Tubes à nageoires elliptiques

Tubes à nageoires elliptiques

Un tube à nageoires elliptiques est un élément d'échangeur de chaleur composé d'un tube de base, d'un tube elliptique et d'une nageoire externe.Tubes à nageoires ovales rondsLes tubes à nageoires elliptiques sont appréciés en raison de leurs performances supérieures à celles des tubes à nageoires rondes.qui ont été largement utilisés dans des domaines industriels tels que l'éthylène et le raffinage du pétroleLes tubes à nageoires elliptiques sont utilisés comme éléments d'échange thermique à haut rendement dans les équipements d'échange thermique.ce qui rend l'équipement d'échange de chaleur tend à être compactBien que beaucoup ait été accompli, il reste encore beaucoup à faire.

Une brève introduction

Avec le développement de la science, de la technologie et de l'industrie, les échangeurs de chaleur ont tendance à être compacts, légers, efficaces et miniaturisés.mais l'échangeur de chaleur général ne peut pas satisfaire aux exigences ci-dessusPar conséquent, l'échangeur de chaleur à aileron tubulaire est privilégié par les chercheurs en tant qu'échangeur de chaleur à haut rendement.L'échangeur de chaleur à nageoires tubulaires a été largement utilisé dans la réfrigération, la climatisation et d'autres domaines industriels, l'élément central est le faisceau de tubes à l'intérieur de l'échangeur de chaleur,afin d'améliorer les performances de transfert de chaleur dans la surface du tube de base, la nageoire est un moyen très efficace de renforcer le transfert de chaleur, et par rapport au tube simple, le tube à nageoires présente les avantages d'une structure compacte, d'une sélection de matériaux flexible et raisonnable (la sélection de matériaux du tube de base et de la nageoire peut être différente),et une efficacité de transfert de chaleur élevée.

Types de tubes à nageoires

Selon les différentes positions d'installation des nageoires, il existe deux types de tubes à nageoires: le tube à nageoires intérieures et le tube à nageoires extérieures, parmi lesquels le tube à nageoires extérieures est le plus couramment utilisé.Selon la disposition différente des nageoires, il existe deux types de tubes à nageoires: tubes à nageoires longitudinales et tubes à nageoires transversales.tubes à nageoires ovalesL'échangeur de chaleur à nageoires rondes occupe un rôle dominant sur le marché, mais un grand nombre d'essais montrent que, par rapport au tube à nageoires rondes, il est plus facile del'aire de retour et l'aire à vent du tube elliptique sont beaucoup plus petites, ce qui réduit efficacement la résistance de débit et la consommation d'énergie du côté de l'air, et lorsque le nombre de faisceaux de tubes est le même,le tube elliptique et le tube plat sont plus compacts que le tube rond, et le volume de l'échangeur de chaleur est plus petit, ce qui réduit le coût.la recherche et le développement d'échangeurs de chaleur tube-fin elliptiques ont attiré de plus en plus l'attention des chercheurs.

État de la recherche sur les tubes à nageoires elliptiques

Les propriétés exothermiques et de résistance de dix types de faisceaux de tubes elliptiques rectangulaires à nageoires ont été étudiées expérimentalement.L'analyse de régression linéaire et le test de signification de niveau F ont été utilisés pour analyser les données expérimentales., et on a obtenu la formule de corrélation entre la libération de chaleur du côté de l'air et les performances de résistance du faisceau de tubes elliptiques à nageoires rectangulaires.L'espacement transversal et longitudinal optimal des tuyaux correspondant au volume minimum et à la surface minimale du vent des faisceaux de tubes elliptiques rectangulaires à nageoires a été déterminé.Les données expérimentales ont été analysées pour obtenir l'interaction entre le nombre de rangées de tuyaux, l'espacement entre les tuyaux horizontaux et longitudinaux et le coefficient de friction.a étudié l'effet de l'espacement des nageoires de tubes elliptiques avec des rapports différents des axes longs et courts de l'ellipse (a/b) sur la libération de chaleur, et a étudié la libération de chaleur d'un tube elliptique à nageoires rectangulaires avec quatre trous de spoiler dans le gaz traversant.Une formule simple qui peut être utilisée comme base pour les calculs d'ingénierie est dérivéeTu Shan et al.a utilisé la méthode à température paroi constante à l'état d'équilibre pour étudier les caractéristiques de transfert de chaleur et de résistance de trois refroidisseurs d'air à tubes elliptiques et d'un refroidisseur d'air à tubes circulairesL'étude et l'analyse des expériences ont permis d'obtenir la formule de corrélation de Nu et de Re dans des conditions de travail différentes des deux tubes à nageoires.Les résultats montrent également que lorsque la vitesse de débit du côté du vent est égale, le coefficient de transfert de chaleur du tube à nageoires elliptiques est environ 3 à 7 fois supérieur à celui du tube à nageoires rondes et lorsque le coefficient de transfert de chaleur est égal,la chute de pression du tube à nageoires elliptiques est inférieure à celle du tube à nageoires rondes, et l'échangeur de chaleur tube elliptique à nageoires nécessite moins de consommation d'énergie et de surface d'échange de chaleur.Chen Yaping a testé les caractéristiques de transfert de chaleur et de résistance à l'écoulement de l'échangeur de chaleur de tube elliptique en tôle laminée en acier à nageoires en aluminiumLes données de l'essai montrent qu'avec l'augmentation de la vitesse du vent vers l'avant sur le côté du tube à nageoires, la chute de pression augmente progressivement.et la chute de pression de la pièce d'essai en tube à 4 rangées est nettement supérieure à celle du tube à 3 rangées, donc l'augmentation du nombre de rangées de tubes affaiblit le transfert de chaleur du tube à nageoires.Les résultats de l'essai montrent que le tube en acier laminé en tôle elliptique à nageoires d'aluminium fabriqué par un procédé unique présente un bon transfert de chaleurIl est donc possible d'utiliser des matériaux de haute résistance et une résistance structurelle suffisante, de sorte qu'il a une large perspective d'application.a étudié expérimentalement le transfert de chaleur et la résistance des radiateurs à tubes à nageoires avec une séparation inégale des nageoires dans l'agencement des fourchettes du faisceau de tubesLe radiateur à tubes en acier à nageoires elliptiques utilisé dans l'expérience comporte deux rangées de tubes dans l'échangeur de chaleur.et la disposition de l'espacement des nageoires de la deuxième rangée est supérieure à celle de la première rangée pour réduire la résistance de l'air à l'extérieur de la deuxième rangée et augmenter l'échange thermique.

Caractéristiques des tubes à nageoires elliptiques

(1) Comparé au tube rond à nageoires, le tube elliptique à nageoires est plus facile à compacter, de sorte que le volume global de l'échangeur de chaleur entier est réduit,en réduisant ainsi l'espace au sol.

(2) En raison des caractéristiques de forme du tube à nageoires elliptiques, la résistance du côté de l'air est faible et le coefficient de transfert de chaleur entre les fluides augmente,et la résistance thermique dans le tube est faible, ce qui augmente le transfert de chaleur du fluide dans le tube.

(3) La surface d'échange thermique du tube elliptique à nageoires est plus grande que celle du tube rond ayant la même surface de section transversale.parce que la périphérie de transfert de chaleur du tube elliptique est relativement longue sous la même section transversale.

(4) Le plus couramment utilisé dans les tubes à nageoires ovales sont les nageoires d'acier rectangulaires, qui ont une grande résistance, et le tube de base ne doit pas geler et se fissurer en hiver, et a une longue durée de vie.

(5) Comme le tube à nageoires elliptiques peut être disposé de façon plus compacte, l'influence du tube de la rangée avant sur la rangée arrière est relativement importante.et la résistance de sortie du tube peut être réduite en augmentant l'espacement des nageoires du tube arrière, mais le nombre de rangées de tubes ne doit pas être trop grand.

Méthode de calcul de l'efficacité du tube à nageoires elliptiques

Le tube à nageoires elliptiques est constitué d'un tube de base, d'un tube elliptique et d'une nageoire externe.tubes plats en spirale elliptiqueLes tubes à nageoires elliptiques sont appréciés en raison de leurs performances supérieures à celles des tubes à nageoires rondes.qui ont été largement utilisés dans des domaines industriels tels que l'éthylène et le raffinage du pétrole.

Lors du calcul de l'efficacité des ailerons d'un échangeur de chaleur tube-aileron elliptique, on convertit souvent le tube à aileron elliptique équivalent au tube à aileron rond,et calculer et analyser selon le tube à nageoires rondes. Il existe deux façons de sélectionner le tube rond équivalent, l'une est de rendre la surface de la section transversale du tube rond équivalent égale à la surface de la section transversale du tube elliptique,et l'autre est de faire la circonférence du tube rond équivalent égal à la circonférence du tube elliptique.

Eiro Oyaka a remplacé les ailerons elliptiques par des ailerons rectangulaires par des tubes elliptiques ayant la même surface et l'excentricité du tube de base,et le calcul théorique de l'efficacité de la nageoire a été effectuéHuang Suyi et al. ont obtenu l'efficacité de la nageoire à différents rayons de courbure à l'extérieur du tube selon la formule de calcul de l'efficacité de la nageoire ronde extérieure du tube ronde,et ensuite analysé et calculé la nageoire rectangulaire du tube elliptique par la méthode de la moyenne de surfaceZhang Chunyu et al. ont utilisé la méthode d'analyse numérique par différence finie,et a appliqué la technologie de traitement de la mise à jour de température pour calculer l'efficacité de la nageoire de la nageoire rectangulaire du tube elliptique sous différents trous de turbulence. Comparé à la méthode de simplification des nageoires rectangulaires avec des nageoires elliptiques équivalentes,les résultats montrent que l'efficacité des nageoires est plus élevée en utilisant l'ellipse équivalente pour simplifier les nageoires rectangulairesMin Jingchun et al. ont vérifié que la méthode du ventilateur peut être utilisée pour calculer l'efficacité des ailerons de tubes elliptiques.L'efficacité des ailerons de l'échangeur de chaleur à aileron droit de tube elliptique avec une plage de rapport d'axe long court de 1 à 5 dans différentes conditions de travail a été calculée, et les résultats calculés ont été comparés à la méthode de circonférence égale et à la méthode de surface égale couramment utilisée en ingénierie,et la variation régulière de la différence entre la méthode du ventilateur et la méthode de circonférence égale et la méthode de surface égale a été obtenueDans le même temps, on obtient que lorsque les fourches de tubes à nageoires elliptiques sont disposées, la déviation de la méthode de circonférence égale est beaucoup plus petite que celle de la méthode de surface égale.Lorsque les tubes à nageoires elliptiques sont disposés en rangée, les écarts de la méthode de circonférence égale et de la méthode de surface égale sont approximativement égaux.

Perspectives

Les tubes à nageoires elliptiques sont utilisés comme éléments d'échange thermique à haut rendement dans les équipements d'échange thermique.ce qui rend l'équipement d'échange de chaleur tend à être compactBien que beaucoup ait été accompli, il reste encore beaucoup à faire.

(1) Les tubes à nageoires elliptiques présentent de nombreux avantages, mais ils sont moins étudiés que ceux de l'université.

(2) L'efficacité des ailerons joue un rôle clé dans le calcul du transfert de chaleur.mais ils sont tous basés sur la même méthode, qui présente quelques écarts, et ces écarts devraient être corrigés lors de l'orientation du projet proprement dit.Il est nécessaire de l'étudier plus systématiquement à l'avenir..

(3) Les recherches sur les caractéristiques internes et externes des tubes à nageoires elliptiques et sur la loi de l'échange thermique ont été très complètes.et les chercheurs à la maison et à l' étranger ont fait beaucoup d' analyse théoriqueCependant, il existe relativement peu d'études sur les tubes à nageoires plates, en particulier à l'intérieur et à l'extérieur.champs de température et de vitesse des tubes à nageoires platesBien que la résistance du côté de l'air du tube plat à nageoires soit relativement faible et que le coefficient d'échange thermique soit élevé, sa résistance interne au fluide est relativement grande.et la charge du réfrigérant est relativement faible, ce qui limite l'application du tube plat à nageoires dans l'échangeur de chaleur..