Finnenloser Wärmetauscher

Finnenloser Wärmetauscher

Der Finn-und-Rohr-Wärmetauscher ist der am weitesten verbreitete Wärmetauscher in der Kälte- und Klimaanlageindustrie.und Kupferrohr und Aluminiumflossen sind die Hauptbestandteile von Flossenrohr-WärmetauscherEs wird allgemein angenommen, daß der Hauptwärmewiderstand von Flossenröhrenwärmetauschern auf der Luftseite liegt.Wie man also effizientere Flossen entwirft, war schon immer die oberste Priorität der FlossenrohrwärmetauscherforschungDie Industrie hat verstärkte Oberflächen wie Wellpappen, Brücken, Fensteröffnungen und verschiedene Flossen mit Wirbelgeneratoren entwickelt.

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Eine der Entwicklungsrichtungen von Kupferrohren besteht darin, den Durchmesser zu reduzieren, und 5mm-Rohre wurden angewendet.die dominierende Rolle der Flossen bei der Wärmeübertragung wird geschwächt, auch ohne Flossen, was zu einem Micro Bare Tube Heat Exchanger oder Finless Heat Exchanger führt.

Eine Studie der University of Maryland [1] zeigt, dass der Finnenlose Wärmetauscher bei einem Rohrdurchmesser von weniger als 1 mm die gleiche Kompaktheit wie der Feinwärmetauscher erreichen kann.und je kleiner der RohrdurchmesserWie in Abbildung 1 gezeigt, ist die Abszisse der Durchmesser des Rohres,und die Ordnanz ist die Wärmeaustauschfläche pro Volumeneinheit (in der Regel zur Messung der Kompaktheit des Wärmetauschers verwendet)Bei herkömmlichen Rohrdurchmessern sind Flossenwärmetauscher mehr als 20-mal kompakter als Flossenlose.der Flossenwärmetauscher ist nur etwa doppelt so kompakt wie der FlossenloseWenn der Rohrdurchmesser weiter verringert wird, wird die Kompaktheit des Finnenlos-Wärmetauschers nahe der des Finnenwärmetauschers liegen.die Wärmeaustauschfläche des Flossenlos-Wärmetauschers unterscheidet sich nicht wesentlich von der Wärmeaustauschfläche des Flossentyps im gleichen Volumen., und die Rolle der Flosse als "erweiterte Oberfläche" besteht nicht mehr.

Das ist Fig.1. Variation der Kompakzität des Wärmetauschers mit Rohrdurchmesser (Quelle: Ref. [1])

Abbildung 2 zeigt einen Vergleich der Wärmeübertragungskoeffizienten mit und ohne Flossen, wobei die Abszisse die Kosten für die Wärmeübertragung darstellt - der Stromverbrauch auf der Wärmeaustauschfläche.Man kann sehen, dass es eine Schnittstelle zwischen den beiden KurvenAuf der rechten Seite dieser Kreuzung ist der Wärmeübertragungskoeffizient des flügellosen Typs höher als der des Flossentyps, wenn die Wärmeübertragungskosten gleich sind.

Abbildung 2 Vergleich der Wärmeübertragungskoeffizienten zwischen Flossen- und Flossenlostypen (Quelle: Ref. [1])

Wie Sie sich vorstellen können, besteht ein weiterer Vorteil dieses Mikrofluoreszenzrohrwärmetauschers darin, dass er eine deutlich geringere Kältemittelladung hat.Forscher der Zhejiang University [2] verwendeten einen ähnlichen Schlauchwärmetauscher mit geringer Beleuchtung für die Split-Klimaanlage R290Der von ihnen entworfene Mikrofluoreszenzrohrwärmetauscher ist strukturell einem Parallelstromwärmetauscher ähnlich.wie in Abbildung 3 dargestelltDas Wärmetauscherrohr ist ein Rohr aus Edelstahl mit einem Außendurchmesser von 0,58 mm. Das eigentliche Produkt ist in Abbildung 4 dargestellt.

Das ist Fig.3. Schematisches Diagramm eines schwach beleuchteten Rohrwärmetauschers (Quelle: Ref. [2])

Das ist Fig.4. Kondensator (links) und Verdampfer (rechts) mit einem leichten Rohrwärmetauscher (Quelle: Ref. [2])

Forscher der University of Maryland haben auch einen auf der Fraktalgeometrie-Theorie basierenden, nackten Rohr-Wärmetauscher entwickelt [3], dessen schematisches Diagramm in Abbildung 5 dargestellt wird.Die numerischen Simulationsergebnisse zeigen, daß der Außendurchmesser des Rohrs bei 00,8 mm, 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 exchangerSie verwendeten auch 3D-Druck, um ein physisches Objekt (siehe Abbildung 6) für die Prüfung herzustellen. Leider wurde berichtet, dass nur der Druckabfall auf der Luftseite aufgrund eines Lecks getestet wurde.

Das ist Fig.5. Schematisches Diagramm eines zweigeteilten Leuchtstoffrohrwärmetauschers (Quelle: Ref. [3])

Das ist Fig.6. 3D-Druckprobe eines zweigeteilten Leuchtstoffrohr-Wärmetauschers (Quelle: Ref. [3])

Es ist darauf hinzuweisen, daß trotz der oben genannten Vorteile von Mikrofluoreszenzrohrwärmetauschern auch die Nachteile offensichtlich sind.(1) die Anzahl der Rohre im Schwachlichtrohrwärmetauscher ist sehr groß(2) Wie können Mikrofluoreszenzrohre mit herkömmlichen Methoden verarbeitet werden? (3) Wenn die Rohrlänge lang ist, ist es nicht möglich, dieWie kann sichergestellt werden, dass sich das Mikrofluoreszenzrohr nicht biegt und verformt?Im Allgemeinen befindet sich der Mikrofluoreszenzrohrwärmetauscher noch in der Anfangsphase der Forschung, und die Vor- und Nachteile hängen von der weiteren Entdeckung der Praktiker ab.

Referenzen

[1] Bacellar, D., V. Aute, Z. Huang und R. Radermacher (2017)."Konstruktionsoptimierung und Validierung von Hochleistungswärmetauschern unter Verwendung von Annäherungsunterstützter Optimierung und additiver Fertigung." Wissenschaft und Technologie für die gebaute Umwelt 23 (((6): 896-911.

[2] Zhou, W. und Z. Gan (2019). "Ein möglicher Ansatz zur Verringerung der R290-Ladung in Klimaanlagen und Wärmepumpen". International Journal of Refrigeration 101: 47-55.

[3] Huang, Z., J. Ling, Y. Hwang, V. Aute und R. Radermacher (2017). "Design und numerische Parameterstudie eines kompakten luftgekühlten Wärmetauschers." Wissenschaft und Technik für die gebaute Umwelt 23(6)970 bis 982.