เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของหลอดครีบเกลียวที่มีความถี่สูงอย่างไร

ในฐานะซัพพลายเออร์ของหลอดครีบเกลียวที่มีความถี่สูงฉันมักถูกถามว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของหลอดเหล่านี้อย่างไร ลองดำน้ำในและสำรวจหัวข้อนี้อย่างละเอียด

ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจกันว่าท่อครีบเกลียวที่มีความถี่สูงคืออะไร หลอดเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแลกเปลี่ยนความร้อน พวกเขาประกอบด้วยหลอดฐานที่มีครีบเกลียวเชื่อมกับมันโดยใช้เทคโนโลยีการเชื่อมความถี่สูง การออกแบบนี้เพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับหลอดธรรมดาซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยรวม

ตอนนี้เมื่อพูดถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดมันมีผลกระทบสำคัญหลายประการต่อประสิทธิภาพของหลอด

ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน

เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดมีบทบาทสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน โดยทั่วไปแล้วหลอดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กจะมีอัตราส่วนพื้นผิวสูงกว่า - ต่อ - อัตราส่วนปริมาตร ซึ่งหมายความว่าสำหรับปริมาณของของเหลวที่ไหลผ่านท่อมีพื้นที่ผิวมากขึ้นสำหรับการถ่ายเทความร้อน ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนพื้นที่ผิวที่มากขึ้นช่วยให้การสัมผัสระหว่างของเหลวภายในหลอดและสื่อโดยรอบ (เช่นอากาศหรือของเหลวอื่น ๆ นอกหลอด) เป็นผลให้ความร้อนสามารถถ่ายโอนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตัวอย่างเช่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในท่อครีบที่ใช้สำหรับการระบายความร้อนอากาศท่อขนาดเล็กสามารถถ่ายโอนความร้อนไปยังอากาศที่ผ่านได้เร็วขึ้น ครีบบนท่อเพิ่มพื้นที่ผิวและด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เล็กกว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมอาจสูงมาก ในทางกลับกันหลอดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มีอัตราส่วนพื้นผิวด้านล่าง - ต่อ - อัตราส่วนปริมาตร แม้ว่าพื้นที่ผิวทั้งหมดของหลอดอาจมีขนาดใหญ่เนื่องจากขนาดของมัน แต่ประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อนต่อปริมาตรของของเหลวก็ต่ำกว่า

ลักษณะการไหลของของไหล

เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อยังส่งผลต่อการไหลของของไหลภายในหลอด ในหลอดขนาดเล็กของของเหลวจะต้องไหลผ่านทางที่แคบลง สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ความเร็วของของเหลวที่สูงขึ้นสำหรับอัตราการไหลที่กำหนด ความเร็วที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนได้เนื่องจากเพิ่มความปั่นป่วนของของเหลว การไหลแบบปั่นป่วนผสมของเหลวได้ดีขึ้นนำของเหลวที่ร้อนกว่าจากกึ่งกลางของท่อใกล้กับผนังท่อที่เกิดการถ่ายเทความร้อน

อย่างไรก็ตามความเร็วที่สูงขึ้นก็มาพร้อมกับข้อเสียเปรียบ พวกเขาเพิ่มแรงดันตกข้ามท่อ การลดลงของแรงดันคือการสูญเสียความดันเมื่อของเหลวไหลผ่านท่อ การลดลงของแรงดันที่สำคัญหมายความว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการปั๊มของเหลวผ่านท่อ สิ่งนี้สามารถเพิ่มต้นทุนการดำเนินงานของระบบ

ในทางตรงกันข้ามหลอดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มีความต้านทานต่อการไหลของของไหลน้อยลง การลดลงของแรงดันค่อนข้างต่ำกว่าสำหรับอัตราการไหลเดียวกัน แต่ความเร็วของของเหลวก็ลดลงเช่นกันซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการไหลของแบบราบเรียบ การไหลของลามินาร์มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสำหรับการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากของเหลวใกล้กับผนังท่อก่อตัวเป็นชั้นนิ่งซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการถ่ายเทความร้อน

การโต้ตอบของครีบและเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด

ความสัมพันธ์ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดและครีบก็มีความสำคัญเช่นกัน ขนาดและรูปร่างของครีบมักได้รับการออกแบบตามเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด สำหรับหลอดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กครีบสามารถเว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น นี่เป็นเพราะมีพื้นที่น้อยกว่ารอบท่อและครีบที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดยังสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

บนหลอดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ครีบอาจเว้นระยะห่างออกไป หากครีบมีระยะห่างอย่างใกล้ชิดเกินไปบนท่อขนาดใหญ่ - เส้นผ่าศูนย์กลางมันสามารถสร้างการอุดตันสำหรับการไหลของของเหลวโดยรอบ (เช่นอากาศ) ลดประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อน

อีกแง่มุมหนึ่งคือความสูงของครีบ สำหรับหลอดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กครีบสูงมากอาจไม่สามารถใช้งานได้จริง ครีบจะต้องมีสัดส่วนกับเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเพื่อให้แน่ใจว่าการถ่ายเทความร้อนและความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่เหมาะสม บนท่อขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่สามารถใช้ครีบที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวได้มากยิ่งขึ้น

แอปพลิเคชันและการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด

ตัวเลือกของเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเฉพาะ ในบางแอพพลิเคชั่นที่มีพื้นที่ จำกัด และจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงจำเป็นต้องใช้หลอดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดกะทัดรัดที่ใช้ในการระบายความร้อนทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีที่ว่างสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ขนาดเล็ก - เส้นผ่านศูนย์กลางสูงเส้นผมเส้นผมเส้นประสาทเกลียวครีบเป็นทางเลือกที่ดี

ในทางกลับกันในการใช้งานอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องประมวลผลของเหลวในปริมาณมากและจำเป็นต้องลดแรงดันลงและหลอดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นเหมาะสมกว่า ตัวอย่างเช่นในโรงไฟฟ้าที่มีไอน้ำหรือน้ำถูกทำให้เย็นลงหรืออุ่นในขนาดใหญ่ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่สามารถจัดการอัตราการไหลที่สูงโดยใช้พลังงานน้อยลงสำหรับการสูบน้ำ

เปรียบเทียบกับหลอดครีบชนิดอื่น ๆ

มีท่อครีบชนิดอื่น ๆ ในตลาดเช่นG - หลอดครีบ-หลอดไฟครีบต่ำอินทิกรัล, และLL - หลอดครีบ- แต่ละประเภทมีลักษณะของตัวเอง แต่ผลกระทบของเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดต่อประสิทธิภาพเป็นปัจจัยทั่วไป

ยกตัวอย่างเช่น G - Finned Tubes เป็นที่รู้จักสำหรับความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่เพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดในหลอด G - ครีบยังส่งผลต่อรูปแบบการไหลและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนในลักษณะเดียวกันกับในหลอดครีบเกลียวที่มีความถี่สูง เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก G - หลอดครีบสามารถให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่สูงขึ้น แต่อาจมีแรงดันลดลงสูงขึ้น

หลอดไฟครีบต่ำอินทิกรัลมีครีบที่เป็นส่วนหนึ่งของวัสดุหลอด เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดที่นี่สามารถมีอิทธิพลต่อกระบวนการผลิตเช่นเดียวกับประสิทธิภาพ เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าอาจต้องใช้เทคนิคการผลิตที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการสร้างครีบอินทิกรัล และในแง่ของประสิทธิภาพหลักการเดียวกันของการถ่ายเทความร้อนและการไหลของของไหลที่เกี่ยวข้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอด

LL - หลอดครีบได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานเฉพาะที่จำเป็นต้องใช้การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดในหลอด LL - ครีบถูกเลือกอย่างระมัดระวังตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันโดยคำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นอัตราการถ่ายเทความร้อนการลดลงของแรงดันและลักษณะการไหลของของไหล

บทสรุป

โดยสรุปเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของหลอดครีบเกลียวที่มีความถี่สูง มันมีผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลักษณะการไหลของของไหลและการทำงานร่วมกันระหว่างหลอดและครีบ เมื่อเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ทั้งหมด

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับหลอดครีบเกลียวที่มีความถี่สูงหรือมีคำถามเกี่ยวกับวิธีที่เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณฉันชอบที่จะพูดคุยกับคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องการเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดกะทัดรัดที่มีหลอดขนาดเล็ก - เส้นผ่าศูนย์กลางหรือระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีหลอดขนาดใหญ่ - เส้นผ่าศูนย์กลางเราสามารถให้ทางออกที่เหมาะสม อย่าลังเลที่จะเข้าถึงและเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับความต้องการการจัดซื้อของคุณ มาทำงานร่วมกันเพื่อค้นหาโซลูชัน Tube ที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ

การอ้างอิง

• Incropera, FP, & Dewitt, DP (2002) พื้นฐานของความร้อนและการถ่ายโอนมวล ไวลีย์
• Holman, JP (2002) การถ่ายเทความร้อน McGraw - Hill