फिनलेस हीट एक्सचेंजर

फिन-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर रेफ्रिजरेशन और एयर कंडीशनिंग उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला हीट एक्सचेंजर है,और तांबा ट्यूब और एल्यूमीनियम पंख पंख ट्यूब हीट एक्सचेंजर के मुख्य घटक हैंयह आम तौर पर माना जाता है कि पंख वाले ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स का मुख्य थर्मल प्रतिरोध हवा की ओर होता है।तो कैसे अधिक कुशल पंख डिजाइन हमेशा पंख ट्यूब हीट एक्सचेंजर अनुसंधान की सर्वोच्च प्राथमिकता रही हैइस उद्योग ने ध्रुवीकृत सतहों जैसे कि लहराती शीट, पुलों, खिड़कियों के उद्घाटन और विभिन्न पंखों को विकसित किया है।

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तांबे के पाइपों के विकास की दिशाओं में से एक व्यास को कम करना है, और 5 मिमी पाइप लागू किए गए हैं।गर्मी हस्तांतरण में पंखों की प्रमुख भूमिका कमजोर हो जाती है, यहां तक कि पंखों के बिना, जिसके परिणामस्वरूप एक माइक्रो नंगे ट्यूब हीट एक्सचेंजर, या फिनलेस हीट एक्सचेंजर।

मैरीलैंड विश्वविद्यालय [1] के एक अध्ययन से पता चलता है कि जब ट्यूब का व्यास 1 मिमी से कम होता है, तो फिनलेस हीट एक्सचेंजर ठीक हीट एक्सचेंजर के समान कॉम्पैक्टनेस प्राप्त कर सकता है,और ट्यूब व्यास छोटा, अंतर तेजी से सिकुड़ जाता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, abscissa ट्यूब का व्यास है,और ऑर्डिनेट प्रति यूनिट वॉल्यूम हीट एक्सचेंज क्षेत्रफल है (आमतौर पर हीट एक्सचेंजर की कॉम्पैक्टनेस को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है)पारंपरिक ट्यूब व्यास के लिए, पंख वाले हीट एक्सचेंजर पंख रहित हीट एक्सचेंजर की तुलना में 20 गुना अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं। जब ट्यूब व्यास 1 मिमी होता है, तो पाइप का व्यास 1 मिमी होता है।पंख वाले हीट एक्सचेंजर केवल पंख रहित हीट एक्सचेंजर की तुलना में लगभग दोगुना कॉम्पैक्ट हैयदि पाइप व्यास को और कम किया जाता है, तो फिनलेस हीट एक्सचेंजर की कॉम्पैक्टनेस फिनड हीट एक्सचेंजर के करीब होगी। यह दर्शाता है कि जब पाइप व्यास काफी छोटा होता है, तो पाइप का आकार कम हो जाता है।फिनालेस हीट एक्सचेंजर का हीट एक्सचेंज क्षेत्र उसी वॉल्यूम में फिनाल्ड प्रकार के हीट एक्सचेंज क्षेत्र से बहुत अलग नहीं है, और पंख की भूमिका "विस्तारित सतह" के रूप में अब मौजूद नहीं है।

अंजीर1. पाइप व्यास के साथ हीट एक्सचेंजर कॉम्पैक्टनेस का परिवर्तन (स्रोतः रिफ [1])

चित्र 2 में फिनाइड और अनफिनाइड हीट ट्रांसफर गुणांक की तुलना दिखाई गई है, जहां abscissa हीट ट्रांसफर की लागत है - यूनिट हीट एक्सचेंज क्षेत्र में बिजली की खपत।यह देखा जा सकता है कि दो वक्र के बीच एक चौराहा हैइस चौराहे के दाईं ओर, बिना पंख वाले प्रकार का हीट ट्रांसफर गुणांक पंख वाले प्रकार की तुलना में अधिक है जब हीट ट्रांसफर लागत समान है।

चित्रा 2 पंख वाले और पंख रहित प्रकारों के बीच गर्मी हस्तांतरण गुणांक की तुलना (स्रोतः रिफ [1])

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, इस प्रकार के माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर का एक और लाभ यह है कि इसका शीतलक भार काफी कम है।झेजियांग विश्वविद्यालय [2] के शोधकर्ताओं ने R290 घरेलू स्प्लिट एयर कंडीशनर के लिए एक समान कम रोशनी वाले ट्यूब हीट एक्सचेंजर का इस्तेमाल किया।, सफलतापूर्वक चार्ज को लगभग 250 ग्राम तक कम कर दिया, इस प्रकार यूरोपीय संघ के मानक को पूरा किया। उनके द्वारा डिजाइन किए गए माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर संरचनात्मक रूप से समानांतर प्रवाह वाले हीट एक्सचेंजर के समान है,चित्र 3 में दिखाया गया हैहीट एक्सचेंजर ट्यूब 0.58 मिमी के बाहरी व्यास के साथ एक स्टेनलेस स्टील ट्यूब है। वास्तविक उत्पाद चित्र 4 में दिखाया गया है।

अंजीर3. कम रोशनी वाले ट्यूब हीट एक्सचेंजर का स्केमेटिक आरेख (स्रोतः रिफ [2])

अंजीर4कंडेनसर (बाएं) और वाष्पीकरक (दाएं) कम रोशनी वाले ट्यूब हीट एक्सचेंजर का उपयोग करते हुए (स्रोतः रिफ [2])

मैरीलैंड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने फ्रैक्टल ज्यामिति सिद्धांत [3] के आधार पर एक द्विभाज्य नंगे ट्यूब हीट एक्सचेंजर भी विकसित किया है, जिसका एक योजनाबद्ध आरेख चित्र 5 में दिखाया गया है।संख्यात्मक अनुकरण परिणामों से पता चलता है कि जब बाहरी पाइप व्यास 0 है.8 मिमी, 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 exchanger. उन्होंने परीक्षण के लिए एक भौतिक वस्तु बनाने के लिए 3 डी प्रिंटिंग का भी उपयोग किया (चित्र 6 देखें) । दुर्भाग्य से, यह बताया गया कि एक रिसाव के कारण केवल हवा के दबाव में गिरावट का परीक्षण किया गया था।

अंजीर5. द्विविभाजित फ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर का स्केमेटिक आरेख (स्रोतः रिफ [3])

अंजीर6. द्विविभाजित फ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर का 3 डी प्रिंटिंग नमूना (स्रोतः रिफ [3])

यह ध्यान देने योग्य है कि माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स के उपर्युक्त लाभों के बावजूद, इसके नुकसान भी स्पष्ट हैं। उदाहरण के लिएः(1) कम रोशनी वाले ट्यूब हीट एक्सचेंजर में ट्यूबों की संख्या बहुत बड़ी है(2) पारंपरिक तरीकों से माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूबों को कैसे संसाधित किया जाए; (3) जब ट्यूब की लंबाई लंबी हो,कैसे यह सुनिश्चित करने के लिए कि माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूब झुकने और विकृत नहीं हैसामान्य तौर पर, माइक्रोफ्लोरोसेंट ट्यूब हीट एक्सचेंजर अभी भी अनुसंधान के प्रारंभिक चरण में है, और फायदे और नुकसान चिकित्सकों की आगे की खोज पर निर्भर करते हैं।

संदर्भ

[1] बेसलर, डी., वी. ऑट, जेड. हुआंग और आर. रैडरमाकर (2017) ।"अनुमान सहायता अनुकूलन और योज्य विनिर्माण का उपयोग करके उच्च प्रदर्शन वाले हीट एक्सचेंजर के डिजाइन अनुकूलन और सत्यापन." निर्मित वातावरण के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी 23(6): 896-911.

[2] झोउ, डब्ल्यू और जेड गान (2019). "एयर कंडीशनर और हीट पंप में आर 290 चार्ज को कम करने के लिए एक संभावित दृष्टिकोण। " इंटरनेशनल जर्नल ऑफ रेफ्रिजरेशन 101: 47-55.

[३] हुआंग, ज़ेड., जे. लिंग, वाई. हुआंग, वी. ऑट और आर. राडरमाकर (2017) "एक कॉम्पैक्ट हवा से ठंडा हीट एक्सचेंजर का डिजाइन और संख्यात्मक पैरामीटर अध्ययन।" निर्मित पर्यावरण के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी 23(6)९७०-९८२