استفاده از لوله‌های پیچشی در مبدل‌های حرارتی و مقایسة آن با لوله‌های مسطح

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

کارشناس ارشد مهندسی مکانیک پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

مبدل‌های حرارتی پوسته - لوله[i] به‌طور معمول با لوله‌های مسطح[ii] ساخته می‌شوند، اما وجود برخی محدودیت‌ها و مشکلات در این نوع لوله‌ها، شرکت‌ها و مراکز تحقیقاتی را برآن داشته است که با استفاده از فناوری‌های جدید بر این محدودیت‌ها و معایب غلبه کنند. دراین مقاله به بررسی عملکرد مبدل‌های پوسته - لوله با لوله‌های پیچشی[iii] در هر دو سمت پوسته و لوله پرداخته خواهد شد. این نوع مبدل‌ها در قسمت پوسته دارای مزیت‌هایی نسبت به مبدل‌های با لوله‌های مسطح می‌باشند که شامل افزایش راندمان انتقال حرارت، کاهش میزان افت فشار در طول پوسته، کاهش میزان رسوبات و خوردگی به‌علت عدم وجود بافل‌ها و کاهش چشمگیر میزان ارتعاشات ناشی از عبور جریان است. نتایج تحقیقات روی لوله‌ها نشان می‌دهد میزان انتقال حرارت برای لوله‌های پیچشی در دبی‌های بالاتر (5/1 لیتر در دقیقه) حدود 45 درصد بهتر است و افت فشار در طول لوله برای جریانهای آشفته (رینولدز 6000) حدود 40 درصد بالاتر خواهد بود. این روند در دبی‌های پایین‌تر برعکس خواهد بود، به این صورت که میزان انتقال حرارت برای لوله‌های مسطح در دبی‌های پایین (25/0 لیتر بر دقیقه) حدود 9 درصد بهتر است.



[i]. Shell and tube heat exchangers


[ii]. Plain tubes


[iii]. Twisted tube

کلیدواژه‌ها


[1] Özden Ağra, Hakan Demir , Ş. Özgür Atayılmaz, Fatih Kantaş, Ahmet Selim Dalkılıç,” Numerical investigation of heat transfer and pressure drop in enhanced tubes”, International Communications in Heat and Mass Transfer 38 (2011) 1384–1391.

[2] Xiang-hui Tan, Dong-sheng Zhu, Guo-yan Zhou, Li-ding Zeng,” Experimental and numerical study of convective heat transfer and fluid flow in twisted oval tubes”, International Journal of Heat and Mass Transfer 55 (2012) 4701–4710

[3] Z.Y. Guo a, W.Q. Tao b, R.K. Shah,” The field synergy (coordination) principle and its applications in enhancing single phase convective heat transfer”, International Journal of Heat and Mass Transfer 48 (2005) 1797–1807

[4] Luai M. Al-Hadhrami, Aftab Ahmad & Abdullah Al-Qahtani,” Experimental Study of Fouling Resistance in Twisted Tube Heat Exchanger”, Heat Transfer Engineering, 33 (2012):1024–1032

[5] Sheng Yang, Li Zhang, Hong Xu,” Experimental study on convective heat transfer and flow resistance characteristics of water flow in twisted elliptical tubes”, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 2981-2991

[6] R. Donald Morgan, "Twisted tube heat exchanger technology", Houston, Texas, Brown Fintube Company, 2001. http://www.atimetals.com/businesses/business-units/wahchang/Documents/Tech-Serv-Library/2001-Conf-Proceedings/2001007.pdf

[7] Smith Eiamsa, Pongjet Promvonge,” Performance assessment in a heat exchanger tube with alternate clockwise and counter-clockwise twisted-tape inserts”, International Journal of Heat and Mass Transfer 53 (2010) 1364–1372

[8] Li Zhang, Sheng Yang, Hong Xu,” Experimental study on condensation heat transfer characteristics of steam on horizontal twisted elliptical tubes”, Applied Energy 97 (2012) 881–887

[9] Vandita Thantharate, D.B.Zodpe, “Experimental and Numerical Comparison of Heat Transfer Performance of Twisted Tube and Plain Tube Heat Exchangers”, International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 7 (2013), 1107-1113