JP4982870B2 - 伝熱装置 - Google Patents
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Description
該伝熱体に対して熱伝達可能に一体化した伝熱フィンと、
伝熱体近傍を流動する前記熱搬送流体を伝熱体背後の剥離後流領域に導き、該剥離後流領域を減縮するとともに、後方に縦渦流を発生させる伝熱フィン上の縦渦発生翼とを備えた伝熱装置において、
前記伝熱体の各側には、複数の前記縦渦発生翼がスパン方向に配列され、各縦渦発生翼は、前記熱搬送流体を同方向に変向させ、該熱搬送流体を前記伝熱体の後方領域に導くように、互いに平行に配置されるとともに、各縦渦発生翼を乗り越えて後方に流動する前記熱搬送流体が縦渦流を形成するように前記熱搬送流体の上流側に向かって高さが漸減する形態を有し、
隣り合う前記縦渦発生翼は、下流側から見て、該縦渦発生翼の1/3〜2/3のスパン方向範囲(Y方向範囲)において互いに重なり合うように配置され、
前記伝熱体の各側に配列された複数の縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体に接近するにつれて前記熱搬送流体の流れ方向(X方向)後方に段階的且つ相対的にずれるように配置され、前記伝熱体に最も接近した前記縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体の後端部の側方(スパン方向)又はその上流側に位置することを特徴とする伝熱装置を提供する。
該伝熱体に対して熱伝達可能に一体化した伝熱フィンと、
伝熱体近傍を流動する前記熱搬送流体を伝熱体背後の剥離後流領域に導き、該剥離後流領域を減縮するとともに、後方に縦渦流を発生させる伝熱フィン上の縦渦発生翼とを備えた伝熱装置において、
前記伝熱体の各側には、複数の前記縦渦発生翼がスパン方向に配列され、各縦渦発生翼は、前記熱搬送流体を同方向に変向させ、該熱搬送流体を前記伝熱体の後方領域に導くように、互いに平行に配置されるとともに、各縦渦発生翼を乗り越えて後方に流動する前記熱搬送流体が縦渦流を形成するように前記熱搬送流体の上流側に向かって高さが漸減する三角形の形態を有し、
前記伝熱体の各側に配列された複数の縦渦発生翼の後端部及び上流端は夫々、該伝熱体に接近するにつれて前記熱搬送流体の流れ方向後方に段階的且つ相対的にずれるように配置され、前記伝熱体に最も接近した前記縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体の後端部の側方又はその上流側に位置し、前記伝熱体から最も離れた前記縦渦発生翼の上流端は、該伝熱体の上流端よりも上流側に位置することを特徴とする伝熱装置を提供する。
圧力損失比(f/f0)が、縦渦発生翼を設置した場合の圧力損失係数(f)と、縦渦発生翼を設置しない場合の圧力損失係数(f0)との比率として定義され、
レイノルズ数Re=400〜500の前記流体に対し、伝熱効果比(j/j0)≧1.40、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.0の特性が、前記縦渦発生翼によって設定されたことを特徴とする伝熱装置を提供する。
圧力損失比(f/f0)が、縦渦発生翼を設置した場合の圧力損失係数(f)と、縦渦発生翼を設置しない場合の圧力損失係数(f0)との比率として定義され、
レイノルズ数Re=300の前記流体に対する伝熱性能が、伝熱効果比(j/j0)≧1.30、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.0の特性を有し、
前記流体のレイノルズ数が300〜500の範囲内で変化するときに、前記伝熱効果比(j/j0)が、該レイノルズ数の変化に応答して、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.5の範囲内で変化することを特徴とする伝熱装置を提供する。
11 開口部
12 後流側端部
13 間隙
14 近接点
15 上縁
16 上流側端部
17 流路
18 並列流路
α 迎え角
A 冷却用空気流
Ar 旋回流
B 剥離点
C 剥離後流領域
T 伝熱管
F プレートフィン
P 流路
L 熱媒体流体
N 距離
W1 間隔
W2 スパン方向寸法
Claims (11)
- 熱搬送流体と伝熱接触する線型又は管状の伝熱体と、
該伝熱体に対して熱伝達可能に一体化した伝熱フィンと、
伝熱体近傍を流動する前記熱搬送流体を伝熱体背後の剥離後流領域に導き、該剥離後流領域を減縮するとともに、後方に縦渦流を発生させる伝熱フィン上の縦渦発生翼とを備えた伝熱装置において、
前記伝熱体の各側には、複数の前記縦渦発生翼がスパン方向に配列され、各縦渦発生翼は、前記熱搬送流体を同方向に変向させ、該熱搬送流体を前記伝熱体の後方領域に導くように、互いに平行に配置されるとともに、各縦渦発生翼を乗り越えて後方に流動する前記熱搬送流体が縦渦流を形成するように前記熱搬送流体の上流側に向かって高さが漸減する形態を有し、
隣り合う前記縦渦発生翼は、下流側から見て、該縦渦発生翼の1/3〜2/3のスパン方向範囲において互いに重なり合うように配置され、
前記伝熱体の各側に配列された複数の縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体に接近するにつれて前記熱搬送流体の流れ方向後方に段階的且つ相対的にずれるように配置され、前記伝熱体に最も接近した前記縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体の後端部の側方又はその上流側に位置することを特徴とする伝熱装置。 - 伝熱効果比(j/j0)が、前記縦渦発生翼を設置した場合の無次元熱伝達率(j)と、該縦渦発生翼を設置しない場合の無次元熱伝達率(j0)との比率として定義され、
圧力損失比(f/f0)が、前記縦渦発生翼を設置した場合の圧力損失係数(f)と、該縦渦発生翼を設置しない場合の圧力損失係数(f0)との比率として定義され、
レイノルズ数Re=400〜500の前記流体に対し、伝熱効果比(j/j0)≧1.40、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.0の特性が、前記縦渦発生翼によって設定されたことを特徴とする請求項1に記載の伝熱装置。 - 伝熱効果比(j/j0)が、前記縦渦発生翼を設置した場合の無次元熱伝達率(j)と、該縦渦発生翼を設置しない場合の無次元熱伝達率(j0)との比率として定義され、
圧力損失比(f/f0)が、前記縦渦発生翼を設置した場合の圧力損失係数(f)と、該縦渦発生翼を設置しない場合の圧力損失係数(f0)との比率として定義され、
レイノルズ数Re=300の前記流体に対する伝熱性能が、伝熱効果比(j/j0)≧1.30、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.0の特性を有し、
前記流体のレイノルズ数が300〜500の範囲内で変化するときに、前記伝熱効果比(j/j0)が、該レイノルズ数の変化に応答して、伝熱効果比(j/j0)/圧力損失比(f/f0)>1.5の範囲内で変化することを特徴とする請求項1に記載の伝熱装置。 - 前記縦渦発生翼は、底辺が伝熱フィンの平面に位置する三角形の形態を有し、三角形の斜辺は、熱搬送流体の上流側に向かって傾斜した上縁を構成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の伝熱装置。
- 3対又は4対の前記縦渦発生翼が、伝熱体の両側に対称に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の伝熱装置。
- 前記熱搬送流体の流れ方向に対する前記縦渦発生翼の迎え角は、10〜45°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の伝熱装置。
- 前記伝熱体は、冷却又は加熱すべき熱媒体流体を流通可能な円形断面の伝熱管からなり、前記縦渦発生翼の全長は、前記伝熱管の半径よりも大きな寸法値に設定されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の伝熱装置。
- 前記縦渦発生翼の全長は、前記伝熱管の直径よりも大きな寸法値に設定されることを特徴とする請求項7に記載の伝熱装置。
- 熱搬送流体と伝熱接触する線型又は管状の伝熱体と、
該伝熱体に対して熱伝達可能に一体化した伝熱フィンと、
伝熱体近傍を流動する前記熱搬送流体を伝熱体背後の剥離後流領域に導き、該剥離後流領域を減縮するとともに、後方に縦渦流を発生させる伝熱フィン上の縦渦発生翼とを備えた伝熱装置において、
前記伝熱体の各側には、複数の前記縦渦発生翼がスパン方向に配列され、各縦渦発生翼は、前記熱搬送流体を同方向に変向させ、該熱搬送流体を前記伝熱体の後方領域に導くように、互いに平行に配置されるとともに、各縦渦発生翼を乗り越えて後方に流動する前記熱搬送流体が縦渦流を形成するように前記熱搬送流体の上流側に向かって高さが漸減する三角形の形態を有し、
前記伝熱体の各側に配列された複数の縦渦発生翼の後端部及び上流端は夫々、該伝熱体に接近するにつれて前記熱搬送流体の流れ方向後方に段階的且つ相対的にずれるように配置され、前記伝熱体に最も接近した前記縦渦発生翼の後端部は、該伝熱体の後端部の側方又はその上流側に位置し、前記伝熱体から最も離れた前記縦渦発生翼の上流端は、該伝熱体の上流端よりも上流側に位置することを特徴とする伝熱装置。 - 前記熱搬送流体の流れ方向に対する前記縦渦発生翼の迎え角は、10〜45°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項9に記載の伝熱装置。
- 前記伝熱体は円形断面の伝熱管からなり、前記縦渦発生翼の全長は、前記伝熱管の直径よりも大きな寸法値に設定されることを特徴とする請求項9又は10に記載の伝熱装置。
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