انواع مختلف تبادل حرارت
در مبدل حرارتی فین تیوب، انتقال حرارت از طریق ترکیبی از هدایت، جابجایی و گاهی اوقات تابش انجام می‌شود که با وجود فین‌ها و لوله‌ها تسهیل می‌شود. انواع مختلف فرآیندهای انتقال حرارت در این دستگاه‌ها را می‌توان به شرح زیر دسته‌بندی کرد:
- انتقال حرارت به روش جابجایی
جابجایی اصلی‌ترین روش انتقال حرارت در مبدل حرارتی فین تیوب است. این فرآیند شامل انتقال حرارت بین یک سیال (گاز یا مایع) و یک سطح است. مبدل حرارتی معمولاً شامل لوله‌هایی است که فین‌ها به آن‌ها متصل شده‌اند. فین‌ها سطح تماس موجود برای تبادل حرارت را افزایش داده و جابجایی حرارت را بین سیال درون لوله‌ها و سیال بیرون بهبود می‌بخشند.
– داخل لوله‌ها: در اینجا، انتقال حرارت معمولاً بین دیواره لوله و سیال درون لوله‌ها انجام می‌شود. برای سیالات با رسانایی حرارتی بالا، مانند آب، انتقال حرارت نسبتاً کارآمد است. اما برای سیالات با رسانایی حرارتی پایین‌تر، مانند هوا، انتقال حرارت جابجایی داخلی می‌تواند کمتر کارآمد باشد و نیاز به بهینه‌سازی طراحی مانند شرایط جریان آشفته برای افزایش تبادل حرارت وجود دارد.
– خارج لوله‌ها: فین‌ها به بیرون لوله‌ها متصل می‌شوند تا سطح تماس را افزایش دهند و انتقال حرارت جابجایی بین سیال خارجی (معمولاً هوا) و سطح لوله را بهبود بخشند. کارایی انتقال حرارت در خارج لوله‌ها به نوع فین (مثلاً فین‌های کشیده، شیار دار یا پین فین)، فاصله فین‌ها و ویژگی‌های جریان سیال خارجی بستگی دارد.
- انتقال حرارت به روش هدایت
هدایت از طریق ماده جامد لوله‌ها و فین‌ها انجام می‌شود. فلز لوله‌ها و فین‌ها حرارت را از یک طرف (که با یک سیال داغ در تماس است) به طرف دیگر (که با یک سیال سردتر در تماس است) هدایت می‌کند. کارایی هدایت بستگی به رسانایی حرارتی ماده استفاده شده برای لوله‌ها و فین‌ها دارد. فلزاتی مانند مس یا آلومینیوم به دلیل رسانایی حرارتی بالا، معمولاً استفاده می‌شوند که انتقال حرارت موثری را تسهیل می‌کند.
- انتقال حرارت به روش تابش
در بیشتر مبدل‌های حرارتی فین تیوب، تابش نسبت به جابجایی و هدایت نقش کمتری دارد، به ویژه در دماهای معمولی. با این حال، در دماهای بسیار بالا، تابش می‌تواند قابل توجه شود. این روش انتقال حرارت زمانی اتفاق می‌افتد که حرارت به صورت امواج الکترومغناطیسی از سطح لوله‌ها و فین‌ها منتشر شده و توسط سیال اطراف جذب می‌شود. این روش در بسیاری از مبدل‌ها کمتر رایج است اما می‌تواند در کاربردهای دماهای بسیار بالا یا مواد ویژه مرتبط باشد.
- مکانیزم‌های ترکیبی انتقال حرارت
در عمل، مبدل‌های حرارتی به ترکیبی از این مکانیزم‌ها متکی هستند. به عنوان مثال، در یک مبدل حرارتی فین تیوب هوای خنک‌کننده، هم انتقال حرارت جابجایی به هوای محیط (از طریق فین‌ها) و هم انتقال حرارت هدایت از طریق فلز لوله‌ها به کارایی کلی کمک می‌کنند. ملاحظات طراحی معمولاً بهینه‌سازی این مکانیزم‌های انتقال حرارت از طریق انتخاب مواد مناسب، طراحی فین و تنظیمات جریان سیال را هدف قرار می‌دهند.
خلاصه، انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی فین تیوب شامل تعامل پیچیده‌ای از جابجایی، هدایت و گاهی اوقات تابش است. انتخاب مواد و طراحی مؤثر برای بهینه‌سازی عملکرد این سیستم‌ها در کاربردهای مختلف بسیار حیاتی است. شرکت رادایران با به کارگیری علم روز در بهینه سازی انتقال حرارت در محصولات این شرکت پیشگام است.
