TWM381776U - Improved structure of heat exchanger - Google Patents

Description

76 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 -種熱交換H結構改良，尤指—種可產生渦流、提高棄流強 度’擴展熱交換H内設㈣片管流熱傳強化之流場雷諾數 (Reynold’s number)有效朗，藉以提高傳統平滑面式扭旋片 之熱傳強化效果的熱交換器結構改良。 【先前技術】 按現仃熱父換H為了更進-步提升管流之熱傳強化能力與熱 性能係數並延魏錢提升熱傳係數之雷純（㈣n〇ld，s number)制’會在熱交換器之管體内設扭旋片元件或於螺旋 波浪官内放置連續的扭旋片，或將扭旋片設置於多邊形管内，或 是設置多根扭旋片於一根管道之中。 傳統平滑面式之純>}無法藉由提高I流強度 intensity)，提升熱傳能力’且傳統平滑面式扭旋片料數範圍 較小。 雷諾數是流體流射之慣性力及紐力比值的量度；且所述 雷諾數可視為慣性力及雜力比值量度；所述雷雜亦可視為慣 性力和黏滯力之比；當雷諾數較小時’黏滯力對流場的影響大於 慣性力，流場中流速的擾動會_滞力而衰減，流體流動穩定為 層流；反之，若雷諾數較大時，慣性力對流場的影響大於黏滞力， 流體流動較不穩定，流速的微小變化容易發展、增強，形成紊亂、 不規則紊流（Turbulent flow)流場。 M381776 傳統平滑面式之扭旋片1裝設於熱交換器之管體2中（如第1 圖所示），遂於管體2中導引出一對渦流3(Swirling f low)，提供 管内對流場之熱傳係數。 傳統平滑面式之扭旋片1導引之渦流3提供垂直於管體2内 壁面之流體動量，因此對於層流(Laminar)域之流場具有較佳之熱 傳強化效果；但是由於紊流場(Turbulent flow)本身由於流體具 有震盪現象，因此以具有垂直於管體2内壁面之流體動量，因此 傳統平滑面式之扭旋片1對紊流場產生之熱傳強化效果較弱。 是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之創作 人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。 【新型内容】 菱此，為有效解決上述之問題，本創作之主要目的在提供一 種可提高熱交換器管體内層流及紊流之熱傳導能力及熱性能係數 的熱交換器結構改良。 為達上述目的，本創作係提出一種熱交換器結構改良，係包 含：-管體、-導流耕；所述管體具有—腔室；該導流元件係 被设置於m述腔至内’該m件具有—本體，該本體係呈螺旋 狀’且所述本體兩·向延伸形錢數擾部，該等擾部係各自獨 立排列’所述擾部具有-自由端用以接觸前述腔室之内壁，藉以 產生鰭片冷卻效應，各擾部及本體共同界定有至少一導流部y透 過所述導流元件之擾部可提高管體㈣流及紊流（τ她u㈣ flow)之熱傳遞能力及熱性能係數，藉鱗到極佳之熱傳效果； M381776 本創作具有下列優點： 1·提高層流與紊流（Turbulent flow)管流之熱傳能力及熱 性能係數。 2.擴展具有熱傳提升效能之雷諾數（Reyn〇id’s number)範 圍0 【實施方式】 本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖 ® 式之較佳實施例予以說明。 請參閱第2、2a、2b、2c、3、4圖，如圖所示，本創作熱交 換器結構改良，係包含：一管體4、一導流元件5 ;其中，該管體 4具有一腔室41 ; 所述導流元件5係設置於前述腔室41内，該導流元件5具有 一本體51 ’該本體51係呈螺旋狀，且本體5丨兩側徑向延伸形成 複數擾部52 ’該等擾部52係各自獨立排列，所述擾部52係具有 一自由端521對應前述腔室41之内壁，該擾部52及本體51共同 ® 界定有至少一導流部53。 所述管體4具有至少一進入端42及至少一出口端43,所述管 體4係可供流體6由該進入端42進入所述管體4之腔室41内。 前述導流元件5係設置於前述管體4内之腔室41中，ϋ由該 導流元件5之擾部52接觸該管體4之腔室41的内壁，並由該擾 部52與前述腔室41共同界定一螺旋流道44，前述流體6藉由前 述螺旋流道44於前述管體4中產生渦流(Swirling flow)，提供 管體4内對流場之熱傳係數。 5 M381776 所述導流元件5之本體51及擾部52的杻率增加遂導致其熱 傳提升的有效雷諾數（Reynold’s number)範圍增加。 前述擾部52係可選擇呈片狀及針狀（圖中未表示）及柱狀及 條狀（圖中未表示）其中任一，本實施例係以片狀（如第2a圖所 示）作為表示但並不引以為限。 該等擾部52間具有至少一間隙空間522;該等擾部52之長度 係可呈等長之態樣（如第2a圖所示）或該等擾部52之長度呈互 不同之態樣（如第2b圖所示）；所述擾部52彼此排列之間距係可 呈等距排列（如第2a圖所示）或彼此呈不等距排列（如第2c圖 所示）。 凊覆參閱第4圖，如圖所示，將前述導流元件5置入該管體4 之腔至41内，所述管體4之進入端42及出口端43，可供流體6 進入所述管體4進行熱交換，當所述流體6由該進入端而進入 所述管體4之腔室41中時，因所述導流元件5之擾部π係呈螺 旋式分佈，故可令擾部52後方所導致的剪應力層與主流場中的渦 流交互作用，使得流體6混合性及奈流（Turbulent flQw)強度 提尚，導致熱傳能力提高及壓損係數增加，導流元件5之擾部52 設計相較於習知平滑式扭旋片管的平均努塞數(Nusse i t number) 值為1. 28-2. 4倍；本創作之平均努塞數於層流域之熱傳係數可提 升至平滑圓管的6. 3-9. 5倍。 另者，本創作之導流元件5提供熱傳強化之有效雷諾數範圍 幸乂！知連續平射政片之雷諾數（Reyn〇ld，s number)範圍廣； 並所述導流疋件5之扭率增加遂導致其祕提升的有效雷諾數 (Reynold’s ntunber)範圍增加。 M381776 再者，經由分析Fanning壓損係數值隨著雷諾數（Reyn〇ld，s number)而變化的關係可推論該導流元件5會抑制流場由層流轉 換至紊流（Turbulent flow)的過渡區發展。 本創作之導流元件5的擾部52設計不僅比習知連續平滑扭旋 片提供更高的熱傳強化值，同時也改善其熱性能係數(thermal performance factor) ° 於本實施例中係使用單一導流元件5可提高平滑圓管之熱傳 能力及熱性能係數，若更進—步的應用複數根導流元件5 (圖中未 表示），其熱傳能力及熱性能係數可更進一步的提升，並且適當的 選擇導流元件5之扭率，可同時提高層流與奈流(Turbulent fl〇w) 管流之熱傳能力與熱性能係數。 需陳明者，以上所述僅為本案之雛實_，並非用以限制 本創作，若依本創作之構想所作之改變，在不脫離本創作精神範 圍内’例如：對於構形或佈置型態加以變換，對於各種變化，修 飾”應用’所產生等效作用，均應包含於本案之權利範圍内，合 _ 予陳明。 口 綜上所述，本創作之熱交換器結構改良於使用時，為確實能 達到其功效及目的’故本創作誠為一實用性優異之創作，為符合 新型專利之申請要件’妥依法提出申請，盼料早日賜准本案， =保障創作人之辛苦創作’倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝 來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。 【圖式簡單說明】 第1圖係為習知技術熱交換器立體剖視圖； 7 M381776 第2圖係為本創作之立體分解圖； 第2a圖係為本創作之立體分解局部放大圖； 第2b圖係為本創作之另一實施例之導流元件立體圖； 第2c圖係為本創作之另一實施例之導流元件立體圖； 第3圖係為本創作之立體組合剖視圖； 第4圖係為本創作之立體組合剖視圖。 【主要元件符號說明】 管體4 腔室41 進入端42 出口端43 螺旋流道44 導流元件5 本體51 擾部52 自由端521 間隙空間522 導流部53 流體6

Claims (1)

1. M381776 六、申請專利範圍： 1. 一種熱交換器結構改良，係包含： 一管體，具有一腔室；及 一導流元件，係設置於前·_，料流元件具有—本體所 述本體呈_狀，且所述本體^搬向延伸職魏擾部該 等擾部係各自獨立排列，所述擾部具有一自由端對應前述腔室 • 之内壁’該擾部及本體共同界定有至少一導流部。 鲁 2.如申請專利範圍第1項所述之熱交換器結構改良，其中所述擾 部係可選擇呈片狀及針狀及柱狀及條狀其中任一。 3.如申請專利範圍第1項所述之熱交換器結構改良，其中所述導 流70件與前述腔室共同界定一螺旋流道。 4·如申睛專利範圍第1項所述之熱交換器結構改良，其中該等擾 部間具有至少一間隙空間。 5·如申請專利範圍S 1項所狀熱交換器結構改良，其中該等擾 部的長度相同。 ♦ 6·如申請專利範圍第1項所狀熱交換||結構改良，其中該等擾 部的長度不同。 7.如申請專利範圍第1項所述之熱交換器結構改良，其中該等擾 部係以等間距排列。 •如申請專利範圍第1項所述之熱交換器結構改良，其中該等擾 祁係以不等間距排列。 9