Isı eşanjörlerinde eliptik düz tüplerin kullanılması esas olarak aşağıdaki nedenlerden kaynaklanmaktadır:
1. Isı transferi performansının avantajları
Büyük ısı transfer alanı: Aynı enine kesit alanında, eliptik bir düz tüpün ısı transfer çevresi, dairesel bir tüpünkinden daha uzundur, daha büyük bir ısı transfer alanı sağlar ve daha eksiksiz ısı transferine izin verir. Örneğin, bir tüp yüzgeçli ısı eşanjöründe, eliptik düz tüpler kanatlarla temas alanını artırabilir ve genel ısı transfer verimliliğini artırabilir.
Gelişmiş sıvı bozukluğu: Eliptik bir düz tüpün akış kesit alanı, dairesel bir tüpe kıyasla nispeten küçüktür. Akış hızı sabit kaldığında, tüp içindeki sıvının akış hızı artar, rahatsızlık güçlenir ve tüp içindeki konvektif ısı transferi arttırılır. Tüpün dışındaki sıvı için, eliptik düz tüp yaklaşık olarak aerodinamiktir ve sıvı dışa doğru süpürüldüğünde direnç küçüktür. Aynı akış direncine izin verirken akış hızını artırabilir ve harici ısı transferini artırabilir.
Tek tip sıcaklık dağılımı: CFD hesaplama akışkanlığı dinamiği simülasyonu yoluyla, eliptik düz tüpün etrafındaki hız ve sıcaklık dağılımının daha düzgün olduğu ve tüpün tam ısı transferine elverişli olduğu ve ısı aktarımının stabilitesini ve verimliliğini artırarak, ısı değiştiricideki lokal aşırı ısınma veya aşırı soğutma fenomenlerini etkili bir şekilde azaltabileceği bilinmektedir.
2. İyi Akışkanlar Mekaniği Özellikleri
Akış direncini azaltın: Eliptik düz tüpler hava tarafı direncini azaltabilir. Eliptik tüpün uzun eksen yönü sıvı akışının yönü ile tutarlı olduğunda, ayırma noktası dairesel tüpe göre geriye doğru hareket eder ve ayırma bölgesindeki Karman Vortex Caddesi'nin neden olduğu akış kaybı büyük ölçüde azalır. Aynı hava hacmine ve rüzgar alanına sahip bir ısı eşanjöründe, eliptik düz tüpün gerçek net akış kanalı, nispeten daha düşük bir rüzgar rüzgar hızına sahiptir, bu da leeward tarafındaki türbülansı etkili bir şekilde azaltabilir ve rüzgar yönlü direncini daha da azaltabilir.
Titreşim riskini azaltmak: Spiral bükülmüş eliptik düz tüpü örnek olarak alarak, kabuk yan sıvısı, geleneksel bölme ısı eşanjörlerinde sürekli değişen sıvı akışının yönünün neden olduğu basınç düşüşünden kaçınarak ve yanal yıkama ısı transferinin neden olduğu ısı transfer tüplerinin titreşimini azaltır.
3. Yapısal Tasarım ve Uzay Kullanım Avantajları
Daha Kompakt Düzenleme: Eliptik düz tüpler daha kompakt olarak düzenlenebilir, aynı boşlukta daha fazla ısı değişim tüplerinin yerleştirilmesine izin verir, ısı eşanjör yapısını daha kompakt hale getirir ve birim hacim başına ısı transferini arttırır, ısı eşanjörünün toplam hacmini ve ayak izini etkili bir şekilde azaltır. Bazı uzayda gemiler, küçük ölçekli kimyasal bitkiler vb. Gibi sınırlı yerlerde büyük avantajları vardır.
Kendi kendini destekleyen yapı: Bir spiral bükülmüş eliptik düz tüpü bir ısı eşanjörüne monte ederken, ek tüp demeti desteklerine ihtiyaç duymadan, kendi kendine destek için dış spiral hattın nokta temasına güvenebilir, malzeme ve maliyetlerden tasarruf etmek ve destek ölü bölgeleri ve desteklerin neden olduğu ölçeklendirme problemlerinden kaçınabilir.
4. Yüksek kapsamlı ekonomik faydalar
İşletme maliyetlerini azaltın: Eliptik düz tüp ısı eşanjörü düşük rüzgar yan direncine sahiptir ve operasyon sırasında fan gibi güç ekipmanlarının enerji tüketimi düşüktür, bu da uzun vadeli işletme maliyetlerini azaltabilir. Aynı zamanda, daha yüksek ısı transfer verimliliği, aynı miktarda ısı transferini elde etmek için gereken enerji tüketimini azaltabilir.
Bakım Maliyetlerini Azaltın: Eliptik düz tüpün yapısal özellikleri nedeniyle, kabuk tarafında ölü bir bölge yoktur ve ısı eşanjörünün temizleme ve bakım maliyetini ve maliyetini azaltabilen iyi ölçeklendirme performansına sahiptir. Dahası, yüksek mukavemete sahiptir ve taban borusu, uzun bir servis ömrü ile kışın kolayca dondurulmaz ve çatlamamaz, bu da ekipman değiştirme ve bakım maliyetini azaltır.
