أنابيب بيضاوية ذات أجنحة

أنابيب بيضاوية ذات أجنحة

أنبوب ذو زعانف بيضاوي هو عنصر مبادل حرارة يتكون من أنبوب أساسي وأنبوب بيضاوي وزعانف خارجية. الأكثر شيوعًا هي الأنابيب ذو الزعانف بيضاوي مستطيل، الأنابيب ذو الزعانف بيضاوي،أنابيب بيضاوية مستديرة ذات أجنحة، الأنابيب المسطحة البدانية المدارية، الأنابيب ذات الزعانف البيضاء على شكل حرف H، الخ الأنابيب ذات الزعانف البدانية تُقدر بسبب أدائها المتفوق مقارنةً بالأنبوبات ذات الزعانف المستديرة،والتي استخدمت على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل إيثيلين وتكرير النفطتستخدم الأنابيب الملتوية ذات الأجنحة كعناصر لتبادل الحرارة عالية الكفاءة في معدات تبادل الحرارة. مقاومة تدفق الأنابيب صغيرة وكفاءة تبادل الحرارة عالية.مما يجعل معدات تبادل الحرارة تميل إلى أن تكون مضغوطة، خفيفة الوزن وفعالة ومتصغرة.

مقدمة موجزة

مع تطور العلوم والتكنولوجيا والصناعة، معدات مبادلة الحرارة تميل إلى أن تكون مضغوطة وخفيفة الوزن وكفؤة ومصغرة،ولكن المبادل الحراري العام لا يمكن أن يستوفي المتطلبات المذكورة أعلاه، مما يدفع الناس إلى دراسة المبادل الحراري عالي الكفاءة. لذلك ، يفضل الباحثون مبادل الحرارة الأنبوبي كمبادل حرارة عالي الكفاءة.تم استخدام المبادل الحراري الأنبوبي على نطاق واسع في التبريد، تكييف الهواء ومجالات صناعية أخرى، العنصر الأساسي هو حزمة الأنابيب داخل المبادل الحراري،من أجل تحسين أداء نقل الحرارة في سطح الأنبوب القاعدية هو وسيلة فعالة جدا لتعزيز نقل الحرارة، وبالمقارنة مع الأنابيب العادية ، فإن الأنابيب ذات الزعانف لديها مزايا الهيكل المدمج ، واختيار المواد المرنة والمعقولة (يمكن أن يختلف اختيار المواد من الأنابيب الأساسية والزعانف) ،وكفاءة عالية في نقل الحرارة.

أنواع الأنابيب ذات الأجنحة

وفقًا لمواقف تركيب الزعانف المختلفة ، هناك نوعان من أنابيب الزعانف: أنبوب الزعانف الداخلي وأنبوب الزعانف الخارجي ، والذي يستخدم فيه الأنابيب الخارجية بشكل أكثر شيوعًا.وفقًا لتخطيط الزعانف المختلف، هناك نوعان من الأنابيب ذات الزعانف: الأنابيب ذات الزعانف الطولية والأنابيب ذات الزعانف العرضية. وفقًا للشكل المختلف للأنبوب الأساسي ، تشمل الأنابيب ذات الزعانف الأنابيب المستديرة ذات الزعانف ،أنابيب بيضاوية ذات أجنحة، والأنابيب المسطحة ذات الزعانف. المبادل الحراري للأنابيب المستديرة يحتل دورًا مهيمنًا في السوق ، لكن عددًا كبيرًا من الاختبارات أظهرت أنه بالمقارنة مع الأنابيب المستديرةمنطقة العودة والمنطقة الريحية للأنبوب الإهليلي أصغر بكثير، مما يقلل بشكل فعال من مقاومة التدفق واستهلاك الطاقة على الجانب الهوائي ، وعندما يكون عدد حزم الأنبوب نفسه ،أنبوب بيضاوي والأنبوب المسطح أكثر دقة من أنبوب مستدير، وحجم المبادل الحراري أصغر، مما يقلل من التكلفة.أبحاث وتطوير المبادلات الحرارية البنفسجية الأنبوبية-الرفوف قد جذبت المزيد والمزيد من الاهتمام من العلماء.

الوضع البحثي للأنبوبات البيضاوية

تمت دراسة خصائص الحرارة الخارجية والمقاومة لعشرة أنواع من حزم الأنابيب المستطيلة البدلية.تم استخدام تحليل الانحدار الخطي واختبار أهمية مستوى F لتحليل البيانات التجريبية، وحصلت على صيغة الارتباط بين إطلاق الحرارة الجانب الهوائي وأداء المقاومة من حزمة أنبوب الزعانف المستطيل البيضاوي.تم تحديد الفاصل المناسب بين الأنابيب العرضية والطولية التي تتوافق مع الحد الأدنى من الحجم والمنطقة الحد الأدنى للرياح من حزم الأنابيب المستطيلة البيضاويةتم تحليل البيانات التجريبية للحصول على التفاعل بين عدد صفوف الأنابيب ، والمسافة بين الأنابيب الأفقية والطويلة ومعامل الاحتكاك.دراسة تأثير الفاصل بين زعانف الأنابيب البدلية مع نسب مختلفة من المحاور الطويلة والقصيرة من البدلة (a / b) على إطلاق الحرارة، ودرس إطلاق الحرارة من أنبوب بيضاوي مستطيل مع أربعة ثقوب في الغاز المرور.صيغة بسيطة يمكن استخدامها كأساس للحسابات الهندسية مشتقةتو شان وآخروناستخدمت طريقة الحرارة الثابتة في الحالة الثابتة لدراسة خصائص نقل الحرارة ومقاومة ثلاثة مبردات هواء أنبوبية بيضاوية ذات أجنحة وواحدة من مبردات هواء أنبوبية دائرية ذات أجنحةمن خلال دراسة وتحليل التجارب ، تم الحصول على صيغة الارتباط بين Nu و Re في ظل ظروف عمل مختلفة من الأنابيب المزدوجة.وتظهر النتائج أيضاً أنه عندما تكون سرعة التدفق من الجانب الموجه للرياح مساويةمعدل نقل الحرارة للأنبوب ذو الزعانف الإهليلي هو حوالي 3 ~ 7 مرات أكبر من أنبوب ذو الزعانف المستديرة وعندما يكون معامل نقل الحرارة مساوياً ،انخفاض ضغط الأنبوب ذو الزعانف الإهليلجية أقل من أنبوب ذو الزعانف المستديرة، ومبادلة الحرارة الأنبوبية البدنية ذات الأجنحة تحتاج إلى استهلاك طاقة أقل و سطح تبادل الحرارة.اختبر تشين يابينغ خصائص نقل الحرارة ومقاومة التدفق لمبادل حرارة أنبوب الفولاذ المنسوج بالصفائح الألومنيومتظهر بيانات الاختبار أنه مع زيادة سرعة الرياح إلى الأمام على جانب الأنبوب المزدوج ، يزداد انخفاض الضغط تدريجياً ،وانخفاض الضغط في قطعة الاختبار ذات 4 صفوف أكبر بكثير من قطعة الاختبار ذات 3 صفوف، لذا فإن زيادة عدد صفوف الأنابيب تضعف نقل الحرارة من الأنابيب ذات الأجنحة.نتائج الاختبار تظهر أن أنبوب الفولاذ المنسوج بالصفائح البيضاء المنسوجة بالألومنيوم المصنوع بالعملية الفريدة له نقل حرارة جيد، أداء المقاومة والقوة الهيكلية الكافية، لذلك لديها احتمالات تطبيق واسعة.دراسة تجريبية لنقل الحرارة ومقاومة أداء أجهزة راديتور الأنابيب المزدوجة مع عدم المساواة في المسافة بين الأجنحة في ترتيب شوكات مجموعة الأنابيب- أنبوب الفولاذ اللاسلكي اللاسلكي الرادياتور المستخدم في التجربة لديه صفين من الأنابيب في المبادل الحراري،وترتيب المسافة بين الزعانف في الصف الثاني أكبر من الصف الأول لتقليل مقاومة الهواء خارج الصف الثاني وزيادة تبادل الحرارة.

خصائص الأنابيب البيضاوية ذات الزعانف

(1) بالمقارنة مع الأنبوب المستدير ذو الزعانف، فإن الأنبوب ذو الزعانف الإهليلجية أسهل في تحقيق ترتيب مضغوط، بحيث يتم تقليل الحجم الإجمالي للمبادل الحراري بأكمله،وبالتالي تقليل مساحة الأرض.

(2) بسبب خصائص شكل الأنبوب ذو الزعانف الإهليلجية ، فإن مقاومة الجانب الهوائي صغيرة ، وزيادة معامل نقل الحرارة بين السوائل ،والمقاومة الحرارية في الأنابيب صغيرة، مما يزيد من نقل الحرارة للسائل في الأنبوب.

(3) مساحة تبادل الحرارة للأنبوب البيضاوي ذو الزعانف أكبر من أنبوب مستدير بنفس مساحة الشق العرضي.لأن محيط نقل الحرارة للأنبوب الإهليلي هو طويل نسبيا تحت نفس المنطقة.

(4) الأكثر شيوعًا في الأنابيب البيضاوية ذات الأجنحة هي أنابيب الفولاذ المستطيلة ، والتي لها قوة عالية ، ويجب ألا يتجمد الأنبوب الأساسي ويصيب بالصدع في فصل الشتاء ، ولديها عمر خدمة طويل.

(5) نظراً لأن الأنبوب المهرج ذو الزعانف يمكن ترتيبه بشكل أكثر ضيقًا، فإن تأثير الأنبوب في الصف الأمامي على الصف الخلفي كبير نسبيًا.ويمكن تقليل مقاومة التدفق الخارجي للأنبوب عن طريق زيادة المسافة بين الزعانف للأنبوب الخلفي، ولكن عدد صفوف الأنابيب لا ينبغي أن تكون كبيرة جدا.

طريقة حساب كفاءة أنبوب ذو أجنحة بيضاوية

الأنبوب ذو الزعانف الإهليليكي يتكون من أنبوب أساسي، وأنبوب إهليبي، وزعانف خارجية. الأكثر شيوعًا هي الأنابيب ذات الزعانف الإهليبية المستطيلة، الأنابيب ذات الزعانف البيضاوي، الأنابيب ذات الزعانف البيضاوي المستديرة،أنابيب مسطحة بيضاوية دائرية، أنابيب ذو أجنحة بيضاوية على شكل حرف H ، الخ الأنابيب ذو الأجنحة البيضاوية يتم تقديرها بسبب أدائها المتفوق مقارنةً بالأنبوبات ذات الأجنحة المستديرة ،والتي استخدمت على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل إيثيلين وتكرير النفط.

عند حساب كفاءة الزعانف من المبادل الحراري الأنبوبي البدني، الناس غالبا ما تحويل الأنبوب البدني ذو الزعانف المكافئة للأنبوب الدائري الزعانف،وحسابها وتحليلها وفقا للأنبوب الدائريهناك طريقتان لاختيار الأنابيب المستديرة المكافئة ، واحدة هي جعل مساحة القسم العرضي للأنابيب المستديرة المكافئة مساوية لمساحة القسم العرضي للأنابيب البيضاوية ،والآخر هو جعل محيط الأنابيب المستديرة مساوية محيط الأنابيب الإهليلجية.

استبدل Eiro Oyaka الزعانف البدنية بالزعانف المستطيلة بأنبوبات بيضاوية بنفس مساحة ومجهولة الأنبوب الأساسي ،وقد تم إجراء الحساب النظري لكفاءة الزعانفحصل هوانغ سويي وآخرون على كفاءة الزعانف عند نصف قطر مختلف من الانحناء خارج الأنابيب وفقاً لصيغة حساب كفاءة الزعانف الدائري الخارجي للأنبوب الدائري.ومن ثم تحليل وحساب الزعنفة المستطيلة للأنبوب الإهليلسي عن طريق طريقة المتوسط في المساحة(تشانغ تشونيو وآخرون) استخدموا طريقة التحليل العددي للفروق المحدودةوتطبيق تكنولوجيا معالجة تحديث درجة الحرارة لحساب كفاءة الزعانف من الزعانف الأرباعي الأنابيب البيضاء تحت ثقوب الاضطرابات المختلفةمقارنة مع طريقة تبسيط الزعانف المستطيلة مع الزعانف المماثلة،تظهر النتائج أن كفاءة الزعانف أعلى باستخدام الإهالة المكافئة لتبسيط الزعانف المستطيلةمن جينغ تشون وآخرون تحققوا من أن طريقة المروحة يمكن استخدامها لحساب كفاءة زعانف الأنابيب الإهليلجية.وقد تم حساب كفاءة الزعانف من المبادل الحراري الأنبوبي المباشر مع نطاق نسبة المحور الطويل القصير من 1 ~ 5 في ظل ظروف العمل المختلفة، وتم مقارنة النتائج المحسوبة مع طريقة المحيط المتساوي وطريقة المساحة المتساوية المستخدمة عادة في الهندسة،وحصلت على التباين المنتظم للفارق بين طريقة المروحة وطريقة الحد الأدنى المتساوي وطريقة المساحة المتساويةفي نفس الوقت، يتم الحصول على أنه عندما يتم ترتيب شوكات الأنابيب المظلية، فإن انحراف طريقة الحد الأدنى المتساوي هو أصغر بكثير من طريقة مساحة متساوية.عندما يتم ترتيب الأنابيب المهبلية ذات الزعانف في صف واحد، فإن انحرافات طريقة الحد المتساوي للمحيط وطريقة مساحة متساوية متساوية تقريبًا.

التوقعات

تستخدم الأنابيب الملتوية ذات الأجنحة كعناصر لتبادل الحرارة عالية الكفاءة في معدات تبادل الحرارة. مقاومة التدفق الخارجي للأنابيب صغيرة وكفاءة تبادل الحرارة مرتفعة ،مما يجعل معدات تبادل الحرارة تميل إلى أن تكون مضغوطة، خفيفة الوزن وفعالة ومتصغرة.

(1) الأنابيب المظللة ذات الزعانف لها العديد من المزايا، لكنها أقل بحثاً من أنابيب الجامعة.

(2) تلعب كفاءة الزعانف دورا رئيسيا في حساب نقل الحرارة. هناك العديد من الطرق لحساب كفاءة الزعانف الأنبوبية المهبل،ولكن في الأساس كلها تستند إلى الطريقة المكافئة، والتي لديها بعض الانحرافات، وينبغي تصحيح هذه الانحرافات عند توجيه المشروع الفعلي. لذلك، من أجل الحصول على نتائج أكثر دقة وتوجيه المشروع أكثر ملاءمة،من الضروري دراسته بشكل أكثر منهجية في المستقبل.

(3) كانت الأبحاث حول الخصائص الداخلية والخارجية للأنبوبات المهبل والقانون التبادل الحراري شاملة للغاية.والعلماء في الداخل والخارج قاموا بالكثير من التحليلات النظرية، البحوث التجريبية والمحاكاة العددية. ومع ذلك، هناك عدد قليل نسبيا من الدراسات على الأنابيب ذات الأجنحة المسطحة، وخاصة في الداخل والخارج،حقول درجة الحرارة والسرعة من الأنابيب المسطحة ذات الأجنحةعلى الرغم من أن مقاومة الجانب الهوائي للأنبوب المسطح المزروع صغيرة نسبيًا ومعامل تبادل الحرارة مرتفع ، إلا أن مقاومة السائل الداخلية كبيرة نسبيًا.و شحنة المبرد صغيرة نسبيا، والتي تحد من تطبيق أنبوب أرضي أرضي في مبادلة الحرارة. لذلك، كيفية حل مشكلة مقاومة تدفق داخلي كبيرة من الأنابيب السطحية يتطلب المزيد والمزيد من البحوث متعمقة.