Το χάσμα απόδοσης μεταξύ απλού και ενισχυμένου σωλήνα
Ένας συμβατικός εναλλάκτης κελύφους και σωλήνων κατασκευασμένος από απλό χάλκινο σωλήνα εξαρτάται από τη μαζική κίνηση του ρευστού για τη μεταφορά θερμότητας από και προς τον τοίχο. Ένας εναλλάκτης σωλήνων χαλκού υψηλής απόδοσης επιτίθεται στην ίδια λειτουργία από μέσα προς τα έξω: η οπή του σωλήνα δεν είναι ομαλή, η διαδρομή ροής δεν είναι ευθεία και το ψυκτικό μέσο τροφοδοτείται στη δέσμη μέσω ενός διανομέα αντί να απορρίπτεται σε μια κεφαλή. Το αποτέλεσμα είναι μια μεγαλύτερη αποτελεσματική επιφάνεια μεταφοράς και ένα λεπτότερο οριακό στρώμα στην πλευρά του ψυκτικού, όπου συνήθως βρίσκεται η ελεγκτική θερμική αντίσταση.
Από εδώ προέρχονται τα αναφερόμενα κέρδη απόδοσης και όχι από το ίδιο το μέταλλο, το οποίο παραμένει ο τυπικός αποοξειδωμένος φώσφορος ή ο χαλκός σκληρής πίσσας με ηλεκτρολυτική ενέργεια. Τα βελτιωμένα σχέδια αυτού του τύπου περιγράφονται συνήθως ότι παρέχουν περίπου 20% περισσότερη μεταφορά θερμότητας από έναν εναλλάκτη απλού σωλήνα συγκρίσιμου φακέλου, με μικρότερο αποτύπωμα, χαμηλότερο φορτίο ψυκτικού και μειωμένο κόστος υλικού ως πρακτικά οφέλη. Για τους κατασκευαστές αντλιών θερμότητας που απομακρύνονται από ογκώδεις μονάδες κελύφους και σωλήνων, αυτοί οι τρεις παράγοντες καθορίζουν την επιλογή.
Δομική Σχεδίαση της Βελτιωμένης Δέσμης
Η κατασκευή είναι χτισμένη γύρω από ομόκεντρους εσωτερικούς και εξωτερικούς σωλήνες, έτσι τα ζεστά και κρύα ρευστά ανταλλάσσουν θερμότητα κατά μήκος του δακτυλιοειδούς χώρου και μέσω του χάλκινου τοιχώματος ταυτόχρονα.
Χάλκινος σωλήνας με εσωτερική αυλάκωση:λεπτές ελικοειδείς ραβδώσεις σχηματίζονται στην οπή. Σε σύγκριση με τον απλό σωλήνα, η επιφάνεια ανά μονάδα μήκους είναι μεγαλύτερη και οι ράχες διακόπτουν επανειλημμένα το φιλμ ψυκτικού μέσου, έτσι ώστε το υγρό να σαρώνεται στον τοίχο και η ροή να παραμένει τυρβώδης αντί να καθιζάνει σε στρώματα.
Ομόκεντρος σωλήνας σε διάταξη σωλήνα:Το νερό ψύξης διέρχεται από τη χάλκινη οπή, ενώ το ψυκτικό καταλαμβάνει τον δακτύλιο μεταξύ του χάλκινου σωλήνα και του εξωτερικού χαλύβδινου σωλήνα, ο οποίος φέρνει τα δύο ρεύματα σε αντίθετη ροή σε ένα κοινό κοινό τοίχωμα.
Διανομέας και πολλαπλή:η δέσμη συνδέεται με έναν διανομέα υγρού και μια πολλαπλή σε κάθε άκρο, έτσι ώστε το ψυκτικό να εισέρχεται και να εξέρχεται ομοιόμορφα από κάθε σωλήνα, κάτι που επιτρέπει τη χρήση της πλήρους χωρητικότητας μεταφοράς κάθε σωλήνα.
Στοιβαγμένο σπειροειδές πακέτο:η δέσμη κάμπτεται σε μια στοιβαγμένη σπείρα και οι χαλύβδινοι σωλήνες περνούν μέσα από αυτήν. Το νερό που ρέει μέσω της καμπύλης δίοδος ασκείται με φυγόκεντρη δύναμη και από την ελαφριά συστροφή της διαδρομής που μοιάζει με ταινία, η οποία προωθεί τη δευτερεύουσα ροή και τρίβει το οριακό στρώμα αντί να το αφήνει να πυκνώσει.
Κλιματισμός επιφάνειας:Επεξεργασίες οπών που βελτιώνουν τη διαβροχή της επιφάνειας του χαλκού εφαρμόζονται σε ορισμένα σχέδια για να διατηρηθεί το υγρό σε επαφή με τον τοίχο και να καθυστερήσει η τοπική ξήρανση σε υψηλή ποιότητα ατμού.
Υλικά και Πρότυπα
Η επιλογή υλικού ακολουθεί την ίδια λογική όπως κάθε κύκλωμα ψυκτικού: χαλκός για την επιφάνεια μεταφοράς λόγω της αγωγιμότητας και της μορφοποίησής του, χάλυβας για τη συγκράτηση πίεσης όπου το επιτρέπει η γεωμετρία και ελεγχόμενη ατμόσφαιρα κατά τη συγκόλληση για να διατηρείται η οπή καθαρή.
| Συστατικό | Βάση υλικού και προδιαγραφών |
|---|---|
| Εσωτερικός σωλήνας, πλευρά ψυκτικού και νερού | C12200 χαλκός αποοξειδωμένος φωσφόρος ή σωλήνας χωρίς ραφή ηλεκτρολυτικής σκληρής πίσσας C11000, εσωτερικά αυλακωμένος |
| Εξωτερικός σωλήνας | Χαλύβδινος σωλήνας χωρίς ραφή με λεία οπή. χρησιμοποιείται μια γαλβανισμένη οπή όπου η πλευρά του νερού χρειάζεται επιπλέον αντίσταση στη διάβρωση και τη ρύπανση |
| Πρότυπα προϊόντων σωλήνα | ASTM B111, ASTM B68, ASTM B75, ASTM B280, GB/T 17791 για χαλκοσωλήνα χωρίς ραφή |
| Αρθρώσεις | Συγκολλημένες ή συγκολλημένες συνδέσεις με ξηρό καθαρισμό αζώτου για την αποφυγή αλάτων οξειδίου στην οπή |
| Επιθεώρηση | Δοκιμές δινορευμάτων, δοκιμή πίεσης και έλεγχοι διαστάσεων για τη διάμετρο του σωλήνα, το τοίχωμα και την ποιότητα του αυλακιού |
Επειδή ο σωλήνας παραμορφώνεται για να σχηματίσει τις αυλακώσεις και στη συνέχεια τυλίγεται, ο μύλος πρέπει να παρέχει σωλήνα με σταθερή ανόπτηση. Μια δέσμη κατασκευασμένη από σωλήνα με ασυνεπή σκληρότητα δεν θα τυλίγεται ομοιόμορφα και η προκύπτουσα διακύμανση στο δακτυλιοειδές διάκενο μειώνει την αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού.
Απόδοση, πτώση πίεσης και επιστροφή λαδιού
Η βελτίωση δεν είναι ποτέ δωρεάν. Η αυλάκωση της οπής αυξάνει τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας από την πλευρά του ψυκτικού μέσου και επίσης αυξάνει την πτώση πίεσης στην πλευρά του ψυκτικού, συνήθως κατά ένα μικρότερο ποσοστό από το κέρδος μεταφοράς θερμότητας, που είναι αυτό που κάνει το εμπόριο χρήσιμο σε ένα κύκλωμα αντλίας θερμότητας ή ψυκτικού συγκροτήματος. Επομένως, οι σχεδιαστές εργάζονται με έναν συνολικό συντελεστή που περιλαμβάνει και τα δύο εφέ και όχι μόνο με τον παράγοντα ενίσχυσης.
Η πλευρά του νερού:Η λεία ή γαλβανισμένη οπή του εξωτερικού σωλήνα επιτρέπει υψηλότερες ταχύτητες νερού χωρίς μεγάλη ποινή πτώσης πίεσης και η αντίσταση στη δημιουργία αλάτων διατηρεί σταθερό τον συντελεστή πλευράς νερού για μεγάλες περιόδους λειτουργίας.
Ψυκτική πλευρά:Η ομοιόμορφη κατανομή από την πολλαπλή εμποδίζει ορισμένους σωλήνες να στεγνώσουν ενώ άλλοι πλημμυρίζουν, κάτι που είναι η συνήθης αιτία απογοητευτικής απόδοσης σε ένα κατά τα άλλα ηχητικό σχέδιο πηνίου.
Επιστροφή λαδιού:το δακτυλιοειδές διάκενο διατηρείται σε σταθερό πλάτος και η σπειροειδής διαδρομή διατηρεί την ταχύτητα του αερίου αρκετά υψηλή ώστε να μεταφέρει το λιπαντικό πίσω στον συμπιεστή όταν η μονάδα λειτουργεί ως εξατμιστής.
Πίεση και σοκ:η ομόκεντρη κατασκευή, με χάλυβα χωρίς ραφή στο εξωτερικό, αντέχει συχνούς κύκλους πίεσης, παλμούς και κραδασμούς και αντιστέκεται στην παραμόρφωση όταν το κύκλωμα φορτίζεται ή αντλείται.
Μη απόφραξη:το κενό μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού σωλήνα είναι ομοιόμορφο, επομένως η βρωμιά και τα άλατα δεν γεφυρώνουν τη δίοδο και η μονάδα μπορεί να καθαριστεί χωρίς να αποσυναρμολογηθεί το κύκλωμα.
Οδηγίες για τις αιτήσεις και την επιλογή
Ο σχεδιασμός ταιριάζει σε συσκευασμένες αντλίες θερμότητας, ψύκτες, ψυκτικές μονάδες συμπύκνωσης και κάθε εργασία όπου επιθυμείτε έναν συμπαγή, ανθεκτικό στην πίεση και χαμηλό κόστος εναλλάκτη. Η επιλογή ξεκινά με τη ροή μάζας ψυκτικού, τις θερμοκρασίες εξάτμισης και συμπύκνωσης και τον ρυθμό ροής από την πλευρά του νερού και στη συνέχεια καθορίζει τη διάμετρο του σωλήνα, τη γεωμετρία του αυλακιού, το μήκος της δέσμης και τον αριθμό των παράλληλων κυκλωμάτων, έτσι ώστε η πτώση πίεσης να παραμένει εντός του περιβλήματος του συμπιεστή.
Σε κάθε προδιαγραφή ανήκουν δύο έλεγχοι. Αρχικά, επιβεβαιώστε την ταχύτητα και την ποιότητα του νερού από την πλευρά του νερού, επειδή το επιθετικό νερό θα προσβάλει μια γαλβανισμένη οπή με την πάροδο του χρόνου, ανεξάρτητα από το πόσο καλή είναι η σχεδίαση της πλευράς του ψυκτικού. Δεύτερον, επιβεβαιώστε την ακτίνα περιέλιξης σε σχέση με τη διάμετρο του σωλήνα, καθώς μια πολύ σφιχτή κάμψη θα κάνει ωοειδείς τον χάλκινο σωλήνα και θα αλλάξει το δακτυλιοειδές διάκενο. Όταν και οι δύο είναι ικανοποιημένοι, ο εναλλάκτης παρέχει το συμπαγές περίβλημα και την υψηλή απόδοση που απαιτούν οι κατασκευαστές αντλιών θερμότητας και ψυκτών.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Τι κάνει έναν εναλλάκτη θερμότητας χαλκού σωλήνα υψηλής απόδοσης;
Το κέρδος προέρχεται από τη γεωμετρία και όχι από το κράμα: ο εσωτερικά αυλακωτός σωλήνας διευρύνει την επιφάνεια μεταφοράς και διατηρεί το ψυκτικό τυρβώδες, ενώ ένας διανομέας και μια πολλαπλή απλώνουν το ψυκτικό ομοιόμορφα σε κάθε σωλήνα της δέσμης.
Ε: Πόσο καλύτερος είναι ένας βελτιωμένος σωλήνας από έναν εναλλάκτη απλού σωλήνα;
Τα βελτιωμένα σχέδια αυτού του τύπου αναφέρεται συνήθως ότι μεταφέρουν περίπου 20% περισσότερη θερμότητα από μια μονάδα απλού σωλήνα παρόμοιου περιβλήματος, με μικρότερο αποτύπωμα και χαμηλότερο κόστος υλικού, αν και το ακριβές ποσό εξαρτάται από το ψυκτικό, το ρυθμό ροής και τις θερμοκρασίες λειτουργίας.
Ε: Ποια υλικά χρησιμοποιούνται στη δέσμη σωλήνων;
Για την επιφάνεια μεταφοράς χρησιμοποιείται εσωτερικά αυλακωμένος χάλκινος σωλήνας χωρίς ραφή, όπως C12200 ή C11000 και ο χαλύβδινος σωλήνας χωρίς ραφή σχηματίζει τον εξωτερικό σωλήνα, με διαθέσιμη γαλβανισμένη οπή όπου η πλευρά του νερού χρειάζεται πρόσθετη αντίσταση στη διάβρωση και τη ρύπανση.
Ε: Η οπή με αυλάκωση αυξάνει την πτώση πίεσης;
Ναί. Οι αυλακώσεις αυξάνουν την πτώση πίεσης στην πλευρά του ψυκτικού καθώς και τη μεταφορά θερμότητας, αλλά το κέρδος μεταφοράς είναι συνήθως μεγαλύτερο από το πρόστιμο, γι' αυτό ο σχεδιασμός προτιμάται στα κυκλώματα αντλιών θερμότητας και ψυκτικού συγκροτήματος όπου η συμπαγής είναι σημαντική.
Ε: Γιατί είναι σημαντική η επιστροφή λαδιού σε αυτόν τον σχεδιασμό;
Το δακτυλιοειδές κενό μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού σωλήνα διατηρείται σε ομοιόμορφο πλάτος και η σπειροειδής διαδρομή διατηρεί την ταχύτητα του αερίου, έτσι το λιπαντικό μεταφέρεται πίσω στον συμπιεστή αντί να συλλέγεται στον εξατμιστή και να λιμοκτονεί το μηχάνημα.
Ε: Πώς ελέγχεται το πακέτο πριν από την αποστολή;
Η διάμετρος του σωλήνα, το πάχος του τοιχώματος και η μορφή αυλάκωσης μετρώνται, τα πηνία ελέγχονται για στεγανότητα και η δοκιμή δινορευμάτων χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ελαττωμάτων τοιχώματος στον χωρίς ραφή χάλκινο σωλήνα πριν από τη συναρμολόγηση της δέσμης.
