JPH04115261U - 空気用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率がよい熱交換器を提供する。 【構成】 伝熱管９の内側に、先端が伝熱管の内面に圧
接する放射方向の複数の伝熱板１３，・・を有する管内
フィン１０を設けて、管内を複数の小室１４，・・に区
画し、伝熱管９の外側に、筒状部１１ａを伝熱管の外面
に圧接させた多数のプレートフィン１１，・・を取付け
る。 【効果】 伝熱管内の流体通路の相当直径が大幅に小さ
くなり、かつ伝熱面積が増加して、管内熱抵抗が管外熱
抵抗に近くなるので、熱交換効率が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空気同士を熱交換する空気用熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

空気同士を熱交換する空気用熱交換器は、空気の熱伝達率が水等の液体に比べ て小さいために、伝熱管の外側に多数のプレ−トフィンを取付けて、熱伝達効率 の向上を図っている。

【０００３】 一般に、熱交換器の性能を表わす値として熱コンダクタンスＫＡが知られてい るが、熱交換する流体が共にガスの場合は、この熱コンダクタンスＫＡは、次の 近似式で表わされる。

【０００４】

【数１】 数１において、α_i ，α_o は伝熱管の内側と外側の熱伝達率、Ａ_i ，Ａ_o は伝 熱管の内側と外側の伝熱面積、１／α_i Ａ_i と１／α_o Ａ_o は、伝熱管内外の熱 抵抗である。

【０００５】 この場合、伝熱管内外の熱抵抗の値が小さく、かつ値が近いことが効果的であ るが、上記フィンチューブ形伝熱管は、管外熱抵抗が小さくなっても管内熱抵抗 が大きいために、全体としての大幅な効率アップを期待することができない。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案が解決しようとする課題は、熱交換効率のよい空気用熱交換器を提供す ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案は、筒体内に複数の伝熱管を軸方向に配設し 、これらの伝熱管の内外を流れる空気を熱交換する空気用熱交換器において、上 記伝熱管が、先端が該伝熱管の内面に圧接する放射方向の複数の伝熱板を有し、 それによって該伝熱管内を複数の小室に区画する軸方向の管内フィンと、内側の 筒状部が伝熱管の外面に圧接し外側が径方向に伸びる多数のプレートフィンとを 備えていることを特徴としている。

【０００８】

【作用】

伝熱管の内面に、管内フィンを構成する放射方向の複数の伝熱板の先端を圧接 して、伝熱管の内側を複数の小室に区画したために、伝熱管内の流体通路の相当 直径が大幅に小さくなるとともに、伝熱管内側の伝熱面積が大幅に増加して、伝 熱管の管内熱抵抗が小さくかつ管外熱抵抗に近くなるので、熱交換器の効率が大 幅に向上する。

【０００９】 また、多数のプレートフィンの内側筒状部を、伝熱管の外面に圧接したことに よって、複数の伝熱板の先端と伝熱管内面とがよく圧接するので、長時間使用し ても伝熱板と伝熱管間の熱伝達率が低下することがない。

【００１０】

【実施例】

図は本考案の実施例を示し、この空気用熱交換器は、外胴１、その端板２ａ， ２ｂ、及び外胴１内に取付けた管板３，３を備え、端板２ａ，２ｂと管板３，３ 間に入口ヘッダ４ａと出口ヘッダ４ｂが、管板３，３間に熱交換室５がそれぞれ 形成され、入口ヘッダ４ａに高温の空気の流入口６ａが、出口ヘッダ４ｂに同じ 空気の流出口６ｂが、熱交換室５に低温の空気の入口７ａと出口７ｂが、それぞ れ形成されている。 上記管板３，３には、伝熱管９，・・の端部が固定され、各伝熱管９の内側に 管内フィン１０が、外側に多数のプレートフィン１１，・・が、それぞれ取付け られている。

【００１１】 図３に詳細を示す上記管内フィン１０は、放射方向の複数の伝熱板１３，・・ を有し、アルミニウムの押出材等によって一体に形成されており、伝熱管９の開 口から軸方向に圧入されることにより、各伝熱板１３，・・の先端が伝熱管９の 内面に圧接し、伝熱管９の内側は、これらの伝熱板１３，・・によって軸方向の 複数の小室１４，・・が形成される。

【００１２】 一方、伝熱管９外側のプレートフィン１１，・・は、該プレートフィン内側の 筒状部１１ａが、伝熱管９の外面に圧接することによって伝熱管９に取付けられ ており、各筒状部１１ａの伝熱管９外面への圧入によって、管内フィン１０とプ レートフィン１１，・・は、伝熱管９の内外面に強固に取付けられる。

【００１３】 上記実施例は、伝熱管９の内側を伝熱板１３，・・で複数の小室１４，・・に 区画したことにより、伝熱管９内を流れる空気の通路の相当直径が大幅に小さく なり、なおかつ伝熱管９内を流れる空気の伝熱面積が大幅に増加するので、伝熱 管内における空気の熱交換効率を大幅に上昇させることができる。 この場合、伝熱管９の外面にプレートフィン１１，・・の内側筒状部１１ａ， ・・を圧入することにより、伝熱管９の内面と伝熱板１３，・・の先端とが圧接 するので、伝熱管９とプレートフィン１１，・・及び伝熱板１３，・・相互間の 熱伝達は良好である。

【００１４】 次に、管内フィン１０のない周知のプレートフィン形伝熱管の熱コンダクタン スＫＡ１と、上記伝熱管の熱コンダクタンスＫＡ２とを比較すると、熱交換器の 殆どは流体の流れが乱流状態で使用されるので、伝熱管内のヌセルト数Ｎ_u 及び 熱伝達率αは、次の式が成立する。

【００１５】

【数２】

【数３】 数２及び数３において、Ｒ_e はレイノルズ数、Ｐ_r はプラントル数、λは流体 の熱伝導率、ｄは管内相当直径である。

【００１６】 数２と数３から、熱伝達率αと伝熱管の相当直径ｄとの関係を求めると、次の 式が得られる。

【数４】 数４において、ｗは流体の速度、νは流体の動粘性係数、λは流体の熱伝導率 である。 数４で明らかなように、熱伝達率αは、伝熱管の相当直径ｄの−０．２乗に比 例する。

【００１７】 一例としてα_i ＝１００ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃、α₀ ＝５０ｋｃａｌ／ｍ² ｈ℃ 、Ａ₀ ＝１５×Ａ_i 、ｄ_i ＝１７．２mm（外径１９mm、肉厚０．９mmの管）であ る熱交換器の熱コンダクタンスＫＡを求めると、数１により８８．２Ａ_i （ｋｃ ａｌ／ｈ℃）となる。 一方、上記実施例の伝熱管９において、Ａ_i をフィンなしの３．４倍、相当直 径が０．１６８６倍としたものを例にとると、相当直径ｄ₁ が２．９mmとなり、 管内熱伝達率α₁ は１．４２７α_i となる。 これらの数値から数１によって熱コンダクタンスＫＡ１を求めると、ＫＡ１＝ ２９４．６Ａ_i （ｋｃａｌ／ｈ℃）となる。

【００１８】 したがって、管内フィン１０を有する伝熱管９の熱コンダクタンスＫＡ１は、 管内フィンのない伝熱管の熱コンダクタンスの３．３４倍となるから、熱交換効 率を３倍以上に向上させることができ、或いは同じ能力の熱交換器の場合は、外 形容積を１／３以下にすることができる。

【００１９】

【考案の効果】

本考案の空気用熱交換器は、伝熱管内に先端を圧接した複数の伝熱板を有する 管内フィンと、伝熱管の外側に筒状部を圧接したプレートフィンとによって、伝 熱管内外の熱抵抗が大幅に減少するので、熱交換器の熱交換効率を向上させるこ とができ、或いは熱交換器を小形化することができる。

【００２０】 また、伝熱管の外側に圧接させたプレートフィンの筒状部によって、伝熱管の 内外面とプレートフィン及び伝熱板の先端とが圧接するので、これらの間の熱伝 達率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の縦断正面図である。

【図２】同じく縦断側面図である。

【図３】管内フィンを圧入した伝熱管の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

９ 伝熱管 １０ 管内フィン １１ プレートフィン １１ａ 筒状部 １３ 伝熱板 １４ 小室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒体内に複数の伝熱管を軸方向に配設
   し、これらの伝熱管の内外を流れる空気を熱交換する空
   気用熱交換器において、上記伝熱管が、先端が該伝熱管
   の内面に圧接する放射方向の複数の伝熱板を有し、それ
   によって該伝熱管内を複数の小室に区画する軸方向の管
   内フィンと、内側の筒状部が伝熱管の外面に圧接し外側
   が径方向に伸びる多数のプレートフィンとを備えてい
   る、ことを特徴とする空気用熱交換器。