El uso de tubos planos elípticos en intercambiadores de calor se debe principalmente a las siguientes razones:
1. Ventajas del rendimiento de transferencia de calor
Área de transferencia de calor grande: Bajo la misma área transversal, la periferia de transferencia de calor de un tubo plano elíptico es más largo que el de un tubo circular, proporcionando un área de transferencia de calor más grande y que permite una transferencia de calor más completa. Por ejemplo, en un intercambiador de calor de aleta de tubo, los tubos planos elípticos pueden aumentar el área de contacto con las aletas y mejorar la eficiencia general de transferencia de calor.
Perturbación de líquido mejorado: El área transversal de flujo de un tubo plano elíptico es relativamente pequeño en comparación con un tubo circular. Cuando el caudal permanece constante, la velocidad de flujo del fluido dentro del tubo aumenta, la perturbación se fortalece y se mejora la transferencia de calor convectiva dentro del tubo. Para el fluido fuera del tubo, el tubo plano elíptico es aproximadamente aerodinámico, y la resistencia es pequeña cuando el fluido se barre hacia afuera. Puede aumentar la velocidad del flujo y mejorar la transferencia de calor externa al tiempo que permite la misma resistencia al flujo.
Distribución de temperatura uniforme: A través de la simulación de dinámica de fluidos computacional CFD, se sabe que la velocidad y la distribución de temperatura alrededor del tubo plano elíptico son más uniformes, lo que conduce a la transferencia completa de calor del tubo y puede reducir efectivamente los fenómenos de sobrecalentamiento local o subenfriamiento en el intercambio de calor, mejorando la estabilidad y la eficiencia de la transferencia de calor.
2. Buenas propiedades de mecánica de fluidos
Reducir la resistencia al flujo: Los tubos planos elípticos pueden reducir la resistencia al lado del aire. Cuando la dirección del eje largo del tubo elíptico es consistente con la dirección del flujo de fluido, el punto de separación se mueve hacia atrás en relación con el tubo circular, y la pérdida de flujo causada por la calle Karman Vortex en la zona de separación se reduce considerablemente. En un intercambiador de calor con el mismo volumen de aire y área de barlovento, el canal de flujo neto real del tubo plano elíptico tiene una velocidad de viento de barlovento relativamente más baja, lo que puede reducir efectivamente la turbulencia en el lado de sotavento y reducir aún más la resistencia de la ventanilla.
Reducir el riesgo de vibración: Tomando el tubo plano elíptico espiral retorcido como ejemplo, el fluido lateral de la carcasa fluye en forma de delantera espiral, evitando la caída de presión causada por la dirección en constante cambio del flujo de fluido en los intercambiadores de calor de deflectación tradicionales y reduciendo la vibración de los tubos de transferencia de calor causados por la transferencia de calor de lavado lateral.
3. Ventajas de diseño estructural y utilización del espacio
Arreglo más compacto: Los tubos planos elípticos se pueden organizar de manera más compacta, permitiendo la colocación de más tubos de intercambio de calor en el mismo espacio, lo que hace que la estructura del intercambiador de calor sea más compacta y aumentando la transferencia de calor por unidad de volumen, reduciendo efectivamente el volumen general y la huella del intercambiador de calor. En algunos lugares limitados, como barcos, plantas químicas a pequeña escala, etc., tiene grandes ventajas.
Estructura de autosuficiencia: Al ensamblar un tubo plano elíptico espiral retorcido en un intercambiador de calor, puede confiar en el contacto puntual de la línea de espiral externa para el soporte automático, sin la necesidad de soportes de paquete de tubos adicionales, ahorros materiales y costos, y evitando las zonas muertas de flujo y los problemas de escala causados por los soportes.
4. Altos beneficios económicos integrales
Reducir los costos operativos: El intercambiador de calor del tubo plano elíptico tiene una baja resistencia al lado del viento, y durante la operación, el consumo de energía de equipos de energía como los ventiladores es bajo, lo que puede reducir los costos operativos a largo plazo. Al mismo tiempo, su mayor eficiencia de transferencia de calor puede reducir el consumo de energía requerido para lograr la misma cantidad de transferencia de calor.
Reducir los costos de mantenimiento: Debido a las características estructurales del tubo plano elíptico, no hay una zona muerta en el lado de la carcasa, y tiene un buen rendimiento anti -escalado, lo que puede reducir la frecuencia y el costo de la limpieza y el mantenimiento del intercambiador de calor. Además, tiene alta resistencia, y la tubería base no se congela y se agrieta fácilmente en invierno, con una larga vida útil, lo que también reduce el costo del reemplazo y el mantenimiento del equipo.
