フリンズのない熱交換機

フリンズのない熱交換機

フリン・アンド・チューブ・ヒート・エクスチェンジャーは 冷却・エアコン業界で 最も広く使われています銅管とアルミニウムフィンはフィニング管の熱交換器の主な部品です一般的に,ペニント管の熱交換器の主要熱抵抗は空気側にあると考えられています.より効率的なフィンを設計する方法は,常にフィンのチューブ熱交換器の研究の最優先事項でした産業は,波紋板,橋,窓口,渦巻き発生器を備えた様々なフィンなど強化された表面を開発しました.

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銅管の開発方向の一つは直径を減らすことであり,5mmの管が適用されています.しかし,管の直径が小さくなり,熱伝達における羽の支配的な役割が弱まります微型裸管熱交換器,またはフィンのない熱交換器です

メリーランド大学 [1] の研究によると,管の直径が1mm未満の場合は,フィンレス熱交換器は,フィンレス熱交換器と同じコンパクト性を達成できる.管の直径が小さいほど図1に示されているように,アブシッサは管の直径です.オーディナットは,容積単位あたりの熱交換面積です (通常は熱交換機のコンパクト性を測定するために使用されます)普通の管径では,フィニング式熱交換器は,フィニング式熱交換器よりも20倍もコンパクトです.管径が1mmであれば,翼のない熱交換器より約2倍しかコンパクトではない管の直径をさらに小さくすると,フィニングのない熱交換器のコンパクト性は,フィニング式熱交換器に近い.フリンレス熱交換器の熱交換面積は,同じ体積のフリン式の熱交換面積とあまり違わない羽の役割はもはや"拡張された表面"として存在しません.

図です1. 管径による熱交換器のコンパクト性の変化 (ソース: Ref. [1])

図2は,フィニット式および非フィニット式熱伝達係数の比較を示しており,このとき,アブシッサは熱伝達のコストである.つまり,単位熱交換面積に分布した電力消費量である.この2つの曲線の間に交差点があることがわかります.この交差点の右側では,熱伝達コストが同じであるとき,翼のないタイプの熱伝達係数は,羽状のタイプよりも高い.

図2 羽状と羽状の種類間の熱伝達係数の比較 (ソース: Ref. [1])

ご想像の通り このタイプのマイクロフルオレッサントチューブ熱交換器のもう1つの利点は 冷却剤の充電量が大幅に低くなることですゼジアン大学の研究者 [2] は,R290家庭用スプリントエアコンに類似した低照明管熱交換器を使用した.設計したマイクロフルオレッセンスのチューブ式熱交換器は,並行流量式熱交換器に構造的に類似しています.図3に示されているように熱交換管は,外径0.58mmのステンレス鋼管である.実際の製品は図4に示されている.

図です3低照明チューブ熱交換器の図面 (ソース: Ref. [2])

図です4低照明チューブ熱交換器を使用するコンデンサー (左) と蒸発器 (右) (ソース: Ref. [2])

メリーランド大学の研究者らは,フラクタル幾何学理論に基づく二分形裸管熱交換器 [3]も開発した.その図面図は図5に示されている.数値シミュレーションの結果は,外管直径が0であるとき.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 exchanger3Dプリンタで物理的な物体 (図6参照) を作成した.残念ながら,漏れのため,空気側からの圧力低下のみがテストされたと報告された.

図です5. 発光管熱交換器の図面図 (ソース: Ref. [3])

図です6. バイフォークした?? 光管の熱交換器の3D印刷サンプル (ソース: Ref. [3])

上記のようなメリットにもかかわらず,マイクロフルオレッサント管の熱交換器のデメリットも明らかであることに注意してください.例えば:(1) 低照明管の熱交換器のチューブ数は非常に大きい(2) 伝統的な方法を使用して微光管を処理する方法 (3) 管の長さがある場合,マイクロフルオレッセンスのチューブが曲がったり変形したりしないようにするには一般的に,微光管の熱交換器は研究の初期段階にあり,利害は専門家のさらなる発見に依存する.

参考資料

[1] Bacellar, D., V. Aute, Z. Huang, R. Radermacher (2017) により,この研究が実施された."近似支援最適化と添加製造を用いた高性能熱交換器の設計最適化と検証建築環境のための科学と技術 23 (((6): 896-911.

[2] Zhou, W. and Z. Gan (2019). "エアコンと熱ポンプのR290充電を減らすための潜在的なアプローチ". 国際冷蔵学誌101: 47-55.

[3] Huang, Z., J. Ling, Y. Hwang, V. Aute and R. Radermacher (2017). "コンパクトな空冷換熱装置の設計と数値パラメトリック研究." 建築環境のための科学と技術 23(6)970-982年 について