Χωρίς φτερούγες εναλλάκτης θερμότητας

Χωρίς φτερούγες εναλλάκτης θερμότητας

Ο εναλλάκτης θερμότητας με φτερό και σωλήνα είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος εναλλάκτης θερμότητας στη βιομηχανία ψύξης και κλιματισμού.και χάλκινο σωλήνα και πτερύγια αλουμινίου είναι τα κύρια συστατικά του πτερυγίου σωλήνα ανταλλακτή θερμότηταςΓενικά πιστεύεται ότι η κύρια θερμική αντίσταση των θερμικών ανταλλακτών σωλήνων με πτερύγια βρίσκεται στην πλευρά του αέρα,Έτσι, πώς να σχεδιάσει πιο αποδοτικά πτερύγια ήταν πάντα η κορυφαία προτεραιότητα της έρευνας πτερυγίου σωλήνα εναλλάκτη θερμότηταςΗ βιομηχανία έχει αναπτύξει ενισχυμένες επιφάνειες όπως κυματοειδή φύλλα, γέφυρες, ανοίγματα παραθύρων και διάφορα πτερύγια με γεννήτριες δίνης.

Ζητάτε προσφορά; Στείλτε ηλεκτρονικό μήνυμα στο:commercial@bestfintube.com

Μια από τις κατευθύνσεις ανάπτυξης των σωλήνων χαλκού είναι να μειωθεί η διάμετρος, και οι σωλήνες 5 mm έχουν εφαρμοστεί.ο κυρίαρχος ρόλος των πτερυγίων στην μεταφορά θερμότητας εξασθενεί, ακόμη και χωρίς πτερύγια, με αποτέλεσμα ένα Micro Bare Tube Heat Exchanger, ή Finless Heat Exchanger.

Μια μελέτη του Πανεπιστημίου του Maryland [1] δείχνει ότι όταν η διάμετρος του σωλήνα είναι μικρότερη από 1 mm, ο εναλλάκτης θερμότητας χωρίς πτερύγια μπορεί να επιτύχει την ίδια συμπαγότητα με τον εναλλάκτη θερμότητας με πλεονέκτημα,και όσο μικρότερη είναι η διάμετρος του σωλήναΌπως φαίνεται στο σχήμα 1, η αποκόλληση είναι η διάμετρος του σωλήνα,και η οριζόντια είναι η περιοχή ανταλλαγής θερμότητας ανά μονάδα όγκου (συνήθως χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συμπαγής του εναλλάκτη θερμότητας)Για τις συμβατικές διαμέτρους σωλήνων, οι θερμοανταλλάκτες με πτερύγια είναι περισσότερο από 20 φορές πιο συμπαγείς από τους θερμοανταλλάκτες χωρίς πτερύγια.ο θερμομικρατής με πτερύγια είναι μόνο περίπου δύο φορές πιο συμπαγής από τον θερμομικρατήρα χωρίς πτερύγιαΑν η διάμετρος του σωλήνα μειωθεί περαιτέρω, η συμπαγότητα του θερμοανταλλάκτη χωρίς πτερύγια θα είναι κοντά σε αυτή του θερμοανταλλάκτη με πτερύγια.η περιοχή ανταλλαγής θερμότητας του εναλλάκτη θερμότητας χωρίς πτερύγια δεν διαφέρει σημαντικά από την περιοχή ανταλλαγής θερμότητας του τύπου με πτερύγια στον ίδιο όγκο, και ο ρόλος του πτερυγίου ως "επεκτεινόμενης επιφάνειας" δεν υπάρχει πλέον.

Φωτο.1. Διακύμανση της συμπαγής του εναλλάκτη θερμότητας με διάμετρο σωλήνα (Πηγή: Ref. [1])

Το σχήμα 2 δείχνει μια σύγκριση των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας με πτερύγια και χωρίς πτερύγια, όπου η απόκλιση είναι το κόστος μεταφοράς θερμότητας - η κατανάλωση ενέργειας κατανεμημένη στην μονάδα ανταλλαγής θερμότητας.Μπορείτε να δείτε ότι υπάρχει μια διασταύρωση μεταξύ των δύο καμπύλωνΣτην δεξιά πλευρά αυτής της διασταύρωσης, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του τύπου χωρίς φτερά είναι υψηλότερος από αυτόν του τύπου με πτερύγια όταν το κόστος μεταφοράς θερμότητας είναι το ίδιο.

Σχήμα 2 Σύγκριση συντελεστών μεταφοράς θερμότητας μεταξύ τύπων με πτερύγια και χωρίς πτερύγια (Πηγή: Ref. [1])

Όπως μπορείτε να φανταστείτε, ένα άλλο πλεονέκτημα αυτού του τύπου μικροφθορίζοντος σωλήνα ανταλλάκτη θερμότητας είναι ότι έχει σημαντικά χαμηλότερο φορτίο ψυκτικού.Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Zhejiang [2] χρησιμοποίησαν παρόμοιο θερμοανταλλάκτη σωλήνα χαμηλού φωτισμού για τον οικιακό κλιματιστικό R290.Ο μικροφθορίζων σωλήνα ανταλλακτής θερμότητας που σχεδίασαν είναι δομικά παρόμοιος με έναν παράλληλο ροή ανταλλακτή θερμότητας,όπως φαίνεται στο σχήμα 3Ο σωλήνας του εναλλάκτη θερμότητας είναι σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα με εξωτερική διάμετρο 0,58 mm.

Φωτο.3. Σχεδιακό διάγραμμα θερμομικρατήρα σωλήνα χαμηλού φωτισμού (πηγή: Ref. [2])

Φωτο.4. Κοντενσέρ (αριστερά) και εξατμιστής (δεξιά) χρησιμοποιώντας θερμοανταλλάκτη σωλήνα χαμηλού φωτισμού (Πηγή: Ref. [2])

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ έχουν επίσης αναπτύξει έναν διφορούμενο γυμνό σωλήνα εναλλάκτη θερμότητας με βάση τη θεωρία της φρακτικής γεωμετρίας [3], ένα σχηματικό διάγραμμα του οποίου φαίνεται στο σχήμα 5.Τα αποτελέσματα της αριθμητικής προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν η εξωτερική διάμετρος του σωλήνα είναι 00,8 mm, the air side heat transfer coefficient of the bifurcated light tube heat exchanger is 15% higher and the pressure drop is reduced by 4-12% compared with the straight tube microfluorescent tube heat exchangerΟι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης την 3D εκτύπωση για να κατασκευάσουν ένα φυσικό αντικείμενο (βλέπε σχήμα 6) για δοκιμές.

Φωτο.5. Σχεδιακό διάγραμμα διφορούμενου θερμοανταλλάκτη φθοριούχου σωλήνα (Πηγή: Ref. [3])

Φωτο.6. 3D εκτύπωση δείγματος διφορούμενου θερμοανταλλάκτη φθοριούχου σωλήνα (Πηγή: Ref. [3])

Αξίζει να σημειωθεί ότι, παρά τα προαναφερθέντα πλεονεκτήματα των μικροφθορίζοντων σωλήνων ανταλλακτών θερμότητας, τα μειονεκτήματα είναι επίσης προφανή.(1) ο αριθμός των σωλήνων στον θερμοανταλλάκτη χαμηλού φωτισμού είναι πολύ μεγάλος(2) Πώς να επεξεργάζονται οι μικροφθορίζοντες σωλήνες χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους (3) Όταν το μήκος του σωλήνα είναι μεγάλο,πώς να διασφαλιστεί ότι ο μικροφθορίζων σωλήνας δεν λυγίζει και δεν παραμορφώνεταιΓενικά, ο μικροφθοριούχος θερμοανταλλάκτης σωλήνα βρίσκεται ακόμη στο αρχικό στάδιο της έρευνας, και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα εξαρτώνται από την περαιτέρω ανακάλυψη των επαγγελματιών.

Αναφορές

[1] Bacellar, D., V. Aute, Z. Huang και R. Radermacher (2017)."Οπτικοποίηση σχεδιασμού και επικύρωση ανταλλακτών θερμότητας υψηλών επιδόσεων με χρήση βοηθημένης με προσέγγιση βελτιστοποίησης και πρόσθετης κατασκευής." Επιστήμη και τεχνολογία για το δομημένο περιβάλλον 23(6): 896-911.

[2] Zhou, W. και Z. Gan (2019). "Μια πιθανή προσέγγιση για τη μείωση του φόρτου R290 σε κλιματιστικά και αντλίες θερμότητας". Διεθνές περιοδικό ψύξης 101: 47-55.

[3] Huang, Z., J. Ling, Y. Hwang, V. Aute και R. Radermacher (2017). "Σχεδιασμός και αριθμητική παραμετρική μελέτη ενός συμπαγούς εναερωμένου εναλλάκτη θερμότητας." Επιστήμη και τεχνολογία για το δομημένο περιβάλλον 23(6)970-982.