حذف یا کاهش فاصله هوایی بین فین آلومینیومی و تیوب مسی در کویل
حذف فاصله هوایی بین فین آلومینیومی و تیوب مسی در مبدل‌های حرارتی فین-تیوب (coil) یکی از اقدامات مهم در طراحی و ساخت است که بر عملکرد حرارتی، مصرف انرژی، دوام و هزینه‌های عملیاتی تاثیر مستقیم دارد. این مطالعه به بررسی دلایل اهمیت این موضوع، مکانیزم‌های انتقال حرارت موثر، پیامدهای فنی و اقتصادی و راهکارهای اجرایی می‌پردازد.
اهمیت انتقال حرارت تماس‌محور
در مبدل‌های فین-تیوب، هدف اصلی انتقال سریع و مؤثر گرما از سطح تیوب (حامل سیال داغ یا سرد) به جریان هوا (یا بالعکس) است. هنگامی که فین و تیوب در تماس فیزیکی نزدیک قرار دارند، انتقال حرارت از طریق هدایت (conduction) از تیوب به فین و سپس از فین به هوا (convection) صورت می‌گیرد. هرچه فاصله هوایی بین سطوح افزایش یابد، مقاومت حرارتی در مسیر هدایت افزایش می‌یابد و باعث کاهش شار حرارت می‌شود. بنابراین حذف فاصله هوایی، مقاومت تماس را کمینه کرده و راندمان انتقال حرارت را افزایش می‌دهد.
اثرات بر افت فشار و راندمان کلی
کاهش فاصله بین فین و تیوب باعث یکنواخت‌تر شدن توزیع دما روی فین می‌شود که به تبع آن اختلاف دمای محلی با هوا کاهش می‌یابد اما میانگین راندمان تبادل حرارت افزایش می‌یابد. این به معنای امکان کاهش اندازه فین یا تعداد تیوب‌ها برای دستیابی به همان ظرفیت حرارتی است که بازده سیستم را بالا و هزینه‌های مواد و فضا را پایین می‌آورد. با این حال، اگر تماس ضعیف باشد، نیاز به افزایش سرعت هوا (افزایش افت فشار) برای رسیدن به انتقال حرارت مطلوب وجود دارد که مصرف انرژی فن را افزایش می‌دهد.
پایداری مکانیکی و دوام خوردگی
فاصله هوایی نامناسب می‌تواند موجب حرکت یا لرزش فین نسبت به تیوب هنگام کار شود که منجر به خستگی مکانیکی، شکست موضعی یا ایجاد شکاف‌های تازه و افزایش خوردگی گالوانیک بین آلومینیوم و مس خواهد شد. تماس مناسب که اغلب با پرس، پرچ یا لحیم‌کاری انجام می‌شود، حرکت نسبی را کاهش داده و تماس آب‌بندی شده‌ای ایجاد می‌کند که نفوذ رطوبت و عوامل خورنده را محدود می‌سازد. در نتیجه عمر مفید مبدل افزایش یافته و نیاز به تعمیرات و تعویض کاهش می‌یابد.
راهکارهای اجرایی برای حذف فاصله هوایی
روش‌های متداول شامل فرایندهای مکانیکی (اکسپند تیوب مسی ، فرم‌دهی فین)، استفاده از فین‌های با شیار یا آج منطبق بر قطر تیوب، لحیم‌کاری یا جوش نقطه‌ای، و استفاده از چسب‌های حرارتی یا واسطه‌های فلزی با هدایت بالا است البته در شرکت رادایران پروسه اکسپند اتوماتیک صورت می پزیرد که بهترین روش برای این مسئله است. انتخاب روش مناسب بستگی به شرایط کاری (دمای کاری، خورندگی محیط، نیاز به سرویس‌پذیری) و هزینه دارد. کنترل کیفیت در تولید، اندازه‌گیری مقاومت حرارتی تماس و تست‌های لرزش و خستگی از جمله اقدامات تضمین عملکرد هستند.
نتیجه‌گیری
حذف فاصله هوایی بین فین آلومینیومی و تیوب مسی نقش کلیدی در افزایش راندمان انتقال حرارت، کاهش مصرف انرژی، بهبود پایداری مکانیکی و کاهش خوردگی دارد. با اجرای روش‌های مناسب اتصال و کنترل کیفیت، می‌توان عملکرد حرارتی مبدل را به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود داد و هزینه‌های عملیاتی و نگهداری را کاهش داد. در طراحی و تولید مبدل‌ها، توجه دقیق به تماس فیزیکی بین فین و تیوب یکی از عوامل تعیین‌کننده موفقیت عملکردی و اقتصادی سیستم است.
