في ظل تفاقم أزمات الطاقة العالمية وضغوط خفض انبعاثات الكربون، تكافح المكثفات التقليدية ذات الأنابيب والقشرة لتلبية الطلب الملّح على معدات تبادل الحرارة عالية الكفاءة والمدمجة في الهندسة الحديثة بسبب كفاءة نقل الحرارة المنخفضة وحجمها الكبير. ولمعالجة هذا العائق، أصبح تحسين كفاءة معدات تبادل الحرارة مسارًا رئيسيًا لتقليل استهلاك الطاقة.
قامت دراسة بالتحقيق المنهجي في أداء نقل الحرارة بالتكثيف للأنابيب الأفقية المحسنة ذات الجانبين 1 (E1 2 و E2 3). استخدم البحث مبرد R134a الصديق للبيئة في ظل ظروف التشغيل النموذجية مع درجة حرارة تشبع تبلغ 40 درجة مئوية، وإجراء مقارنة منهجية بين أنبوب أملس ونوعين من الأنابيب المحسنة التي تتميز بزعانف مسننة خارجية وأضلاع دقيقة حلزونية داخلية.
لم تثبت النتائج المزايا الهامة للهياكل المحسنة ذات الجانبين في تحسين كفاءة نقل الحرارة فحسب، بل قدمت أيضًا رؤى هندسية حاسمة لتحسين تصميم المكثف، مما يعالج بشكل مباشر حاجة الصناعة الملحة إلى التقنيات عالية الكفاءة والموفرة للطاقة.
أظهرت النتائج أن الأسطح المحسنة زادت بشكل كبير من مساحة تبادل الحرارة الفعالة وسهلت التصريف السريع للمتكثف، مما مكن معاملات نقل الحرارة بالتكثيف لأنابيب E1 و E2 من الوصول إلى 11-14 ضعفًا لمعاملات الأنبوب الأملس. هذا قلل بشكل ملحوظ من حجم المكثف واستهلاك المواد.
كشف المزيد من البحث أن زيادة سرعة ماء التبريد في ظل حمل حراري ثابت يمكن أن يزيد من مضاعفة مزايا الأنابيب المحسنة، على الرغم من أن معدل التحسن تباطأ مع زيادة السرعة. عندما تجاوز التدفق الحراري الخارجي حوالي 94 واط * م⁻²، أظهر أنبوب E1، مع ارتفاع زعانفه الأكبر، تدهورًا في الأداء أكثر أهمية بسبب فيلم المتكثف السميك، في حين أظهر أنبوب E2، مع ارتفاع زعانفه الأصغر نسبيًا، متانة فائقة في ظل ظروف الحمل العالي.
وبالتالي، بالنسبة للتطبيقات التي تستهدف كثافات التدفق الحراري المنخفضة إلى المتوسطة وتسعى إلى أقصى درجات التماسك، يمكن إعطاء الأولوية لأنبوب E1 المحسن ذي مساحة تبادل حرارة أكبر. في السيناريوهات التي تشهد أحمالًا حرارية متقلبة للغاية أو كثافات تدفق حراري عالية، يوفر أنبوب E2، بمعاييره الهندسية الأكثر قوة، موثوقية تشغيلية أعلى على المدى الطويل.
توفر هذه الدراسة توجيهات مباشرة لتحسين الهيكل واختيار المواد للمكثفات عالية الكفاءة من الجيل التالي وتضع أساسًا تجريبيًا للتصميم المقترن للمبردات الصديقة للبيئة والأسطح المحسنة المعقدة.
في ظل تفاقم أزمات الطاقة العالمية وضغوط خفض انبعاثات الكربون، تكافح المكثفات التقليدية ذات الأنابيب والقشرة لتلبية الطلب الملّح على معدات تبادل الحرارة عالية الكفاءة والمدمجة في الهندسة الحديثة بسبب كفاءة نقل الحرارة المنخفضة وحجمها الكبير. ولمعالجة هذا العائق، أصبح تحسين كفاءة معدات تبادل الحرارة مسارًا رئيسيًا لتقليل استهلاك الطاقة.
قامت دراسة بالتحقيق المنهجي في أداء نقل الحرارة بالتكثيف للأنابيب الأفقية المحسنة ذات الجانبين 1 (E1 2 و E2 3). استخدم البحث مبرد R134a الصديق للبيئة في ظل ظروف التشغيل النموذجية مع درجة حرارة تشبع تبلغ 40 درجة مئوية، وإجراء مقارنة منهجية بين أنبوب أملس ونوعين من الأنابيب المحسنة التي تتميز بزعانف مسننة خارجية وأضلاع دقيقة حلزونية داخلية.
لم تثبت النتائج المزايا الهامة للهياكل المحسنة ذات الجانبين في تحسين كفاءة نقل الحرارة فحسب، بل قدمت أيضًا رؤى هندسية حاسمة لتحسين تصميم المكثف، مما يعالج بشكل مباشر حاجة الصناعة الملحة إلى التقنيات عالية الكفاءة والموفرة للطاقة.
أظهرت النتائج أن الأسطح المحسنة زادت بشكل كبير من مساحة تبادل الحرارة الفعالة وسهلت التصريف السريع للمتكثف، مما مكن معاملات نقل الحرارة بالتكثيف لأنابيب E1 و E2 من الوصول إلى 11-14 ضعفًا لمعاملات الأنبوب الأملس. هذا قلل بشكل ملحوظ من حجم المكثف واستهلاك المواد.
كشف المزيد من البحث أن زيادة سرعة ماء التبريد في ظل حمل حراري ثابت يمكن أن يزيد من مضاعفة مزايا الأنابيب المحسنة، على الرغم من أن معدل التحسن تباطأ مع زيادة السرعة. عندما تجاوز التدفق الحراري الخارجي حوالي 94 واط * م⁻²، أظهر أنبوب E1، مع ارتفاع زعانفه الأكبر، تدهورًا في الأداء أكثر أهمية بسبب فيلم المتكثف السميك، في حين أظهر أنبوب E2، مع ارتفاع زعانفه الأصغر نسبيًا، متانة فائقة في ظل ظروف الحمل العالي.
وبالتالي، بالنسبة للتطبيقات التي تستهدف كثافات التدفق الحراري المنخفضة إلى المتوسطة وتسعى إلى أقصى درجات التماسك، يمكن إعطاء الأولوية لأنبوب E1 المحسن ذي مساحة تبادل حرارة أكبر. في السيناريوهات التي تشهد أحمالًا حرارية متقلبة للغاية أو كثافات تدفق حراري عالية، يوفر أنبوب E2، بمعاييره الهندسية الأكثر قوة، موثوقية تشغيلية أعلى على المدى الطويل.
توفر هذه الدراسة توجيهات مباشرة لتحسين الهيكل واختيار المواد للمكثفات عالية الكفاءة من الجيل التالي وتضع أساسًا تجريبيًا للتصميم المقترن للمبردات الصديقة للبيئة والأسطح المحسنة المعقدة.
العنوان
الطابق 20، رقم 1 مبنى العالم الجديد، رقم 1018 طريق مينان، منطقة ينجو، نينغبو، الصين، البريد:315040
الهاتف
+86-574-88013900
البريد الإلكتروني
sales@steelseamlesspipe.com
