أداء نقل الحرارة لأنابيب النحاس الملولبة في المبادلات الحرارية ذات الزعانف

يعد أداء نقل الحرارة أحد مؤشرات الأداء الحاسمة للأنابيب الداخلية الملولبة، كما أن شكل أسنان الأنابيب الداخلية الملولبة له تأثير كبير على أداء نقل الحرارة.بشكل عام، كلما كان شكل سن الأنبوب الداخلي الملولب أكبر، كان أداء نقل الحرارة أفضل.وذلك لأن شكل سن الأنبوب الداخلي الملولب يمكن أن يزيد من الاضطراب داخل خط الأنابيب، مما يعزز نقل الحرارة بين السائل والجدار الداخلي لخط الأنابيب، وبالتالي تحسين كفاءة نقل الحرارة.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر شكل وحجم شكل السن أيضًا على أداء نقل الحرارة.على سبيل المثال، تتمتع أشكال الأسنان المثلثة بأداء أفضل في نقل الحرارة مقارنة بأشكال الأسنان المستطيلة، كما يؤثر عمق وعرض شكل السن أيضًا على أداء نقل الحرارة.بشكل عام، كلما كان شكل السن أعمق وأوسع، كلما كان أداء نقل الحرارة أعلى.لذلك، عند تصميم الأنابيب الداخلية الملولبة، يجب مراعاة عوامل مثل شكل وحجم شكل السن لتحقيق أداء أفضل في نقل الحرارة.

تُستخدم الأنابيب الداخلية الملولبة بشكل شائع في عناصر نقل الحرارة المحسنة، مما يعزز بشكل أساسي نقل الحرارة من خلال الجوانب التالية:

1. زيادة منطقة نقل الحرارة:

شكل الأسنان للأنابيب الداخلية الملولبة يمكن أن يزيد من مساحة السطح داخل خط الأنابيب، وبالتالي زيادة مساحة نقل الحرارة وتحسين كفاءة نقل الحرارة.بشكل عام، يمكن للأنابيب الداخلية الملولبة زيادة مساحة السطح بنسبة 20% إلى 25% مقارنة بالأنابيب الملساء من نفس القطر.

2. زيادة الاضطراب:

يمكن أن يزيد شكل الأسنان للأنابيب الداخلية الملولبة من الاضطراب داخل خط الأنابيب، مما يخلق تدفقًا حلزونيًا على الجدار الداخلي للأنبوب.يزيد التدفق الحلزوني من السرعة النسبية بين السائل وجدار الأنبوب، مما يعزز حركة السوائل الأكثر قوة، مما قد يؤدي إلى تقليل سمك الطبقة الفرعية الصفائحية.يمكن لقوة الطرد المركزي الناتجة عن التدفق الحلزوني أن تعيد القطرات المحمولة في البخار إلى الجدار، مما يؤخر بداية جفاف الجدار ويعزز نقل الحرارة بين السائل والجدار الداخلي لخط الأنابيب.

3. تعطيل الطبقة الحدودية الحرارية:

يمكن أن يؤدي شكل أسنان الأنابيب الداخلية الملولبة إلى تعطيل الطبقة الحدودية الحرارية، حيث تتمثل الوظيفة الرئيسية لفصل الطبقة الحدودية في تحريك الطبقة الحدودية، مما يشجع على خلط السوائل بشكل أكثر اتساقًا في ذلك الموقع، مما يسهل على السائل الاتصال بالجدار الداخلي من خط الأنابيب، وبالتالي تحسين كفاءة نقل الحرارة.

4. زيادة خلط السوائل:

شكل الأسنان للأنابيب الداخلية الملولبة يمكن أن يزيد من خلط السوائل، وتوزيع السائل بشكل أكثر توازنا داخل خط الأنابيب، وبالتالي تحسين كفاءة نقل الحرارة.

في الختام، استخدام هياكل الأنابيب الداخلية الملولبة يسمح بتحريك السائل عند الدوران، مما يؤخر حدوث النوع الأول من تدهور نقل الحرارة، والذي يمكن أن يمنع غليان الغشاء.عندما يكون النوع الثاني من تدهور انتقال الحرارة على وشك الحدوث، فإنه يمكن أن يرمي القطرات المحمولة في البخار إلى الحائط، مما يؤخر بداية الجفاف.يمكن للأنابيب الداخلية الملولبة أن تزيد من معامل نقل الحرارة المتدفق داخل الأنبوب، وتزيد من كثافة تدفق الحرارة الحرجة، وتؤخر حدوث تدهور نقل الحرارة.حتى في حالة حدوث تدهور في نقل الحرارة، فإنه يمكن تحسين خصائص نقل الحرارة وتقليل درجة حرارة الجدار بشكل فعال.