Wymiennik ciepła bez końcówek

Wymiennik ciepła z płetwami i rurkami jest najczęściej stosowanym wymiennikiem ciepła w przemyśle chłodniczym i klimatyzacyjnym,i rury miedziane i płetwy aluminiowe są głównymi składnikami wymiennika ciepła rury z płetwamiOgólnie uważa się, że główna odporność termiczna wymienników ciepła rurowych z płetwami znajduje się po stronie powietrza,Więc jak zaprojektować bardziej wydajne płetwy zawsze było najwyższym priorytetem badań w zakresie wymienników ciepłaPrzemysł opracował wzmocnione powierzchnie, takie jak blachy faliste, mosty, otwory okienne i różne płetwy z generatorami wiru.

Czy potrzebujesz oferty?commercial@bestfintube.com

Jednym z kierunków rozwoju rur miedzianych jest zmniejszenie średnicy i zastosowano rury o średnicy 5 mm. Jednak w miarę jak średnica rury staje się coraz mniejsza,dominująca rola płetw w transferze ciepła jest osłabiona, nawet bez płetw, co daje Micro Bare Tube Heat Exchanger lub Finless Heat Exchanger.

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie w Maryland [1] wykazało, że gdy średnica rury jest mniejsza niż 1 mm, wymiennik ciepła bez płetw może osiągnąć taką samą kompaktowość jak wymiennik ciepła z płetwami,i im mniejsza średnica ruryJak pokazano na rysunku 1, abscysa jest średnicą rurki,a ordinat to powierzchnia wymiany ciepła na jednostkę objętości (powszechnie stosowana do pomiaru kompaktowości wymiennika ciepła)W przypadku tradycyjnych średnic rur wymienniki ciepła z płetwami są ponad 20 razy bardziej kompaktowe niż wymienniki ciepła bez płetw.wymiennik ciepła z płetwami jest tylko około dwa razy bardziej kompaktowy niż wymiennik ciepła bez płetwJeżeli średnica rury zostanie jeszcze zmniejszona, kompaktowość wymiennika ciepła bez płetw będzie zbliżona do kompaktowości wymiennika ciepła z płetwami.powierzchnia wymiany ciepła wymiennika ciepła bez płetw nie różni się znacznie od powierzchni wymiany ciepła typu z płetwami w tej samej objętości, a rola płetwy jako "rozszerzonej powierzchni" nie istnieje już.

Fig.1. Zmiany kompaktowości wymiennika ciepła w zależności od średnicy rury (źródło: Ref. [1])

Na rysunku 2 przedstawiono porównanie współczynników przenoszenia ciepła z płetwami i bez płetw, gdzie abscysa jest kosztem przenoszenia ciepła - zużyciem energii rozłożonym na powierzchni jednostkowej wymiany ciepła.Można zobaczyć, że istnieje przecięcie między tymi dwoma krzywymiPo prawej stronie tego skrzyżowania współczynnik przenoszenia ciepła typu bez skrzydeł jest wyższy niż w przypadku typu z płetwami, gdy koszt przenoszenia ciepła jest taki sam.

Rys.2 Porównanie współczynników przenoszenia ciepła między typami z płetwami a bez płetw (źródło: Ref. [1])

Jak można sobie wyobrazić, kolejną zaletą tego rodzaju mikrofluorescencyjnych wymienników ciepła jest znacznie niższy ładunek chłodniczy.Naukowcy z Uniwersytetu w Zhejiang [2] wykorzystali podobny wymiennik ciepła rurkowy o niskim oświetleniu do klimatyzatora domowego R290., z powodzeniem zmniejszając ładunek do około 250 g, spełniając w ten sposób normę UE.jak pokazano na rysunku 3Rurka wymiennika ciepła jest rurą ze stali nierdzewnej o średnicy zewnętrznej 0,58 mm. Rzeczywisty produkt przedstawiono na rysunku 4.

Fig.3. Schematyczny schemat wymiennika ciepła rurkowego o niskim oświetleniu (źródło: Ref [2])

Fig.4. Kondensator (z lewej) i parownik (z prawej) przy użyciu wymiennika ciepła rurkowego o niskim oświetleniu (źródło: Ref. [2])

Naukowcy z University of Maryland opracowali również bifurkowany goły wymiennik ciepła na podstawie teorii geometrii fraktalnej [3], którego schematyczny schemat pokazany jest na rysunku 5.Wyniki symulacji numerycznych pokazują, że gdy zewnętrzna średnica rury wynosi 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 exchangerW tym celu zastosowano również drukowanie 3D do wykonania fizycznego obiektu (zob. rysunek 6) do testowania.

Fig.5. Schematyczny schemat dwustronnego wymiennika ciepła lampy fluorescencyjnej (źródło: Ref. [3])

Fig.6. Próbka druku 3D dwustronnego wymiennika ciepła lampy fluorescencyjnej (źródło: Ref. [3])

Należy podkreślić, że pomimo wspomnianych wyżej zalet wymienników ciepła mikrofluorescencyjnych, istnieją również oczywiste wady.(1) liczba rur w wymienniku ciepła rury o niskim oświetleniu jest bardzo duża2) Jak przetwarzać rurki mikrofluorescencyjne przy użyciu tradycyjnych metod; 3) Gdy długość rurki jest długa,jak upewnić się, że rurka mikrofluorescencyjna nie zgięła się i nie zdeformowałaOgólnie rzecz biorąc, wymiennik ciepła mikrofluorescencyjny jest jeszcze na wczesnym etapie badań, a zalety i wady zależą od dalszych odkryć praktyków.

Odnośniki

[1] Bacellar, D., V. Aute, Z. Huang i R. Radermacher (2017)."Optymalizacja projektu i walidacja wysokowydajnych wymienników ciepła przy użyciu optymalizacji wspomaganej zbliżeniem i produkcji dodatków." Nauka i technologia dla środowiska zabudowanego 23 (((6): 896-911.

[2] Zhou, W. i Z. Gan (2019). "Potencjalne podejście do zmniejszenia ładunku R290 w klimatyzatorach i pompach ciepła". International Journal of Refrigeration 101: 47-55.

[3] Huang, Z., J. Ling, Y. Hwang, V. Aute i R. Radermacher (2017). "Projekt i numeryczne badanie parametryczne kompaktowego wymiennika ciepła chłodzonego powietrzem." Nauka i technologie dla środowiska zbudowanego 23(6)970-982.