 상기 실시예에 따른 복수 개의 패턴들이 포함된 표면에서 열전달에 있어서의 증가를 결정하기 위한 너셀수(Nusselt number) 편차 지도를 보여준다.
도 3은 두 평면들이, 도 1에 도시된 예와 같이, 즉 상기 튜브의 길이를 따라 반복되는 패턴을 갖는 튜브를 보여준다. 상기 도면은 서로 중첩된 두 개의 패턴들, 즉 실선들에 의하여 도시된 보이는 면의 패턴 및 점선들에 의하여 도시된 반대쪽의 보이지 않는 면의 패턴을 보여준다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of example only, and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
Figure 1 shows a top view of a tube including an alignment of patterns along the length X-X ', according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a comparison of the heat transfer when it is only caused by conduction and the number of turns (< RTI ID = 0.0 > n) < / RTI > for determining the increase in heat transfer at the surface comprising a plurality of patterns according to the embodiment shown in Fig. Nusselt number) Displays a deviation map.
Fig. 3 shows a tube having two planes repeating along the length of the tube, as in the example shown in Fig. The figure shows a pattern of the opposite side of the invisible side shown by the two patterns superimposed on each other, that is, the pattern of the visible side shown by the solid lines and the dotted lines.

본 발명의 제1측면에 따르면, 본 발명은 심각한 압력강하 없이 높은 대류 열전달을 보이는 열교환기용 튜브에 관한 것이다. 상기 튜브의 형태는 평면, 즉 두 개의 측면으로 연결된 평행한 평평한 표면들에 의해 형성되고, 여기에 일 면 또는 양쪽 평면들에 위치한 소정의 패턴에 따른 복수 개의 딤플들이 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a tube for a heat exchanger exhibiting high convective heat transfer without significant pressure drop. The shape of the tube is formed by planar, i.e., parallel, flat surfaces connected in two sides, wherein there are a plurality of dimples according to a predetermined pattern located on one or both planes.

도 1은 평평화된 형태를 가진 일 실시예에 따른 튜브를 보여준다. 이 실시예에서, 상기 패턴은 상기 튜브의 종방향 X-X'를 따라 반복되는 패턴에 따라 형성된 복수 개의 딤플들(A, B, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)을 보여준다. 방향 X-X'는 상기 튜브의 종방향 이다.Figure 1 shows a tube according to an embodiment having a flattened form. In this embodiment, the pattern comprises a plurality of dimples A, B, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 formed in accordance with a pattern repeated along the longitudinal direction X- 9 and 10, respectively. The direction X-X 'is the longitudinal direction of the tube.

상기 딤플들의 그룹은 필요한 만큼 여러번 상기 튜브의 길이를 따라 반복될 수 있다.The group of dimples may be repeated as many times as necessary along the length of the tube.

상기 패턴은, 상기 측 딤플들과 상기 모서리 사이에 필릿 반경(fillet radius)이 있다는 점을 고려해서, 상기 평면의 폭을 커버하는 복수 개의 그룹들의 딤플 정렬들에 의하여 구성된다. 상기 복수 개의 그룹들의 정렬들은 상기 종방향 X-X'에 대하여 40º 내지 50º 사이에서 경사로 배치된 일 방향 및 동일 방향 Y-Y'에 따라 정렬된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 경사 축 Y-Y'의 각은 45도이다.The pattern is constituted by dimple arrays of a plurality of groups covering the width of the plane, taking into account the fact that there is a fillet radius between the side dimples and the edge. The alignments of the plurality of groups are aligned in one direction and in the same direction Y-Y ', which are disposed at an angle between 40 and 50 degrees with respect to the longitudinal direction X-X'. In the embodiment shown in FIG. 1, the angle of the tilt axis Y-Y 'is 45 degrees.

특히, 상기 패턴은 적어도 4개의 그룹들에 의하여 형성된다.In particular, the pattern is formed by at least four groups.

상기 제1그룹은 두 개의 딤플들(A, 1), 즉 제1포인트 딤플(1)과 정렬된 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 연장되는 제1연장 딤플(A)에 의하여 형성되고, 그 결과로 제1유동 채널(C1)이 상기 연장 딤플(A)와 상기 포인트 딤플(1) 사이에서 구축된다.The first group is formed by two dimples (A, 1), a first extending dimple (A) extending along the oblique direction Y-Y 'aligned with the first point dimple (1) As a result, a first flow channel (C1) is constructed between the extended dimple (A) and the point dimple (1).

상기 유동채널은 상기 딤플들, 즉 상기 제1연장 딤플(A)과 상기 제1포인트 딤플(1) 사이의 갭이다. 이하 상기 유동채널은 딤플들 사이에 있는 갭들으로서 이해될 것이다.The flow channel is a gap between the dimples, i.e., the first extending dimple (A) and the first point dimple (1). Hereinafter, the flow channel will be understood as gaps between the dimples.

상기 유동은 상기 딤플이 상기 튜브의 반대쪽 벽에 도달하지 않기 때문에 딤플의 위치를 통과할 수 있다. 그럼에도 불구하고 이는 경사 속도 구성요소들을 야기한다. 상기 통과 채널들은, 상기 X-X'축에 대하여 상기 Y-Y'축의 반대쪽 경사에 대한 유동의 일부를 측면으로 전환하고 종방향 궤도 또는 심지어 경사 궤도 또한 회복할 수 있게 하는 부담에 종속되지 않는다. The flow can pass through the position of the dimple because the dimple does not reach the opposite wall of the tube. Nevertheless, this causes inclined speed components. The passage channels are not subject to the burden of converting a portion of the flow to the slope opposite the Y-Y 'axis with respect to the X-X' axis to the side and allowing the longitudinal or even sloped track to recover.

상기 제2그룹은 4개의 포인트 딤플들, 즉 제2포인트 딤플(2), 제3포인트 딤플(3), 제4포인트 딤플(4) 및 제5포인트 딤플(5)에 의하여 형성되고, 필수적으로 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되어, 그 결과로 제2유동채널(C2)이 상기 제2포인트 딤플(2)와 상기 제3포인트 딤플(3) 사이에 구축되고, 제3유동채널(C3)이 상기 제3포인트 딤플(3)과 상기 제4포인트 딤플(4) 사이에 구축되고, 제4유동채널(C4)이 상기 제4포인트 딤플(4)과 상기 제5포인트 딤플(5) 사이에서 구축된다.The second group is formed by four point dimples: a second point dimple (2), a third point dimple (3), a fourth point dimple (4) and a fifth point dimple (5) The second flow channel C2 is arranged between the second point dimple 2 and the third point dimple 3 and the third flow channel C2 is arranged between the third point dimple 3 and the third point dimple 3. [ C3 is constructed between the third point dimple 3 and the fourth point dimple 4 and the fourth flow channel C4 is formed between the fourth point dimple 4 and the fifth point dimple 5, Lt; / RTI >

상기한 바와 같이, 상기 제2채널(C2), 상기 제3채널(C3) 및 상기 제4채널(C4)은 상류에 배치된 상기 채널들에 의하여 완전히 공급될 필요가 없으나, 상기 튜브의 메인 유동으로부터 유동을 또한 수용할 수 있다. 이런 이유로 소정의 패턴에 대한 상기 유동의 그러한 복합적 반응이 발생한다. 이러한 특정 경우에 있어서, 상기 패턴을 형성하는 모든 요소들을 기술할 때, 하기에 특정되는 바와 같이, 상기 유동에 대한 다른 효과들을 결정짓는 딤플들 사이에서 형성된 상기 다른 유동채널들을 정렬하는 방법은 특히 흥미롭다.As described above, the second channel (C2), the third channel (C3) and the fourth channel (C4) need not be completely supplied by the channels disposed upstream, but the main flow Lt; / RTI > For this reason, such a complex reaction of the flow to a given pattern occurs. In this particular case, when describing all the elements forming the pattern, the method of sorting the different flow channels formed between the dimples determining other effects on the flow, as specified below, is particularly interesting It is.

상기 제3그룹은 두 개의 딤플들(6, B), 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 연장된 제2연장 딤플(B)과 정렬된 제6포인트 딤플(6)에 의하여 형성되는데, 그 결과로 제5유동채널(C5)이 상기 제6포인트 딤플(6)과 상기 제2연장 딤플(B) 사이에서 구축된다.The third group is formed by a sixth point dimple 6 aligned with a second elongated dimple B extending along the two dimples 6, B, i.e. in the oblique direction Y-Y ' As a result, a fifth flow channel (C5) is constructed between the sixth point dimple (6) and the second elongated dimple (B).

상기 제4그룹은 4개의 포인트 딤플들, 즉 제7딤플(7), 제8딤플(8), 제9딤플(9) 및 제 10딤플에 의하여 형성되고, 필수적으로 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되어, 그 결과로 제6유동채널(C6)이 상기 제7포인트 딤플(7)과 상기 제8포인트 딤플(8) 사이에서 구축되고, 제7유동채널(C7)이 상기 제8포인트 딤플(8)과 제9포인트 딤플(9) 사이에서 구축되고, 제8유동채널(C8)이 상기 제9포인트 딤플(9)와 상기 제10포인트 딤플(10)사이에서 구축된다.The fourth group is formed by four point dimples, i.e., a seventh dimple 7, an eighth dimple 8, a ninth dimple 9 and a tenth dimple, So that the sixth flow channel C6 is constructed between the seventh point dimple 7 and the eighth point dimple 8 and the seventh flow channel C7 is arranged between the eighth point And an eighth flow channel C8 is constructed between the ninth point dimple 9 and the tenth point dimple 10. The sixth point dimple 9 is formed between the dimple 8 and the ninth point dimple 9,

상기 제3그룹 및 상기 제4그룹을 특정하였을 때, 상기 제1 및 제2그룹들과 이러한 그룹들의 유사성을 강조하는 것이 중요하다. 그럼에도 불구하고, 이러한 유사성은, 동일한 방향에서 경사를 유지하기 때문에 대칭비율에 의하지 않고, 제3그룹에 있는 상기 연장 딤플(B)은, 상기 제1그룹에서와 같이, 상류 대신 하류에 위치하거나 상기 정렬의 시작점에 위치하기 때문에 반복비율에 의한 것도 아니다.It is important to emphasize the similarity of these groups with the first and second groups when specifying the third group and the fourth group. Nevertheless, since the similarity maintains the inclination in the same direction, the extended dimples B in the third group are not located at the upstream instead of upstream, as in the first group, It is not by repetition rate because it is located at the starting point of alignment.

다시 말하면, 결과적으로 상기 모든 그룹들의 정렬이 동일한 경사를 따르지만, 상기 유동방향에 따라 딤플들 사이에 존재하는 상기 채널들의 특정 정렬들은 그렇지 않다. 채널이 두 개의 딤플들 사이에 있는 통과에 의하여 형성되지만, 상기 채널은, 두 포인트 딤플들의 중심점들을 연결하는 라인에 대하여 수직인 방향인 곳으로 지향되는 것으로 고려된다. 일반적으로 상기 채널의 지향은, 상기 연결이 서로 가장 가까운 영역들 사이에 있는 두 딤플들을 연결하는 선에 대하여 수직인 방향이 될 것이다.In other words, as a result, the alignment of all the groups follows the same slope, but the specific alignment of the channels present between the dimples along the flow direction is not. Although the channel is formed by the passage between the two dimples, the channel is considered to be oriented in a direction perpendicular to the line connecting the center points of the two point dimples. In general, the orientation of the channel will be perpendicular to the line connecting the two dimples, where the connection is between the regions closest to each other.

도 1에 도시된 패턴들에서, 상기 제1유동채널(C1)의 위치는, 작동 모드에서 동일한 곳을 통과하는 유동이 주로 상기 제3유동채널(C3) 및 상기 제4유동채널(C4)로 운반되는 곳으로 관찰된다. 이러한 분기는, 상기 제3 및 제4 그룹들에 의하여 형성된 하류에 배치된 패턴의 절반이 공급되는 방향에 영향을 미친다.1, the position of the first flow channel C1 is such that the flow passing through the same place in the operating mode is mainly directed to the third flow channel C3 and the fourth flow channel C4 It is observed to be transported. This branch affects the direction in which half of the pattern disposed downstream by the third and fourth groups is fed.

상기 4개의 그룹들은 경사지향을 갖고, 딤플들 사이에 형성된 상기 채널들은, 상기 Y-Y'방향의 반대 경사에 대한 경사 유동들을 발생시키는 횡방향 구성요소들을 가진 속도 구성요소들을 구축한다는 점이 지적되었다. 이 실시예에서, 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 필수적으로 정렬된 4개의 포인트 딤플들로 형성된 제2그룹에서는, 상기 제2포인트 딤플(2)과 제3포인트 딤플(3)에 의해 형성된 제1쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제4포인트 딤플(4)과 제5포인트 딤플(5)에 의해 형성된 제2쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제1쌍의 정렬과 상기 제2쌍의 정렬은 평행하지만 특정 거리만큼 어긋나 있다.It is noted that the four groups have an oblique orientation and that the channels formed between the dimples constitute velocity components with transverse components that produce oblique flows for the opposite gradient in the Y-Y 'direction . In this embodiment, in a second group formed of four point dimples that are essentially aligned in the oblique direction Y-Y ', the second point dimples (2) and the third point dimples (3) A pair of dimples are aligned in the oblique direction Y-Y ', and a second pair of dimples formed by the fourth point dimple 4 and the fifth point dimple 5 are aligned in the oblique direction Y-Y' And the alignment of the first pair and the alignment of the second pair are parallel but offset by a certain distance.

이 어긋난 정렬은 두 개의 가까이 평행한 선들 Y-Y'에 의하여 도 1에 도시되어 있다. 기술적 효과는 상기 축 Y-Y'의 경사와 반대방향에서 더 높은 정도의 경사를 일으키는 상기 제3채널(C3)의 방향에서의 변화이고, 그 결과로 더 높은 유속이, 모든 그룹들의 딤플들에 부과된 상기 축 Y-Y'의 경사를 전환하는 측의 반대 측에 가까이 위치한 상기 제5채널(C5)으로 향한다. 상기 제5채널(C5)은 주로 하류에 위치한 나머지 채널들을 통과하는 통로를 공급하여, 모든 딤플들을 통과하는 더 큰 유동 균일성이 되어 그 결과로 가장 큰 가능 교환면적이 사용된다.This misalignment is shown in Figure 1 by two closely parallel lines Y-Y '. The technical effect is a change in the direction of the third channel C3 causing a higher degree of tilt in the opposite direction of the tilt of the axis Y-Y ', so that a higher flow rate is applied to the dimples of all groups And is directed to the fifth channel (C5) located close to the opposite side of the tilted axis of the axis Y-Y 'that is imposed. The fifth channel C5 supplies a passage through the remaining channels located mainly downstream, resulting in greater flow uniformity through all the dimples, with the result that the largest possible exchange area is used.

이러한 상기 기술적 효과는 상기 포인트 딤플들의 제4그룹의 구성으로 획득되고, 상기 포인트 딤플들은 필수적으로 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬된다. 상기 제7포인트 딤플(7)과 상기 제8포인트 딤플(8)에 의하여 형성된 제1쌍의 딤플들는 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제9딤플(9)과 상기 제10딤플(10)에 의하여 형성된 제2쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제1쌍의 정렬과 상기 제2쌍의 정렬은 평행하지만 어긋나 있다.This technical effect is obtained with the configuration of the fourth group of point dimples, and the point dimples are essentially aligned according to the oblique direction Y-Y '. The first pair of dimples formed by the seventh point dimple (7) and the eighth point dimple (8) are aligned in the oblique direction Y-Y ', and the ninth dimple (9) and the tenth dimple The second pair of dimples formed by the first pair of electrodes 10 are aligned in the oblique direction Y-Y ', and the alignment of the first pair and the alignment of the second pair are parallel but offset.

상기 패턴이 주기적으로 하류에서 반복될 때 이 형태는 상기 유동을 더 쉽게 균질화 시킬 수 있다.This form can more easily homogenize the flow when the pattern is repeated periodically downstream.

상기 축 Y-Y'에 의하여 구축된 경사와 반대 경사방향에 따른 더 바람직한 경로 생성은 상기 제1유동채널(C1), 상기 제3유동채널(C3) 및 상기 제5유동채널(C5)이 필수적으로 정렬된 조건에 의하여 향상된다. 이러한 바람직한 경로는, 상기 축 Y-Y'의 경사가 그의 편향을 제공하는 측의 반대측에도 도달하는 유동을 제공한다.The more preferable path generation along the slope opposite to the slope established by the axis Y-Y 'is such that the first flow channel C1, the third flow channel C3 and the fifth flow channel C5 are indispensable Lt; / RTI > This preferred path provides a flow in which the tilt of the axis Y-Y 'also reaches the opposite side of the side that provides its deflection.

3개의 채널들, 즉 제1유동채널(C1), 제3유동채널(C3) 및 제5유동채널(C5)의 정렬을 갖는 이 형태는, 상기 패턴이 주기적으로 하류에서 반복될 때, 유동 균질화에 또한 기여한다.This configuration, with the alignment of the three channels, namely the first flow channel C1, the third flow channel C3 and the fifth flow channel C5, has the advantage that when the pattern is repeated periodically downstream, Also contribute to.

또한 상기 기술된 패턴은 도 1 및 도 3에서 도시된 바와 같이 형태화 될 수 있어서, 그 결과로 상기 제1채널(C1), 상기 제4채널(C4) 및 상기 제8채널(C8) 사이에서 정렬된다. 이러한 3개의 채널들은, 상기 패턴, 즉 상기 튜브의 측벽의 외부로 과도하게 향하는 경향이 없도록 하기 위하여, 상기 유동의 종방향 가이드를 위한 보다 바람직한 경로를 형성한다. 이러한 3개의 채널들(C1, C4, C8)의 정렬에서, 상기 제3그룹의 연장 딤플(B)은 상기 제4채널(C4)과 상기 제8채널(C8) 사이에 개재된다. 그럼에도 불구하고, 이 개재는, 상기에 나타낸 바와 같이, 채널에 도달하는 유동은 상류에 배치된 채널들로부터 오는 유동뿐만 아니라 상기 튜브의 메인유동에 의하여 공급되기 때문에 상기 정렬의 효과를 방해하지 않는다.Also, the above-described pattern can be shaped as shown in FIGS. 1 and 3, so that the pattern can be formed between the first channel (C1), the fourth channel (C4) and the eighth channel (C8) . These three channels form a more desirable path for the longitudinal guide of the flow, so as not to tend to over-orient the pattern, i.e., outside the sidewall of the tube. In the alignment of these three channels C1, C4, and C8, the third group of extended dimples B are interposed between the fourth channel C4 and the eighth channel C8. Nevertheless, this intervention does not interfere with the effectiveness of the alignment, as shown above, since the flow reaching the channel is supplied by the main flow of the tube as well as the flow from the channels disposed upstream.

채널들의 정렬에 의해 보다 바람직한 경로가 딤플들 사이에 형성되는 것을 고려하면, 상기 경로는 물결모양을 이루고, 소용돌이 생성을 향상시켜, 즉각적인 결과로서 상기 튜브의 표면과의 열교환율에서 증가를 일으킨다.Considering that a more desirable path is formed between the dimples by the alignment of the channels, the path is wavy and improves the swirl generation, resulting in an increase in the heat exchange rate with the surface of the tube as an immediate result.

부가적으로, 이러한 상기 실시예에 따른 상기 패턴은, 상기 제2채널(C2), 상기 제5채널(C5) 및 상기 제6채널(C6)의 정렬을 구축하여, 상기 축 Y-Y'의 경사가 이의 편향을 제공하는 측의 반대측에서 바람직한 경로들의 생성을 크게 증진시킨다.Additionally, the pattern according to this embodiment can be used to construct alignment of the second channel (C2), the fifth channel (C5) and the sixth channel (C6) The slope greatly enhances the generation of the desired paths on the opposite side of the side that provides its deflection.

이러한 상기 예에서, 상기 제2포인트 딤플(2), 상기 제5포인트 딤플(5), 상기 제7포인트 딤플(7) 및 상기 제10포인트 딤플(10)은 상기 경사방향 Y-Y'에 대해 횡방향으로 확장된다. 이러한 확장의 기술적 효과는, 상기 메인 유동이 이러한 측들을 통하는 통과를 위해 바람직한 경로를 찾지 않고, 열교환을 증가시키기 위해 딤플들이 있는 부분에 모아지도록 하기 위하여 상기 튜브의 측들을 향하여 상기 딤플들의 연장이다. In this example, the second point dimple (2), the fifth point dimple (5), the seventh point dimple (7) and the tenth point dimple (10) And extends in the lateral direction. The technical effect of this expansion is the extension of the dimples towards the sides of the tube so that the main flow does not find the desired path for passage through these sides and is collected in the area of the dimples to increase heat exchange.

이러한 상기 실시예에서, 도 1에 도시된 상기 패턴은 상기 반대 면에서 반복된다. 상기 튜브의 단지 일면만이 딤플 패턴을 갖는 실시예에서 획득된 것과 상기 압력강하를 비교할 때, 상기 튜브에 대해 횡방향인 평면에 따른 상기 돌기가 딤플들이 양 면들에 있는 단면을 3분의 1까지 줄이는 깊이를 가지는 것을 보일 때에도, 일면에 있는 딤플패턴의 개재에 의한 압력강하가 2중보다 크지 않다는 것이 수치 시뮬레이션에 의하여 증명되었다. 다시 말하면, 상기 열전달:압력강하 비율은, 단지 일면에 패턴이 있는 것보다 튜브의 양면에 딤플 패턴이 있는 것이 보다 바람직하다.In this embodiment, the pattern shown in Figure 1 is repeated on the opposite surface. When comparing the pressure drop with that obtained in an embodiment having only the dimple pattern on only one side of the tube, the projection along the plane transverse to the tube causes the dimples to extend to one third Numerical simulations demonstrate that the pressure drop due to the interposition of the dimple pattern on one side is not greater than the double value even when it appears to have a decreasing depth. In other words, it is more desirable that the heat transfer: pressure drop ratio has a dimple pattern on both sides of the tube rather than just having a pattern on one side.

이는 일면에 있는 딤플들에 의해 발생된 유동 섭동들이 다른 면에서 압력강하에 대한 부정적 영향을 갖지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 영향은 상기 딤플들의 깊이가, 나타낸 것보다 비례하게 적은 단면들에서 보다 덜 할 것이다.This means that the flow perturbations caused by the dimples on one side do not have a negative impact on the pressure drop on the other side. This effect will make the depth of the dimples less than in the cross sections which are proportionally smaller than shown.

도 2는 상기 튜브의 표면에 있는 너셀수(Nusselt number) 값으로, 상기 모든 딤플들에서 균일하게 관찰되는 높은 너셀수 값을 도시하였다. 이는 딤플들에 대응하는 위치에 대해 단지 전도에 의해 발생되는 열전달과 감소된 압력강하를 갖는 이러한 모든 것의 비하여 상기 표면에서 열전달이 크게 증가하는 것을 나타낸다.FIG. 2 is a Nusselt number value on the surface of the tube, showing a high number of yarn counts uniformly observed in all the dimples. This represents a significant increase in heat transfer at the surface compared to all of these with heat transfer and reduced pressure drop caused by conduction only for the position corresponding to the dimples.

상기 너셀수 값은 다음 비율에 의하여 얻어진다:The value of the number of cylinders is obtained by the following ratio:

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서

Figure pat00002
는, 상기 튜브의 유압 반경,
Figure pat00003
는, 상기 튜브의 전도율, 그리고
Figure pat00004
는, 상기 필름 계수 값, 또는 다음 비율에 따른 대류 열전달 계수 있다.here
Figure pat00002
The hydraulic radius of the tube,
Figure pat00003
The conductivity of the tube, and
Figure pat00004
Is the film coefficient value, or a convective heat transfer coefficient according to the following ratio.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서

Figure pat00006
는, 상기 대류과정에서 전달된 열 파워,
Figure pat00007
는 상기 튜브의 벽 온도, 그리고
Figure pat00008
는 상기 튜부의 고온 가스 유입구에서의 온도에 대응되는 참조 온도 값이다.here
Figure pat00006
The heat power transferred in the convection process,
Figure pat00007
The wall temperature of the tube, and
Figure pat00008
Is a reference temperature value corresponding to the temperature at the hot gas inlet of the tub.

도 2에 도시된 예에서, 6.75mm은 수력반경

Figure pat00009
의 값으로서 사용되었다.In the example shown in Fig. 2, 6.75 mm is the hydraulic radius
Figure pat00009
.

도 2에 도시된 예에서, 673.15 K는 참조온도

Figure pat00010
값으로서 사용되었다.In the example shown in Figure 2, 673.15 K is the reference temperature
Figure pat00010
Lt; / RTI >

그러므로, 상기 도면은 상기 튜브를 통과하는 고온 가스유동의 통과, 즉 상기 도면에 도시된 방향에서 발생되는 열전달 함수로서 너셀수 값들의 분포를 보여준다.Therefore, the figure shows the distribution of the number of heat cycles as a function of the heat transfer generated in the passage of the hot gas flow through the tube, i.e. in the direction shown in the figure.

이러한 특징들의 딤플 패턴은 대표되는 너셀 수 값에 의하여 설명된 바와 같이 상기 전달된 열 파워 값들에 따른 열교환기의 부분일 때 매우 효과적인 튜브가 될 것이다. The dimple pattern of these features will be a very effective tube when it is part of the heat exchanger according to the transmitted thermal power values, as described by representative nucell number values.

도 3은, 두 평면들이 상기 튜브의 길이를 따라 반복되는 도 1에 도시된 예와 같은 패턴을 갖는 튜브를 보여준다. 이 도면은 서로 중첩된 두 개의 패턴들을 보여주는데, 상기 보이는 면의 패턴은 실선에 의하여 도시되고, 반대쪽 보이지 않는 면의 패턴은 점선에 의하여 도시되었다. 두 면들에 있는 딤플들을 더 쉽게 특정하기 위하여, 상기 보이는 면의 참조번호들이 각 딤플위에 위치되고, 반면에 상기 보이지 않는 면에 위치한 딤플들의 번호들은 상기 튜브의 도시에 의해 점유된 영역의 외부에 위치되어 있다. Figure 3 shows a tube having the same pattern as the example shown in Figure 1 in which two planes are repeated along the length of the tube. This figure shows two patterns superimposed on each other, the pattern of which is shown by the solid line and the pattern of the invisible face on the opposite side is shown by the dotted line. In order to more easily specify the dimples on the two faces, the reference numbers of the visible faces are located on each dimple while the numbers of the dimples located on the invisible face are located outside the region occupied by the city of the tube .

상기 제1면의 패턴 및 상기 제2면의 패턴은 종방향으로 분포되어 있어 그 결과로 동일한 길이로 연장된다. 이러한 경우에, 상기 딤플들이 동일한 크기를 갖기 때문일 뿐만 아니라, 두 면들에 도시된 분포가 동일한 길이를 차지하기 때문에 그러하다.The pattern of the first surface and the pattern of the second surface are distributed longitudinally and as a result extend to the same length. In this case, it is not only because the dimples have the same size, but also because the distributions shown on the two sides occupy the same length.

상기 제1면의 패턴 및 상기 제2면의 패턴은, 상기 제1면의 튜브의 중심축에 가장 가까이 위치된 상기 제1연장 딤플(A)의 끝단과 상기 제2면의 튜브의 중심축에 가장 가까이 위치된 상기 제2연장 딤플(B)의 끝단이 양 면들에 평행한 평면에서 투영도에 따라 서로 겹쳐지도록 위치된다. 이러한 방식으로, 일 면에 있는 딤플들의 존재에 의한 유동섭동들은 상기 반대면에 있는 딤플들의 존재에 의해 변형된 유동에 심각한 영향을 끼치지 않는 것을 보여준다.Wherein the pattern of the first face and the pattern of the second face are formed so as to be parallel to the end of the first elongated dimple (A) positioned closest to the central axis of the tube of the first face and the center axis of the tube of the second face The ends of the second elongated dimples B positioned closest to each other are positioned so as to overlap each other according to the projection degree in a plane parallel to both sides. In this way, the flow perturbations due to the presence of dimples on one side show that they do not seriously affect the deformed flow due to the presence of the dimples on the opposite side.

Claims (10)

- 제1필수적 평면 및 상기 제1면에 대하여 평행하고 상기 제1면으로부터 간격을 둔 제2필수적 평면을 포함하는 평평화된 형태를 갖고; 양면들은 측벽들에 의하여 연결되고, 적어도 일 면은 상기 튜브의 종방향 X-X'를 따라 반복되는 패턴에 따라 형태화된 복수 개의 딤플들(A, B, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)을 갖고, 상기 패턴은 상기 평면의 폭을 커버하는 복수 개의 그룹들의 딤플 정렬들에 의하여 형태화되며, 상기 종방향 X-X'에 대하여 40º 내지 50º 사이에서 경사로 배치된 일 방향 및 동일한 방향 Y-Y'를 따라 정렬되고, 거기에서 적어도:
- 두 개의 딤플들(A, 1), 즉 제1포인트 딤플(1)과 정렬되고 상기 경사 방향 Y-Y'에 따라 연장되는 제1연장 딤플에 의하여 형성되어, 그 결과로 제1유동채널이 상기 연장 딤플(A)과 상기 포인트 딤플(1) 사이에서 구축되는 제1그룹,
- 4개의 포인트 딤플들, 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 필수적으로 정렬된 제2포인트 딤플(2), 제3포인트 딤플(3), 제4포인트 딤플(4) 및 제5포인트 딤플(5)에 의하여 형성되어, 그 결과로 제2유동채널(C2)이 상기 제2포인트 딤플(2)과 상기 제3포인트 딤플(3) 사이에서 구축되고, 제3유동채널(C3)이 상기 제3포인트 딤플(3)과 상기 제4포인트 딤플(4) 사이에서 구축되며, 제4유동채널(C4)이 상기 제4포인트 딤플(4)과 제5포인트 딤플(5) 사이에서 구축되는 제2그룹,
- 두 개의 딤플들(6, B), 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 연장되는 제2연장 딤플(B)과 정렬된 제6포인트 딤플(6)에 의하여 형성되어, 그 결과로 제5유동채널(C4)이 제6포인트 딤플(6)과 제2 연장 딤플(B) 사이에서 구축되는 제3그룹,
- 4개의 포인트 딤플들, 즉 상기 경사방향 Y-Y'에 의하여 필수적으로 정렬된 제7딤플(7), 제8딤플(8), 제9딤플(9) 및 제10딤플(10)에 의하여 형성되어, 그 결과로 제6유동채널(C6)이 상기 제7포인트 딤플(7)과 제8포인트 딤플(8) 사이에 구축되고, 제7유동채널(C7)이 상기 제8포인트 딤플(8)과 상기 제9포인트 딤플(9) 사이에서 구축되고, 제8유동채널(C8)이 상기 제9포인트 딤플(9)과 상기 제10포인트 딤플(10) 사이에서 구축되는 제4그룹을 포함하고,
거기에서 상기 제1유동채널(C1)의 위치는, 작동모드에서 동일하게 통과하는 상기 유동이 주로 상기 제3유동채널(C3) 및 상기 제4유동채널(C4)을 향하여 운송되는 곳인 열교환기용 튜브.
- a flattened form comprising a first mandatory plane and a second mandatory plane parallel to and spaced from said first face; The two sides are connected by sidewalls and at least one side comprises a plurality of dimples A, B, 1, 2, 3, 4, 5 , 6, 7, 8, 9, 10), the pattern being shaped by dimple arrays of a plurality of groups covering the width of the plane, Aligned in the same direction Y-Y ', and at least there is at least one of:
- two dimples (A, 1), i.e., formed by a first elongated dimple aligned with the first point dimple (1) and extending in the oblique direction Y-Y ', so that the first flow channel A first group constructed between said elongated dimples (A) and said point dimples (1)
A second point dimple 2, a third point dimple 3, a fourth point dimple 4 and a fifth point dimple 4, which are essentially aligned according to the oblique direction Y-Y ' 5) so that a second flow channel (C2) is constructed between the second point dimple (2) and the third point dimple (3), and the third flow channel (C3) A second point dimple (4) and a fifth point dimple (5) are constructed between a three point dimple (3) and the fourth point dimple (4) group,
Is formed by two dimples (6, B), i.e. a sixth point dimple (6) aligned with a second elongated dimple (B) extending in the oblique direction Y-Y ' A third group in which the flow channel C4 is constructed between the sixth point dimple 6 and the second extending dimple B,
By the seventh dimple 7, the eighth dimple 8, the ninth dimple 9 and the tenth dimple 10, which are essentially aligned by the four point dimples, i.e., in the oblique direction Y-Y ' And as a result a sixth flow channel C6 is constructed between the seventh point dimple 7 and the eighth point dimple 8 and a seventh flow channel C7 is formed between the eighth point dimple 8 ) And the ninth point dimple (9), and an eighth flow channel (C8) is constructed between the ninth point dimple (9) and the tenth point dimple (10) ,
Wherein the position of said first flow channel (C1) is such that the flow through said heat exchanger tube, in which said flow essentially equally passes in said operating mode, is transported towards said third flow channel (C3) and said fourth flow channel .
청구항 1에 있어서,
- 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 필수적으로 정렬된 4개의 포인트 딤플들로 형성된 제2그룹에서, 상기 제2포인트 딤플(2)과 제3포인트 딤플(3)에 의해 형성된 제1쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제4포인트 딤플(4)과 제5포인트 딤플(5)에 의해 형성된 제2쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제1쌍의 정렬과 상기 제2쌍의 정렬은 평행하지만 소정거리만큼 어긋나 있는 튜브.
The method according to claim 1,
- a first pair of dimples (2) formed by the second point dimples (2) and the third point dimples (3) in a second group formed of essentially point aligned dimples according to the oblique direction Y-Y ' The second pair of dimples formed by the fourth point dimple 4 and the fifth point dimple 5 are aligned in the oblique direction Y-Y ', and the second pair of dimples formed by the fourth point dimple 4 and the fifth point dimple 5 are aligned in the oblique direction Y- Wherein the first pair of alignments and the second pair of alignments are parallel but offset a predetermined distance.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
- 필수적으로 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬된 4개의 포인트 딤플들에 의해 형성된 제4그룹에서, 상기 제7포인트 딤플(7)과 상기 제8포인트 딤플(8)에 의하여 형성된 제1쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제9딤플(9)과 상기 제10딤플(10)에 의하여 형성된 제2쌍의 딤플들은 상기 경사방향 Y-Y'에 따라 정렬되고, 상기 제1쌍의 정렬과 상기 제2쌍의 정렬은 평행하지만 어긋나 있는 튜브.
The method according to claim 1 or 2,
- a first pair formed by the seventh point dimple (7) and the eighth point dimple (8) in a fourth group formed by essentially four point dimples aligned in the oblique direction Y-Y ' And the second pair of dimples formed by the ninth dimple 9 and the tenth dimple 10 are aligned in the oblique direction Y-Y ' And wherein the first pair of alignments and the second pair of alignments are parallel but offset.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제1유동채널(C1), 상기 제3유동채널(C3) 및 상기 제5유동채널(C5)이 필수적으로 정렬된 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
- a tube in which the first flow channel (C1), the third flow channel (C3) and the fifth flow channel (C5) are essentially aligned.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제1채널(C1), 상기 제4채널(C4) 및 상기 제8채널(C8)이 필수적으로 정렬된 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
A tube in which the first channel (C1), the fourth channel (C4) and the eighth channel (C8) are essentially aligned.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제2채널(C2), 상기 제5채널(C5) 및 상기 제6채널(C6)이 필수적으로 정렬된 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
A tube in which the second channel (C2), the fifth channel (C5) and the sixth channel (C6) are essentially aligned.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제2포인트 딤플(2), 상기 제5포인트 딤플(5), 상기 제7포인트 딤플(7) 및 상기 제10포인트 딤플(10)이 상기 경사방향 Y-Y'에 대해 가로지르는 방향으로 확장되는 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
- the second point dimple (2), the fifth point dimple (5), the seventh point dimple (7) and the tenth point dimple (10) intersect in the oblique direction Y-Y ' Expanded tubing.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 튜브는 상기 제1면 및 상기 제2면에서 일 패턴 및 상기 동일한 패턴을 갖는 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
The tube having one pattern and the same pattern on the first surface and the second surface.
상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 제1평면에서, 상기 튜브의 길이를 따라 하나 이상의 패턴들을 포함하고, 제2평면 즉 반대면에서, 상기 튜브의 길이를 따라 하나 이상의 패턴들을 포함하고,
- 상기 제1면의 패턴 및 상기 제2면의 패턴은 종방향으로 분포되어 있어 그 결과로 동일한 길이로 연장되고
- 상기 제1면의 패턴 및 상기 제2면의 패턴은, 상기 제1면의 튜브의 중심축에 가장 가까이 위치된 상기 제1연장 딤플(A)의 끝단과 상기 제2면의 튜브의 중심축에 가장 가까이 위치된 상기 제2연장 딤플(B)의 끝단이 양면들에 평행한 평면에서 투영에 따라 서로 중첩되도록 위치되는 튜브.
The method of any one of the preceding claims,
At least one pattern along a length of the tube in a first plane and at least one pattern along a length of the tube in a second plane or opposite plane,
The pattern of the first face and the pattern of the second face are distributed in the longitudinal direction so that they extend to the same length
Wherein the pattern of the first face and the pattern of the second face are arranged such that the end of the first elongated dimple (A) located closest to the center axis of the tube of the first face and the center of the tube of the second face And the end of the second elongated dimple (B) positioned closest to the first elongated dimple (B) is positioned so as to overlap with each other in projection in a plane parallel to both sides.
- 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 튜브들을 포함하는 열교환기.- a heat exchanger comprising one or more tubes according to any one of the preceding claims.
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