DE20119565U1

DE20119565U1 - Finned heat exchanger plates to increase the vortex formation in a working fluid

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Publication number: DE20119565U1
Application number: DE20119565U
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Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-01
Filing date: 2001-12-01
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2011-12-02

Description

WANG CHING FONG 16741WANG CHING FONG 16741

Heat exchanger fin plates to increase the vortex formation

dung in einem Arbeitsfluid. tion in a working fluid.

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Wärmeabführung, insbesondere Rippenplatten zur Verstärkung der Wirbelbildung einem Arbeitsfluid (im allgemeinen Wasser oder Luft), wobei die Rippenplatten eine Anzahl konkaver und konvexer Abschnitte aufweisen, welche die Wirbelbildung des Arbeitsfluids verstärken und dadurch die wärmeabführende Wirkung erhöhen.The invention relates to devices for heat dissipation, in particular finned plates for enhancing the vortex formation of a working fluid (generally water or air), wherein the finned plates have a number of concave and convex sections which enhance the vortex formation of the working fluid and thereby increase the heat dissipating effect.

Aus dem Taiwanesischen Patent TW 4 46 129 mit der Bezeichnung &ldquor;Wärmeabführende Struktur zur Erhöhung der Wärmeabführungswirkung" ist eine Struktur mit einem Sitz und einem wärmeabführenden Abschnitt bekannt. Der Sitz ist oberhalb einer zentralen Datenverarbeitungseinheit (Zentraleinheit) zur Absorption von Wärme aus der Zentraleinheit durch Wärmekonvektion angeordnet, um zu verhindern, daß die Arbeitstemperatur der Zentraleinheit kontinuierlich ansteigt. Das bekannte Merkmal besteht darin, daß ein unteres Ende des Sitzes eine Verlängerung aufweist, welche mit einem Stück wäremeleitenden Material kombiniert ist. Der wäremabführende Abschnitt umfaßt sich zu beiden Seiten des Sitzes erstreckende Rippen sowie eine Anzahl von wärmeabführenden Rippen zwischen den beiden sich erstrekkenden Rippen. Die sich erstreckenden Rippen dehnen sich nach außen hin aus. Mindestens eine Rippe ist mit einem wellenartigen Biegeabschnitt ausgestattet. Zwischen den sich erstreckenden Rippen und den wärmeabführenden Rippen wird ein Luftkanal gebildet. Dadurch kann Wärme von der Zentraleinheit von den wärmeableitenden Metallstücken an den Sitz abgeführt werden.From Taiwanese patent TW 4 46 129 entitled "Heat dissipating structure for increasing heat dissipation efficiency" a structure with a seat and a heat dissipating section is known. The seat is arranged above a central data processing unit (CPU) for absorbing heat from the CPU by heat convection to prevent the working temperature of the CPU from continuously rising. The known feature is that a lower end of the seat has an extension which is combined with a piece of heat-conducting material. The heat dissipating section comprises fins extending on both sides of the seat and a number of heat dissipating fins between the two extending fins. The extending fins expand outward. At least one fin is provided with a wave-like bending section. An air channel is formed between the extending fins and the heat dissipating fins. This allows heat from the central unit to be dissipated by the heat-dissipating metal pieces to the seat.

Danach wird sie durch die Rippen des wärmeabführenden Abschnittes und die sich erstreckenden Rippen weiter abgeführt. Als Ergebnis wird die Arbeitstemperatur der Zentraleinheit innerhalb eines Normalbereichs gehalten.Then it is further dissipated through the fins of the heat dissipating section and the extending fins. As a result, the working temperature of the central processing unit is kept within a normal range.

Der oben beschriebene wärmeabführende Sitz ist annähernd mit demjenigen, der schon früher bekannt war, identisch. Die Verbesserung besteht darin, daß sich eine Anzahl von Rippen von dem Sitz aus erstreckt und sich von den oberen Abschnitten zweier Seiten ausdehnt und daß eine Anzahl wellenartiger Rippen zwischen den sich erstreckenden Rippen ausgebildet ist. Der sich ausdehnende Abschnitt besitzt Sprialrillen zum Befestigen von Gebläsen an einem oberen Ende des wärmeabführenden Sitzes. Jedoch weist er lediglich eine geringe Zunahme an Wärmeabführung gegenüber der zuvor bekannten Vorrichtung auf. Der Grund dafür besteht darin, daß Sitz und Rippen praktisch aus einem Material für die Wärmekonvektion bestehen. Lediglich die oberhalb des Sitzes fixierten Gebläse besitzen die Verbesserung des Wärmeübergangs.The heat dissipating seat described above is almost identical to that previously known. The improvement is that a number of fins extend from the seat and expand from the upper portions of two sides and that a number of wave-like fins are formed between the extending fins. The expanding portion has spiral grooves for attaching fans to an upper end of the heat dissipating seat. However, it has only a slight increase in heat dissipation over the previously known device. The reason for this is that the seat and fins are practically made of one material for heat convection. Only the fans fixed above the seat have the improvement in heat transfer.

Der Nachteil der obigen bekannten Vorrichtung besteht darin, daß lediglich die Unterteile der Rippen an dem Sitz befestigt und die Rippen mit gleichen Abständen angeordnet sind. Demzufolge weisen die Rippen unterhalb des Gebläses nur eine schlechte wärmeabführende Wirkung auf, während diese Rippen eine große Fläche beanspruchen (vgl. Fig. 3 des Standes der Technik). Dies führt dazu, daß die Zentraleinheit leicht überhitzt wird. Darüber hinaus wird, weil die Mitte des Gebläses fast keine Luftströmung aufweist, Wärme in diesem Bereich aus anderen Kanälen an den Rand des Gebläses geführt. Somit ist die Wärmeabführung nicht vollkommen.The disadvantage of the above known device is that only the bottom parts of the fins are fixed to the seat and the fins are arranged at equal intervals. As a result, the fins below the fan have a poor heat dissipating effect, while these fins occupy a large area (see Fig. 3 of the prior art). This causes the central unit to easily overheat. Moreover, since the center of the fan has almost no air flow, heat in this area is conducted from other channels to the edge of the fan. Thus, heat dissipation is not perfect.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von wärmeaustauschenden Rippenplatten, um die Wirbelbildung im Arbeitsfluid zu verstärken.The object of the invention is therefore to create heat-exchanging finned plates to enhance the vortex formation in the working fluid.

Gegenstand der Erfindung ist die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The subject matter of the invention is the device specified in claim 1. Further advantages and embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Die erfindungsgeitiäße Rippenplatte besitzt eine Anzahl konkaver und konvexer Abschnitte. Die Anzahl konkaver und konvexer Abschnitte ist alternierend in Längs- und Querrichtung angeordnet. Dadurch wird die wärmeabführende Fläche stark vergrößert. Wenn Wärme abgeführt wird, wird die Wärme des wärmeabführenden Sitzes räumlich zweidimensional übertragen. Außerdem wird durch Kontakt der konvexen Abschnitte eine dreidimensionale Wärmeübertragung herbeigeführt. Wenn Wärme vom Sitz auf die Rippenplatten übertragen wird, bilden die konkaven und konvexen Abschnitte darüber hinaus Wärmewiderstände, so daß sie die Wärmeübertragung des Arbeitsfluids behindern und dadurch die turbulente Strömung vergrößern. Dadurch wird die Wärmekonvektion zwischen dem Arbeitsfluid und den Rippenplatten vergrößert. The fin plate according to the invention has a number of concave and convex portions. The number of concave and convex portions is arranged alternately in the longitudinal and transverse directions. This greatly increases the heat dissipating area. When heat is dissipated, the heat of the heat dissipating seat is transferred spatially two-dimensionally. In addition, three-dimensional heat transfer is brought about by contact of the convex portions. When heat is transferred from the seat to the fin plates, the concave and convex portions also form thermal resistances so that they hinder the heat transfer of the working fluid and thereby increase the turbulent flow. This increases the heat convection between the working fluid and the fin plates.

Die verschiedenen Ziele und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im folgenden anhand der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, worin bedeuten: The various objects and advantages of the device according to the invention will be explained in more detail below with reference to the description taken in conjunction with the drawings, in which:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of the device according to the invention;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. I₁. Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 4 eine Seitenansicht der weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;Fig. 2 is a side view of the device according to Fig. ₁ . Fig. 3 is a perspective view of a further embodiment of the device according to the invention; Fig. 4 is a side view of the further embodiment of the device according to the invention;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch zwei aneinandergrenzende Rippenplatten der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 6 die Strömung von Arbeitsfluid bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung undFig. 5 is a longitudinal section through two adjacent rib plates of the device according to the invention; Fig. 6 is the flow of working fluid in the device according to the invention and

Fig. 7 eine Seitenansicht zweier Rippenplatten, die in Berührung mit einer flachen Platte stehen.Fig. 7 is a side view of two ribbed plates in contact with a flat plate.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte wäremaustauschende Rippenvorrichtung zur Verstärkung der Wirbelbildung im Arbeitsfluid gemäß der Erfindung kann dazu verwendet werden, Wärme in den Zentraleinheiten von Rechnern und anderen Wärmequellen zu absorbieren und sie von einer Anzahl von Rippenplatten aus abzuführen, so daß die Zentraleinheiten oder anderen Wärmequellen bei Normaltemperatur betrieben werden können.The heat exchanging fin device for enhancing vortex formation in the working fluid according to the invention shown in Figures 1 and 2 can be used to absorb heat in the central processing units of computers and other heat sources and to dissipate it from a number of fin plates so that the central processing units or other heat sources can be operated at normal temperature.

Die Rippenplatten 10 werden durch Stanzen (oder Extrudieren) hergestellt und weisen eine Anzahl konkaver Abschnitte 11 und konvexer Abschnitte 12 auf. Die konkaven Abschnitte 11 und konvexen Abschnitte 12 sind alternierend in Längs- und Querrichtung angeordnet. Die beiden Oberflächen jeder Rippenplatte 10 besitzen konkave Abschnitte 11 und konvexe Abschnitte 12. An derselben Stelle werden an den beiden gegenüberliegenden Oberflächen zugleich ein konkaver Abschnitt 11 und ein entsprechender konvexer Abschnitt 12 ausgebildet. Dadurch wird die wärmeabführende Fläche erfindungsgemäß stark vergrößert. Die Geschwindigkeit bei der Wärmeabführung kann auf diese Weise stark erhöht werden. Die vorzugsweise - konische Form - der konkaven und konvexen Abschnitt 11, 12 bewirkt, daß das Arbeitsfluid Wirbel bildet und aufgrund dessen der Wärmeübergang und die Wärmeabführung von den Rippenplatten 10 verstärkt werden. The fin plates 10 are manufactured by stamping (or extrusion) and have a number of concave sections 11 and convex sections 12. The concave sections 11 and convex sections 12 are arranged alternately in the longitudinal and transverse directions. The two surfaces of each fin plate 10 have concave sections 11 and convex sections 12. At the same point, on the two opposite surfaces, a concave section 11 and a corresponding convex section 12 are formed at the same time. This greatly increases the heat dissipating surface according to the invention. The speed of heat dissipation can be greatly increased in this way. The preferably conical shape of the concave and convex sections 11, 12 causes the working fluid to form vortices and as a result the heat transfer and heat dissipation from the fin plates 10 are increased.

Gemäß Fig. 3 ist aus einer Anzahl von Rippenplatten 10, die fest an einen Sitz 20 montiert sind, eine Wärmeabführun-gsein-According to Fig. 3, a heat dissipation unit is made up of a number of ribbed plates 10 which are firmly mounted on a seat 20.

heit 100 gebildet. Bei dieser Ausführungsform berühren sich die konkaven Abschnitte 11 angrenzender Rippenplatten 10, wie insbesondere aus der Seitenansicht der Einheit 100 in Fig. 4 und dem Längsschnitt gemäß Fig. 5 ersichtlich. Die Wärme von der wärmeabführenden Einheit 100 wird zweidimensional übertragen. Außerdem wird durch die Berührung der konkaven Abschnitte 12 ein dreidimensionaler Wärmeübergang ausgebildet. Außerdem dienen, wenn die Wärme vom Sitz 20 aus auf die Rippenplatten 10 abgeführt wird, die konkaven Abschnitte 11 und konvexen Abschnitte 12 als Strömungswiderstände, so daß die turbulente Strömung verstärkt wird (vgl. Fig. 6).' Dadurch wird die Wärmekonvektion zwischen dem Arbeitsfluid und den Rippenplatten verstärkt. Gemäß der Erfindung können die konvexen Abschnitte einer Rippenplatte in Berührung mit einem flachen Abschnitt einer weiteren Rippenplatte stehen. Gemäß der Erfindung sind ferner mindestens zwei Rippenplatten miteinander über die konvexen Abschnitte verbunden, wobei die Verbindung durch Stauchen, Verschweißen oder Verkleben erfolgt.unit 100. In this embodiment, the concave portions 11 of adjacent fin plates 10 touch each other, as can be seen in particular from the side view of the unit 100 in Fig. 4 and the longitudinal section according to Fig. 5. The heat from the heat-dissipating unit 100 is transferred two-dimensionally. In addition, a three-dimensional heat transfer is formed by the contact of the concave portions 12. In addition, when the heat is dissipated from the seat 20 to the fin plates 10, the concave portions 11 and convex portions 12 serve as flow resistances, so that the turbulent flow is increased (cf. Fig. 6).' This increases the heat convection between the working fluid and the fin plates. According to the invention, the convex portions of one fin plate can be in contact with a flat portion of another fin plate. According to the invention, at least two ribbed plates are further connected to one another via the convex sections, the connection being made by upsetting, welding or gluing.

Gemäß Fig. 7 sind gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Rippenplatten mit konkaven und konvexen Abschnitten über eine flache Platte miteinander verbunden.According to Fig. 7, according to a further embodiment of the device according to the invention, two rib plates with concave and convex sections are connected to each other via a flat plate.

Wenngleich die Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, daß sich nicht auf die dabei beschriebenen Einzelheiten beschränkt ist. Verschiedene Veränderungen und Austausche können gemäß dem Wissen des Fachmannes durchgeführt werden. Sie alle sind von dem Schutzbereich der Ansprüche umfaßt.While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that it is not limited to the details described herein. Various changes and substitutions may be made according to the knowledge of one skilled in the art, all of which are within the scope of the claims.

Claims

1. A heat exchanging fin device for enhancing vortex formation in a working fluid, comprising a number of fin plates ( 10 ) each having a number of concave portions ( 11 ) and convex portions ( 12 );
wherein the convex portions ( 12 ) of one rib plate ( 10 ) touch the convex portions ( 12 ) of the adjacent rib plate ( 10 ),
a number of ribbed plates ( 10 ) are combined to form a one-piece body ( 5 ),
where a working fluid transfers the heat three-dimensionally,
for the transfer of heat from a seat to the fin plates ( 10 ), the concave sections ( 11 ) and convex sections ( 12 ) are designed as flow resistances, so that the turbulent flow is intensified and thereby the heat convection between the working fluid and the fin plates ( 10 ) is increased.

2. Device according to claim 1, characterized in that the concave portion ( 11 ) and the convex portion ( 12 ) have a conical shape.

3. Device according to claim 1, characterized in that a rib plate ( 10 ) with concave sections ( 11 ) and convex sections ( 12 ) is in contact with another rib plate ( 10 ) with concave sections ( 11 ) and convex sections ( 12 ).

4. Device according to claim 1, characterized in that a rib plate ( 10 ) with concave and convex portions is in contact with a flat plate.

5. Device according to claim 3, characterized in that convex portions ( 12 ) of one rib plate ( 10 ) are in contact with convex portions ( 12 ) of another rib plate ( 10 ) and a number of rib plates are connected to one another and are connected in their entirety to a heat-dissipating seat ( 20 ).

6. Device according to claim 1, characterized in that at least two ribbed plates ( 10 ) are connected to one another at their convex sections ( 12 ) by compression, welding or gluing.