JPS59112196A - フイン付熱交換器 - Google Patents
フイン付熱交換器Info
- Publication number
- JPS59112196A JPS59112196A JP22333882A JP22333882A JPS59112196A JP S59112196 A JPS59112196 A JP S59112196A JP 22333882 A JP22333882 A JP 22333882A JP 22333882 A JP22333882 A JP 22333882A JP S59112196 A JPS59112196 A JP S59112196A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fin
- plate thickness
- heat exchanger
- fins
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、クロスフィンタイプあるいはフルゲートフィ
ンタイプ等のフィン付熱交換器に関するものである。
ンタイプ等のフィン付熱交換器に関するものである。
一般にフィンをもつ熱交換器では、フィン材の熱抵抗が
あるため、良く知られている様に、フィン効率Ｆ＝Ｑ、
／ＣＩ ここに、 ＱＩ＝フィンによって実際に放散される全熱量Ｑ−：フ
インの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定した時に
放散される熱量 が／よシ低下する。フィン効率Ｙの低下は熱交換性能の
低下につながるとともに、コストダウンの観点からみる
と、フィン材を一様に薄くして、フィン材の減少を計る
場合の障害ともなる。
あるため、良く知られている様に、フィン効率Ｆ＝Ｑ、
／ＣＩ ここに、 ＱＩ＝フィンによって実際に放散される全熱量Ｑ−：フ
インの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定した時に
放散される熱量 が／よシ低下する。フィン効率Ｙの低下は熱交換性能の
低下につながるとともに、コストダウンの観点からみる
と、フィン材を一様に薄くして、フィン材の減少を計る
場合の障害ともなる。
最近、種々のフィン面加工を施したフィン、例えばスリ
ットフィンあるいはルーバフィン等と称されるものが提
供され、フィンの高性能化が行なわれているが、この様
にフィン表面の熱伝達率が高くたる程、罰記したフィン
効率低下は熱交換性能の中で大きな問題となってきてい
る。
ットフィンあるいはルーバフィン等と称されるものが提
供され、フィンの高性能化が行なわれているが、この様
にフィン表面の熱伝達率が高くたる程、罰記したフィン
効率低下は熱交換性能の中で大きな問題となってきてい
る。
ところで、フィン効率はフィン板厚が大である程／に近
づき、フィン板厚が小である程低下する。
づき、フィン板厚が小である程低下する。
又フィン内を流れる伝導熱流束の大きさは、熱源である
伝熱管からの距離が近い程大きく、又フィン面上の局所
熱伝達率が大なる場所はど大きい。
伝熱管からの距離が近い程大きく、又フィン面上の局所
熱伝達率が大なる場所はど大きい。
さらに、フィン間の空気の主流温度が空気の流れ方向に
変化する実際のフィンでは、空気とフィンとの温度差が
大なる空気上流側柵、上記伝導熱流束が大きくなる。
変化する実際のフィンでは、空気とフィンとの温度差が
大なる空気上流側柵、上記伝導熱流束が大きくなる。
本発明は上記の点に鑑み、フィン効率の低下を招くこと
なく′（即ち、フィン効率を現状の値に保持して）、フ
ィン材の減少を計るため、フィン板厚をその伝導熱流束
の大きさに応じて局所的に変化させることを特徴とする
。
なく′（即ち、フィン効率を現状の値に保持して）、フ
ィン材の減少を計るため、フィン板厚をその伝導熱流束
の大きさに応じて局所的に変化させることを特徴とする
。
さて、第７図に示すクロスフィン箆熱交換器を例にとシ
、フィン面の温度分布と伝導によるフィン内熱流束とを
次の条件のもとて数値計算した結果、第３図及び第１１
．図図示の如くなった０（イ）伝熱管／の段ピツチｌ）
、 ＝ 、２３．≠■（ロ） フィン１の列ピッチＰ言
−，２２０ｍ（ハ）伝熱管／の管径Ｄ＝／ａ４’１ｍ（
→ フィンピッチＦＰ二ｘｏｍ （（ホ） フィン材質 ： アルミニウム（へ）空気流
速 ： ７％ （））計算領域 ： 斜線部分 （カ フィン；ぬ度Ｔ＝τ−（ａ、 ／ ｆｗｒ、。
、フィン面の温度分布と伝導によるフィン内熱流束とを
次の条件のもとて数値計算した結果、第３図及び第１１
．図図示の如くなった０（イ）伝熱管／の段ピツチｌ）
、 ＝ 、２３．≠■（ロ） フィン１の列ピッチＰ言
−，２２０ｍ（ハ）伝熱管／の管径Ｄ＝／ａ４’１ｍ（
→ フィンピッチＦＰ二ｘｏｍ （（ホ） フィン材質 ： アルミニウム（へ）空気流
速 ： ７％ （））計算領域 ： 斜線部分 （カ フィン；ぬ度Ｔ＝τ−（ａ、 ／ ｆｗｒ、。
ここに、τ： フィン温度（℃）
１： フィン根元温度（℃）
−８： 空気入口温度（’Ｃ）
なお、第２図には、フィン前縁ノαからの距離２に対す
る局所熱交換量ｌの変化を示すグラフである。
る局所熱交換量ｌの変化を示すグラフである。
第２図ないし第≠図によれば、次のことがわかる０
（１）空気の上流側柵、熱伝達率が高く、又、空気−フ
ィン間の温度差も大であるため、フィン面温度社低く、
伝導熱流束が大きい。
ィン間の温度差も大であるため、フィン面温度社低く、
伝導熱流束が大きい。
（２）熱源である伝熱管近傍である程、よシ広いフィン
面で伝達された熱流がそこを通過するため、伝導熱流束
テが大きい。フィン端部ノα１，２ｂあるいは対称の中
心部、２Ｃ（第１図参照）では、伝導熱流束ｑＬ非常に
小さくなる。
面で伝達された熱流がそこを通過するため、伝導熱流束
テが大きい。フィン端部ノα１，２ｂあるいは対称の中
心部、２Ｃ（第１図参照）では、伝導熱流束ｑＬ非常に
小さくなる。
なお、フィン面にスリットやルーバー等の加工を施した
フィンにおいても、伝導熱流束が上記と類似の傾向とな
ることは容易に類推できよう。
フィンにおいても、伝導熱流束が上記と類似の傾向とな
ることは容易に類推できよう。
上記の結果より、空気の上流側、あるいは伝熱管近傍な
ど、伝導熱流束が大きく、その熱流束のスムーズな通過
のためには、よ）広い通路上必要としている部分ではフ
ィン板厚を大きく、又、逆にフィン端部あるいは対称中
心部など、伝１蔗束がｄｒｆ零に近くてただ形状的に連
続でおらせるためにのみフィン材を必要とする部分では
、フィン板厚を薄くするという手段を講じることは、フ
ィン材の利用法としてはよシ効率的でｓｂ、ががる意味
よシ、本発明では、よシ効率的なフィン形状を提案した
のである。
ど、伝導熱流束が大きく、その熱流束のスムーズな通過
のためには、よ）広い通路上必要としている部分ではフ
ィン板厚を大きく、又、逆にフィン端部あるいは対称中
心部など、伝１蔗束がｄｒｆ零に近くてただ形状的に連
続でおらせるためにのみフィン材を必要とする部分では
、フィン板厚を薄くするという手段を講じることは、フ
ィン材の利用法としてはよシ効率的でｓｂ、ががる意味
よシ、本発明では、よシ効率的なフィン形状を提案した
のである。
以下、具体的な実施例に基づき本発明のフィン付熱交換
器を説明する。
器を説明する。
第５図には本発明の第１実施例にかかるフィン付熱交換
器であるクロスフィンタイプのものが示されている。
器であるクロスフィンタイプのものが示されている。
この場合、熱源である伝熱管／外周に設けられるアルミ
ニウム製のフインコの板厚ｔ＆′ｉ凍のように決定され
ている。Ａ点での板厚（ｔＡ＝ ｏ、／２ｔｍ ＊ｔＡ
は伝熱管に接するフィン上流側のＡ点の板厚）を基準と
するとき、 （１） ：を方向の板厚変化 ｔｏ＝ ｔＤ＝ ０．４’ ｔｈ ｆ；Ｈ＝０．／ｌ。
ニウム製のフインコの板厚ｔ＆′ｉ凍のように決定され
ている。Ａ点での板厚（ｔＡ＝ ｏ、／２ｔｍ ＊ｔＡ
は伝熱管に接するフィン上流側のＡ点の板厚）を基準と
するとき、 （１） ：を方向の板厚変化 ｔｏ＝ ｔＤ＝ ０．４’ ｔｈ ｆ；Ｈ＝０．／ｌ。
ここに、ｔｏは伝熱管の中心を通る空気流が交わるフィ
ン上流端Ｃ点の板厚 ｔ］）は伝熱管に接するフィン下流側の９点の板厚 ｔ、は伝熱管の中心と通る空気流が交わるフィン下流端
１点の板厚 （２） ｙ方向の板厚変化 ｔＢ＝ｏ、／ｌａ ここにｔｌ］は伝熱管から最も
遠いフィン上流端３点 の板厚 とし、各点間は順次Ａ点よシ板厚を薄くしたとき、第１
実施例の場合のフィン面温度分布およびフィン内伝導熱
流東分布は第４図および第７図の如くなる。
ン上流端Ｃ点の板厚 ｔ］）は伝熱管に接するフィン下流側の９点の板厚 ｔ、は伝熱管の中心と通る空気流が交わるフィン下流端
１点の板厚 （２） ｙ方向の板厚変化 ｔＢ＝ｏ、／ｌａ ここにｔｌ］は伝熱管から最も
遠いフィン上流端３点 の板厚 とし、各点間は順次Ａ点よシ板厚を薄くしたとき、第１
実施例の場合のフィン面温度分布およびフィン内伝導熱
流東分布は第４図および第７図の如くなる。
これによれば、フィン板厚ｔを伝導熱流束ｑの大きさに
応じて変えたととによシ、第３図に比べて、流度分布が
伝熱管／の前後でよシ対称形に近くなシ、フィン面の温
度変化が平均的になっていることがわかる。これは、空
気の上流側はどフィン内伝導熱流束りが大きいのに見合
うようにフィン板厚ｔを他の部分に比べ厚くした効果で
ある。
応じて変えたととによシ、第３図に比べて、流度分布が
伝熱管／の前後でよシ対称形に近くなシ、フィン面の温
度変化が平均的になっていることがわかる。これは、空
気の上流側はどフィン内伝導熱流束りが大きいのに見合
うようにフィン板厚ｔを他の部分に比べ厚くした効果で
ある。
第ｇ図には、本発明の第２実施例にかかるフィン付熱交
換器であるコルゲートフィンタイプのものが示されてい
る。
換器であるコルゲートフィンタイプのものが示されてい
る。
この場合、フィンコの板厚ｔは次のように決定されてい
る。伝熱管に接するフィンの上流端Ａ点での板厚ｔｈ
＝ ０． ／ ２ ＫＭを基準とするとき、（１）Ｚ方
向の板厚変化 ｔｃ） ＝ ０４”Ａ ｔｏは伝熱管に接するフィンの下流端Ｃ点の温度 （２）ｙ方向の板厚変化 ｆｂ ＝ Ｑ ／ ｔＡ ｔＢは伝熱管から最も遠いフィン上流端３点の温度 第７図には、本発明の第１及び第２実施例とそれらに対
応する等肉厚の従来例とにおけるフィン効率Ｆとフィン
材減少率几との関係が示されている０ これによれば、クロスフィンタイプの第１実施例では３
３％、フルゲートフィンタイプの第２実施例では２７％
程、同一フィン効率のままフィン材を減少させることが
できるということがわかる。
る。伝熱管に接するフィンの上流端Ａ点での板厚ｔｈ
＝ ０． ／ ２ ＫＭを基準とするとき、（１）Ｚ方
向の板厚変化 ｔｃ） ＝ ０４”Ａ ｔｏは伝熱管に接するフィンの下流端Ｃ点の温度 （２）ｙ方向の板厚変化 ｆｂ ＝ Ｑ ／ ｔＡ ｔＢは伝熱管から最も遠いフィン上流端３点の温度 第７図には、本発明の第１及び第２実施例とそれらに対
応する等肉厚の従来例とにおけるフィン効率Ｆとフィン
材減少率几との関係が示されている０ これによれば、クロスフィンタイプの第１実施例では３
３％、フルゲートフィンタイプの第２実施例では２７％
程、同一フィン効率のままフィン材を減少させることが
できるということがわかる。
なお、本発明において、フィン板厚を変える加工手段と
しては、フィンの空気流上流側を厚く、下流側を薄くす
るためには、フィンをロール加工時、上下ロールを外径
が上流側が小で下流側が大とした微小テーパーのｐ−ル
を用い、両ロールのセンターを平行にしたものを用いる
とよく、また伝熱管の中間の板厚を薄くするととは伝熱
管のピッチに合わせた外径が波形のロールを用いるなど
適宜の加工方法を用いて行うものである。
しては、フィンの空気流上流側を厚く、下流側を薄くす
るためには、フィンをロール加工時、上下ロールを外径
が上流側が小で下流側が大とした微小テーパーのｐ−ル
を用い、両ロールのセンターを平行にしたものを用いる
とよく、また伝熱管の中間の板厚を薄くするととは伝熱
管のピッチに合わせた外径が波形のロールを用いるなど
適宜の加工方法を用いて行うものである。
又、本発明は、上記２実施例に限定されるものではなく
、発明の要旨を逸脱しカい範囲内で適宜設計変更可能な
ことは勿論である。
、発明の要旨を逸脱しカい範囲内で適宜設計変更可能な
ことは勿論である。
続いて本発明のフィン付熱交換器の効果を述べる０
本発明によれば、これまでの説明で明らかな如く、フィ
ン付熱交換器において、フィン板厚を伝導熱流束の大な
る部分で厚く、伝導熱流束の小なる部分で薄くするよう
にしたので、従来の等肉厚のフィンを使用した場合に比
べて熱交換性能において劣る部分のフィン板厚が減少せ
しめられることとなシ、フィンのフィン効率を何ら減少
することなくフィン材の大巾な減少を計ることができる
。
ン付熱交換器において、フィン板厚を伝導熱流束の大な
る部分で厚く、伝導熱流束の小なる部分で薄くするよう
にしたので、従来の等肉厚のフィンを使用した場合に比
べて熱交換性能において劣る部分のフィン板厚が減少せ
しめられることとなシ、フィンのフィン効率を何ら減少
することなくフィン材の大巾な減少を計ることができる
。
従って、フィン付熱交換器の大巾匁フストダウンを期す
ることができるという優れた効果がある。
ることができるという優れた効果がある。
さらに、前記特許請求の範囲第２項乃至第弘項記載の如
くなせば、その効果が更に増大するものである。
くなせば、その効果が更に増大するものである。
第１図は従来一般の等肉厚フィンを使用したフィン付熱
交換器の部分略図、第２図は第１図のフィン付熱交換器
におけるフィン面においてフィン前縁からの距離Ｘと局
所熱交換量３との関係を示すグラフ、第３図は第７図の
フィン付熱交換器のフィン面温度分布図、第≠図は、第
１図のフィン付熱交換器のフィン内伝導熱流束図、第５
図は本発明の第１実施例にかかるフィン付熱交換器の部
分略図、第４図は第５図のフィン付熱交換器のフィン面
温度分布図、第７図は第５図のフィン付熱交換器のフィ
ン内伝導熱流束図、第ｇ図は本発明の第２実施例にかか
るフィン付熱交換器の部分略図、第り図は本発明の第１
および第λ実施例とそれらに対応する等肉厚の従来例と
におけるフィン材減少率Ｒとフィン効率Ｆとの関係を示
すグラフである。 ／ ・・・・・伝熱管 。２ ・ 曽 ・ ・ ・ ７ イ ンｔ
・・・・・フィン板厚 ９ ・・・・・伝導熱流束 第？図
交換器の部分略図、第２図は第１図のフィン付熱交換器
におけるフィン面においてフィン前縁からの距離Ｘと局
所熱交換量３との関係を示すグラフ、第３図は第７図の
フィン付熱交換器のフィン面温度分布図、第≠図は、第
１図のフィン付熱交換器のフィン内伝導熱流束図、第５
図は本発明の第１実施例にかかるフィン付熱交換器の部
分略図、第４図は第５図のフィン付熱交換器のフィン面
温度分布図、第７図は第５図のフィン付熱交換器のフィ
ン内伝導熱流束図、第ｇ図は本発明の第２実施例にかか
るフィン付熱交換器の部分略図、第り図は本発明の第１
および第λ実施例とそれらに対応する等肉厚の従来例と
におけるフィン材減少率Ｒとフィン効率Ｆとの関係を示
すグラフである。 ／ ・・・・・伝熱管 。２ ・ 曽 ・ ・ ・ ７ イ ンｔ
・・・・・フィン板厚 ９ ・・・・・伝導熱流束 第？図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／、 フィン板厚（ｔ）を伝導熱流束（ｑ）の大なる
部分で厚く、伝導熱流束（ｑ）の小なる部分で薄くなし
たフィン（２）を伝熱管（１）外周に設けたことを特徴
とするフィン付熱交換器。 ２ 前記フィン板厚（１’）を、前記フィン（２）に向
って流れる流体の上流側から下流側にかけて漸次薄くな
した特許請求の範囲第１項記載のフィン付熱交換器。 ３ 前記フィン板厚＜１）を、熱源である伝熱管（１）
から隔たる距離が大きく々るに従って、漸次薄くなした
特許請求の範囲第１項記載のフィン付熱交換器。 弘 前記フィン板厚Ｃｔ）を、前記伝熱管（１）から同
−距離隔たる点においては、フィン（２）に向って流れ
る流体の上流側よシ下流側を薄くなした特許請求の範囲
第３項記載のフィン付熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22333882A JPS59112196A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | フイン付熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22333882A JPS59112196A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | フイン付熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59112196A true JPS59112196A (ja) | 1984-06-28 |
Family
ID=16796589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22333882A Pending JPS59112196A (ja) | 1982-12-18 | 1982-12-18 | フイン付熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59112196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046556A (en) * | 1988-09-13 | 1991-09-10 | Gadelius Sunrod Ab | Surface enlarging elements for heat-exchanger tubes |
| CN120313384A (zh) * | 2025-06-16 | 2025-07-15 | 江苏嘉玥环保科技有限公司 | 一种耐压型板翅式换热器结构 |
-
1982
- 1982-12-18 JP JP22333882A patent/JPS59112196A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5046556A (en) * | 1988-09-13 | 1991-09-10 | Gadelius Sunrod Ab | Surface enlarging elements for heat-exchanger tubes |
| CN120313384A (zh) * | 2025-06-16 | 2025-07-15 | 江苏嘉玥环保科技有限公司 | 一种耐压型板翅式换热器结构 |
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