مبادله گرما بدون فن

مبادله گرما باله و لوله گسترده ترین مبادله گرما در صنعت یخچال و تهویه مطبوع است.و لوله مس و باله های آلومینیومی اجزای اصلی مبادله گرما لوله باله هستندبه طور کلی تصور می شود که مقاومت حرارتی اصلی مبادله گرما لوله های بالدار در سمت هوا است.بنابراین چگونه به طراحی باله های کارآمدتر همیشه اولویت اصلی از تحقیقات مبادله گرما لوله باله بوده استصنعت سطوح تقویت شده ای مانند ورق های موج دار، پل ها، پنجره ها و باله های مختلف با ژنراتورهای گرد و غبار را توسعه داده است.

به نقل قول نیاز دارید؟ ایمیل بفرستید به:تجارتي@bestfintube.com

یکی از جهت های توسعه لوله های مس کاهش قطر است و لوله های 5 میلی متری استفاده شده است.نقش غالب باله ها در انتقال گرما تضعیف می شود، حتی بدون باله، که منجر به یک مبادله گرما لوله های بی نقاب میکرو می شود، یا مبادله گرما بدون باله.

یک مطالعه از دانشگاه مریلند [1] نشان می دهد که هنگامی که قطر لوله کمتر از 1 میلی متر است، مبادله گرما بدون بالاب می تواند همان فشرده سازی را به عنوان مبادله گرما جریمه ای به دست آورد.و هرچه قطر لوله کوچکتر باشد، شکاف به سرعت کوچک می شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، abscissa قطر لوله است،و ordinate منطقه مبادله گرما در هر واحد حجم است (که معمولا برای اندازه گیری فشرده سازی مبادله گرما استفاده می شود)برای قطر لوله های معمولی، مبادلات گرما دارای بال ها بیش از 20 برابر فشرده تر از مبادلات گرما بدون بال هستند.مبادله گرما با باله ها فقط دو برابر از مبادله گرما بدون باله ها فشرده تر استاگر قطر لوله بیشتر کاهش یابد، فشرده سازی مبادله گرما بدون باله نزدیک به مبادله گرما با باله خواهد بود. این نشان می دهد که وقتی قطر لوله به اندازه کافی کوچک است،منطقه ی مبادله ی حرارتی مبادله گرای بدون بالاب از منطقه ی مبادله ی حرارتی نوع بالاب در همان حجم بسیار متفاوت نیست.، و نقش شناور به عنوان "سطح گسترده" دیگر وجود ندارد.

انگشت.1. تغییرات فشرده سازی مبادله گرما با قطر لوله (منبع: Ref. [1])

شکل 2 مقایسه ای از ضریب انتقال گرما با بالاب و بدون بالاب را نشان می دهد، که در آن abscissa هزینه انتقال گرما است - مصرف انرژی توزیع شده بر روی واحد منطقه تبادل گرما.می توان دید که یک تقاطع بین دو منحنی وجود دارددر سمت راست این تقاطع، ضریب انتقال گرما از نوع بدون بال بالاتر از نوع بالدار است که هزینه انتقال گرما یکسان است.

شکل 2 مقایسه ضریب انتقال گرما بین انواع بالدار و بدون بالدار (منبع: Ref. [1])

همانطور که می توانید تصور کنید، مزیت دیگر این نوع مبادله گرما لوله میکروفلوروسنت این است که بار خنک کننده آن به طور قابل توجهی پایین تر است.محققان دانشگاه ژجیانگ [2] از یک مبادله گرما لوله ای کم نور مشابه برای تهویه مطبوع تقسیم خانگی R290 استفاده کردند.، با موفقیت بار را به حدود 250g کاهش می دهد، بنابراین با استاندارد اتحادیه اروپا مطابقت دارد. مبادله گرما لوله میکروفلوروسنت که آنها طراحی کرده اند از نظر ساختاری شبیه مبادله گرما جریان موازی است.همانطور که در شکل 3 نشان داده شده استلوله مبادله گرما یک لوله فولاد ضد زنگ با قطر بیرونی 0.58mm است. محصول واقعی در شکل 4 نشان داده شده است.

انگشت.3نمودار طرحی از مبادله گرما لوله کم نور (منبع: Ref. [2])

انگشت.4. تهویه کننده (چپ) و تبخیر کننده (راست) با استفاده از مبادله گرما لوله کم نور (منبع: Ref. [2])

محققان دانشگاه مریلند همچنین یک مبدل حرارتی لوله های دو طرفه را بر اساس نظریه هندسه فرکتال [3] توسعه داده اند که یک نمودار طرحی آن در شکل 5 نشان داده شده است.نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که زمانی که قطر بیرونی لوله 0.8mm، 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 exchangerآنها همچنین از چاپ سه بعدی برای ساخت یک شی فیزیکی (شکل 6) برای آزمایش استفاده کردند. متأسفانه، گزارش شد که تنها کاهش فشار سمت هوا به دلیل نشت آزمایش شده است.

انگشت.5نمودار طرحی از مبادله گرما لوله فلورسنت دوقلو (منبع: Ref. [3])

انگشت.6نمونه چاپ سه بعدی از مبادله گرما لوله فلورسنت دوقلو (منبع: Ref. [3])

لازم به ذکر است که علیرغم مزایایی که در بالا ذکر شد، معایب تبادله گرما لوله های میکروفلوروسنت نیز آشکار است.(1) تعداد لوله ها در مبادله گرما لوله کم نور بسیار زیاد است(2) نحوه پردازش لوله های میکروفلوروسنت با استفاده از روش های سنتی؛ (3) هنگامی که طول لوله طولانی است،چگونه اطمینان حاصل کنیم که لوله میکروفلوروسنت خم و تغییر شکل نمی یابدبه طور کلی، مبادله گرما لوله میکروفلوروسنت هنوز در مراحل اولیه تحقیقات است و مزایا و معایب آن به کشف بیشتر متخصصان بستگی دارد.

مرجع

[1] باسلار، دی، وی اوت، ز. هوانگ و آر رادرماکر (2017).بهینه سازی طراحی و اعتبارسنجی مبادلات گرما با کارایی بالا با استفاده از بهینه سازی کمک به تقریب و تولید افزودنی." علم و فناوری برای محیط ساخته شده 23 (((6): 896-911.

[2] ژو، W. و Z. گان (2019). "یک رویکرد بالقوه برای کاهش بار R290 در تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی". مجله بین المللی یخچال 101: 47-55.

[1] Huang, Z., J. Ling, Y. Hwang, V. Aute and R. Radermacher (2017). "طراحی و مطالعه پارامتریک عددی یک مبادله گرما فشرده خنک کننده هوا." علم و فن آوری برای محیط ساخته شده 23(6): 970-982