L'utilisation de tubes plats elliptiques dans les échangeurs de chaleur est principalement dû aux raisons suivantes:
1. Avantages des performances de transfert de chaleur
Grande zone de transfert de chaleur: Dans la même zone transversale, la périphérie de transfert de chaleur d'un tube plat elliptique est plus longue que celle d'un tube circulaire, offrant une zone de transfert de chaleur plus grande et permettant un transfert de chaleur plus complet. Par exemple, dans un échangeur de chaleur à ailettes de tube, les tubes plats elliptiques peuvent augmenter la zone de contact avec les nageoires et améliorer l'efficacité globale de transfert de chaleur.
Perturbation des fluides améliorés: La zone en coupe transversale d'un débit d'un tube plat elliptique est relativement petite par rapport à un tube circulaire. Lorsque le débit reste constant, la vitesse d'écoulement du fluide à l'intérieur du tube augmente, la perturbation est renforcée et le transfert de chaleur convectif à l'intérieur du tube est amélioré. Pour le liquide à l'extérieur du tube, le tube plat elliptique est approximativement rationalisé et la résistance est petite lorsque le liquide est balayé vers l'extérieur. Il peut augmenter la vitesse d'écoulement et améliorer le transfert de chaleur externe tout en permettant la même résistance à l'écoulement.
Distribution de température uniforme: Grâce à la simulation de dynamique de fluide de calcul CFD, il est connu que la vitesse et la distribution de la température autour du tube plat elliptique sont plus uniformes, ce qui est propice au transfert de chaleur complet du tube et peut réduire efficacement la surchauffe locale ou les phénomènes sous-refroidissement dans l'échangeur de chaleur, améliorant la stabilité et l'efficacité du transfert de chaleur.
2. Bonnes propriétés de mécanique de fluide
Réduire la résistance à l'écoulement: Les tubes plats elliptiques peuvent réduire la résistance côté air. Lorsque la direction de l'axe long du tube elliptique est cohérente avec la direction de l'écoulement du fluide, le point de séparation se déplace vers l'arrière par rapport au tube circulaire et la perte d'écoulement causée par la rue du vortex Karman dans la zone de séparation est considérablement réduite. Dans un échangeur de chaleur avec le même volume d'air et la même zone au vent, le canal d'écoulement net réel du tube plat elliptique a une vitesse de vent au vent relativement inférieure, ce qui peut réduire efficacement la turbulence du côté sous le vent et réduire davantage la résistance au vent.
Réduire le risque de vibration: Prenant l'exemple du tube plat elliptique torsadé en spirale, le fluide côté coquille coule sous une forme en spirale vers l'avant, évitant la chute de pression causée par la direction en constante évolution du fluide dans les échangeurs de chaleur traditionnels et réduisant les vibrations des tubes de transfert de chaleur causés par le transfert de chaleur latéral.
3. Conception structurelle et avantages de l'utilisation de l'espace
Plus arrangement compact: Les tubes plats elliptiques peuvent être disposés de manière plus compacte, permettant le placement de plus de tubes d'échange de chaleur dans le même espace, ce qui rend la structure de l'échangeur de chaleur plus compact et augmentant le transfert de chaleur par volume unitaire, réduisant efficacement le volume global et l'empreinte de l'échangeur de chaleur. Dans certains endroits limitées, comme les navires, les petites usines chimiques, etc., il présente de grands avantages.
Structure d'auto-soutien: Lors de l'assemblage d'un tube plat elliptique torsadé en spirale dans un échangeur de chaleur, il peut compter sur le contact de la ligne en spirale extérieure pour l'auto-support, sans avoir besoin de supports supplémentaires du bundle de tubes, d'économie d'économie de matériaux et de coûts, et d'éviter les zones de débit et les problèmes de mise à l'échelle causés par les supports.
4. Avantages économiques globaux élevés
Réduire les coûts d'exploitation: L'échangeur de chaleur à tube plat elliptique a une faible résistance côté vent, et pendant le fonctionnement, la consommation d'énergie d'équipement électrique tel que les ventilateurs est faible, ce qui peut réduire les coûts d'exploitation à long terme. Dans le même temps, son efficacité de transfert de chaleur plus élevée peut réduire la consommation d'énergie requise pour obtenir la même quantité de transfert de chaleur.
Réduire les coûts de maintenance: En raison des caractéristiques structurelles du tube plat elliptique, il n'y a pas de zone morte du côté de la coquille, et il a de bonnes performances anti-échelle, ce qui peut réduire la fréquence et le coût du nettoyage et de l'entretien de l'échangeur de chaleur. De plus, il a une résistance élevée et le tuyau de base n'est pas facilement congelé et craqué en hiver, avec une longue durée de vie en service, ce qui réduit également le coût du remplacement et de l'entretien de l'équipement.
