فین ستاره ای آلومینیومی

در این مطالعه تأثیر فین ستاره‌ای آلومینیومی که در محور تیوب‌های مسی با قطر 8/5 اینچ و دارای یک پیچشِ مشخص قرار می‌گیرد، بر انتقال حرارت در مبدل اواپراتور پوسته و لوله بررسی می‌شود. هدف، ارزیابی افزایش تبادل حرارتی و دلایل استفاده از این ساختار هندسی در کاربردهای تبرید و تهویه مطبوع است.

روش و ساختار فین
فین ستاره‌ای از ورق آلومینیوم با پروفیل چندشاخه طراحی می‌شود تا درون لوله مسی 8/5  قرار گیرد و به‌وسیله یک پیچش ملایم حول محور طولی، توزیع جریان داخل تیوب به‌هم زده شود. این پیچش باعث می‌شود جریان مبرد داخل لوله از حالت آرام لایه‌ای خارج شده و اختلاط محوری و شعاعی افزایش یابد. آلومینیوم به‌دلیل هدایت حرارتی بالا و وزن کم، ماده مناسبی برای فین است.

تأثیر بر انتقال حرارت
فین ستاره‌ای با افزایش مساحت سطح تبادل حرارت بین مبرد و جداره تیوب، ضریب انتقال حرارت کلی را بالا می‌برد. پیچش مصنوعی جریان سبب افزایش تلاطم محلی و نازک شدن لایه مرزی حرارتی می‌شود؛ بنابراین مقاومت حرارتی سطح کاهش یافته و نرخ انتقال حرارت افزایش می‌یابد. به‌علاوه اتصال حرارتی نزدیک بین فین آلومینیومی و دیواره مسی، مسیر هدایتی مؤثری برای انتقال حرارت فراهم می‌کند. نتایج تجربی و شبیه‌سازی‌های مشابه نشان می‌دهد که وجود فین‌های پیچ‌دار می‌تواند ضریب انتقال حرارت داخلی را به‌طور قابل‌توجهی (در برخی موارد 20–50٪ بسته به شرایط جریان و طراحی) افزایش دهد.

دلایل استفاده و مزایا
استفاده از فین ستاره‌ای پیچ‌دار باعث بهبود عملکرد حرارتی اواپراتور، کاهش طول یا تعداد لوله‌های مورد نیاز و بهینه‌سازی وزن و هزینه می‌شود. همچنین توزیع دما یکنواخت‌تر و جلوگیری از نقاط داغ داخلی حاصل می‌شود. در نهایت، این روش راهکاری مؤثر برای افزایش راندمان مبدل‌های پوسته و لوله در سیستم‌های تبرید و برودتی است، به‌ویژه زمانی که محدودیت فضایی یا نیاز به افزایش ظرفیت حرارتی وجود دارد.