مقدمه‌ای درباره انتقال‌کننده‌های حرارتی لوله‌های پیچیده و تخت

Thread Content

لوله‌های مارپیچی تخت، نوعی لوله تبادل حرارت هستند که ابتدا توسط شرکت سوئیسی Allares پیشنهاد شدند و سپس توسط شرکت آمریکایی Brown (شرکت Brown در هیوستون) بهبود یافتند. به دلیل ساختار منحصربه‌فرد لوله، مایع در داخل آن به صورت مارپیچی جریان می‌یابد که باعث افزایش میزان همرفت می‌شود. مطالعات آزمایشی نشان داده‌اند که ضریب انتقال حرارت در لایه داخلی لوله‌های مارپیچی تخت، معمولاً به میزان قابل توجهی بالاتر از لوله‌های گرد معمولی است؛ این تفاوت در شماره رینولد پایین بیشتر مشهود است و تا ۲ تا ۳ برابر می‌شود ； با افزایش شماره رینولدز، معمولاً ضریب انتقال حرارت نیز می‌تواند بیش از ۵۰ درصد افزایش یابد. 　　فرآیند ساخت آن این است که ابتدا لوله گرد فشرده می‌شود و سپس به شکل مارپیچ درمی‌آید. تحلیل دکتر لیو آلونگ از شرکت فناوری هوانچن در ججیانگ: هنگام قرار دادن لوله‌ها، آن‌ها باید به صورت یک مجموعه منظم چیده شوند؛ این مجموعه لوله‌ها فاقد تکیه‌گاه است و تنها از طریق نقاط تماس خطوط مارپیچی روی لبه خارجی لوله‌های پهن، از یکدیگر حمایت می‌شوند. در سیستم‌های لوله‌ای، جریان مارپیچی مایع باعث افزایش میزان توربولانس آن می‌شود؛ همچنین ضخامت لایه ساکن درون لوله را کاهش می‌دهد. این امر منجر به تقویت فرآیند انتقال حرارت در داخل لوله می‌گردد. در مسیر پوسته، از آنجایی که مسیر جریان بین لوله‌های پیچیده نیز به شکل مارپیچی است، هنگام حرکت سیال در میان آن‌ها، تحت تأثیر نیروی گرانشی، سرعت و جهت آن به طور دوره‌ای تغییر می‌کند؛ این امر باعث تقویت مخلوط شدن سیال در جهت طولی می‌شود. علاوه بر این، هنگامی که سیال از نقاط تماس مارپیچی لوله‌های مجاور عبور می‌کند، جریانی به دور دیواره لوله ایجاد می‌شود که میزان توربولانس سیال را افزایش می‌دهد و لایه مرزی انتقال حرارت سیال روی دیواره لوله را از بین می‌برد؛ در نتیجه، انتقال حرارت در مسیر لوله نیز تقویت می‌شود. نتیجه تقویت همزمان انتقال حرارت در داخل و خارج لوله، باعث می‌شود کارایی انتقال حرارت آن نسبت به اچ‌وی‌های معمولی لوله‌ای به طور چشمگیری افزایش یابد؛ این امر به‌ویژه در فرآیندهای انتقال حرارتی که در آن‌ها چسبندگی سیال بالاست و جریان در یک یا هر دو طرف به صورت جریان راکد است، بسیار مشهود است. مزایای انتقال‌کننده‌های حرارتی ساخته شده با استفاده از این لوله‌های تبادل حرارت عبارتند از: ۱. کاهش فشار کم، ۲. بازدهی بالای تبادل حرارت، ۳. عدم تشکیل رسوبات، ۴. عدم انسداد. این ویژگی‌ها نقاط ضعف انتقال‌کننده‌های حرارتی سنتی را برطرف می‌کنند؛ بنابراین این دستگاه‌ها بهترین انتخاب برای استخراج گرمای باقی‌مانده در دماهای پایین هستند. استفاده از این انتقال‌کننده‌های حرارتی در سیستم‌های تصفیه آب، نتایج بسیار خوبی دارد و آن‌ها را به بهترین انتقال‌کننده‌های حرارتی تبدیل می‌کند.