熱交換器での楕円形のフラットチューブの使用は、主に次の理由によるものです。
1. 熱伝達性能の利点
大きな熱伝達エリア：同じ断面領域の下では、楕円形の平らなチューブの熱伝達周辺は円形チューブの熱伝達よりも長く、熱伝達領域が大きくなり、より完全な熱伝達を可能にします。たとえば、チューブフィンの熱交換器では、楕円形のフラットチューブは、フィンとの接触面積を増加させ、全体的な熱伝達効率を向上させることができます。
液体乱れの強化：楕円形の平らなチューブの流れ断面積は、円形のチューブと比較して比較的小さいです。流量が一定のままになると、チューブ内の流体の流速が増加し、妨害が強化され、チューブ内の対流熱伝達が強化されます。チューブの外側の液体の場合、楕円形の平らなチューブはほぼ合理化されており、流体が外側に掃引されると抵抗が小さいです。同じ流速を可能にしながら、流速を増加させ、外部熱伝達を強化することができます。
均一な温度分布：CFD計算流体ダイナミクスシミュレーションを通じて、楕円形のフラットチューブの周りの速度と温度分布はより均一であり、チューブの完全な熱伝達を助長し、熱交換器の局所的な過熱または底クーリング現象を効果的に減らし、熱伝達の安定性と効率を改善することが知られています。
2. 優れた流体力学の特性
流れ抵抗を減らします：楕円形のフラットチューブは、空気側の抵抗を減らすことができます。楕円管の長軸方向が流体の流れの方向と一致する場合、分離点は円形チューブに対して逆方向に移動し、分離ゾーンのカルマン渦通りによって引き起こされる流れの損失が大幅に減少します。同じ空気容積と風上領域を持つ熱交換器では、楕円形の平らなチューブの実際のネットフローチャネルは、風向の風速が比較的低く、風下側の乱流を効果的に減らし、さらに風向抵抗を減らすことができます。
振動リスクの減少：スパイラルねじれた楕円形の平らなチューブを例にとると、シェル側の液体がスパイラルフォワードの形で流れ、従来のバッフル熱交換器における流体の流れが絶えず変化する方向によって引き起こされる圧力低下を回避し、横方向の洗浄熱伝達によって引き起こされる熱伝達チューブの振動を減らします。
3. 構造設計と空間利用の利点
よりコンパクトなアレンジメント：楕円形のフラットチューブはよりコンパクトに配置でき、同じ空間に熱交換管を配置できるため、熱交換器の構造がよりコンパクトになり、単位体積あたりの熱伝達が増加し、熱交換器の全体的な体積とフットプリントを効果的に削減します。一部のスペースでは、船、小規模な化学プラントなどの限られた場所では、大きな利点があります。
自己支援構造：スパイラルねじれた楕円形の平らなチューブを熱交換器に組み立てるとき、追加のチューブバンドルサポート、材料とコストの節約、サポートによって引き起こされるフローデッドゾーンとスケーリングの問題を回避する必要なく、自己サポートのために外側のスパイラルラインのポイント接触に依存することができます。
4. 包括的な経済的利益の高い
運用コストを削減します：楕円形のフラットチューブ熱交換器は低風側抵抗を持ち、操作中にファンなどの電力機器のエネルギー消費量が少ないため、長期の運用コストを削減できます。同時に、熱伝達効率が高いと、同じ量の熱伝達を達成するために必要なエネルギー消費を減らすことができます。
メンテナンスコストを削減します：楕円形のフラットチューブの構造的特性により、シェル側にはデッドゾーンはなく、優れたアンチスケーリングパフォーマンスがあり、熱交換器の洗浄とメンテナンスの頻度とコストを削減できます。さらに、それは高強度であり、冬にはベースパイプが簡単に凍結されてひび割れ、長いサービス寿命があり、機器の交換とメンテナンスのコストも削減されます。
