การออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อเกลียวคืออะไร?

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อเกลียว-เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนขนาดกะทัดรัดที่เกิดขึ้นจากการขดความร้อน-โดยถ่ายเทท่อไปเป็นรูปแบบเกลียวที่มีพิทช์และรัศมีความโค้งเฉพาะ ของไหลร้อนและเย็นไหลผ่านท่อและด้านข้างเปลือก ตามลำดับ แลกเปลี่ยนความร้อนผ่านผนังท่อ

·ปรัชญาการออกแบบหลักของมันคือการเสริมฤทธิ์กันประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนโดยรวมภายในพื้นที่จำกัดโดยการขยายเส้นทางการไหลไปพร้อมๆ กัน การเพิ่มความปั่นป่วนของของไหล และเพิ่มความหนาแน่นของพื้นที่การถ่ายเทความร้อนให้สูงสุด

เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบท่อตรง-แบบดั้งเดิม โครงสร้างเกลียวช่วยเพิ่มความสามารถในการถ่ายเทความร้อนต่อหน่วยปริมาตรได้อย่างมาก โดยไม่เพิ่มขนาดโดยรวมของอุปกรณ์อย่างมาก ทำให้มีคุณค่าอย่างมากสำหรับระบบ-ประสิทธิภาพและ-การประหยัดพลังงานสูง

โครงสร้างขดลวดจะเปลี่ยนรูปแบบการไหลตามแนวแกนทิศทางเดียวที่พบในท่อตรงทั่วไป โดยวางการเคลื่อนที่แบบหมุนตามขวางลงบนการไหลตามแนวแกน และสร้างสนามการไหลสามมิติที่ซับซ้อน-

·การไหลทุติยภูมินี้ช่วยเพิ่มการผสมของไหล ส่งเสริมการไล่ระดับอุณหภูมิที่สม่ำเสมอมากขึ้นระหว่างของไหลร้อนและเย็น และปรับปรุงการใช้พื้นที่ถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ

·แม้จะใช้เลขเรย์โนลด์สต่ำ รูปทรงก็ยังกระตุ้นให้เกิดความปั่นป่วน-เหมือนกับเอฟเฟกต์การทำให้เข้มข้นขึ้น ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ-ของไหลที่มีความหนืดสูงหรือรูปแบบการไหลแบบเปลี่ยนผ่าน

·นอกจากนี้ กระแสน้ำที่มีปั่นป่วนสูงยังช่วยลดโอกาสเกิดการทับถมและความเปรอะเปื้อนในท้องถิ่น จึงช่วยเพิ่ม-เสถียรภาพในการปฏิบัติงานในระยะยาว

·ในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบคอยล์-แบบขดลวด ต้องพิจารณาความสัมพันธ์ควบคู่ระหว่างประสิทธิภาพเชิงความร้อนและความต้านทานการไหล เนื่องจากการปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนมักจะมาพร้อมกับแรงดันตกคร่อมที่เพิ่มขึ้น

· โดยทั่วไปกระบวนการออกแบบจะกำหนดเป้าหมายไปที่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวม (ค่า U-) ในขณะที่จำกัดช่วงแรงดันตกที่อนุญาตเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบที่เหมาะสมที่สุด

·โดยการปรับพารามิเตอร์ เช่น รัศมีของคอยล์ พิทช์ เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และการกระจายความเร็วการไหล ทำให้สามารถกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาวะการทำงานต่างๆ ตัวอย่างเช่น สภาวะที่แตกต่างกัน-อุณหภูมิสูง-มักนิยมการออกแบบที่มีความปั่นป่วนสูง ในขณะที่ระบบการบริโภค-พลังงานต่ำ-มักนิยมใช้โครงสร้างที่มีแรงดันตกคร่อมต่ำ

·การออกแบบทางวิศวกรรมมักใช้การคำนวณแบบแบ่งส่วนหรือการจำลองเชิงตัวเลขเพื่อทำการวิเคราะห์เฉพาะที่ของบริเวณการไหลที่แตกต่างกัน จึงช่วยเพิ่มความแม่นยำในการออกแบบ