نوع جديد من الحاجز لتبادل الحرارة للقشرة والأنابيب

المبادل الحراري هو قطعة أساسية من المعدات في العديد من الصناعات مثل توليد الطاقة، وتجهيز الأغذية، وتكرير النفط.المبادل الحراري للقشرة والأنابيب هو النوع الأكثر استخداماً، تمثل أكثر من 40٪ من التطبيقات. المبادلات الحرارية للقذائف والأنابيب لديها أنواع مختلفة من الحاجز، من بينها الحاجز القطعي الواحد الذي يتم اعتماده على نطاق واسع بسبب تكلفة التصنيع المنخفضة.معدل نقل الحرارة العالي، وسهولة التثبيت. ومع ذلك ، فإن المكافحة القطاعية الواحدة غالبا ما تعاني من انخفاض ضغط كبير وتذبذب شديد بسبب وجود مناطق ميتة ،مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة نقل الحرارة، وخاصة في تطبيقات التبريد التي تتطلب ضغطا عاليا.

لتحسين كفاءة مبادلات الحرارة القشرية، تم اقتراح طرق مختلفة.العديد منها ينطوي على استخدام الحاجز المتعرج الطولي للحد من ركود التدفق الناجم عن الحاجز.

استخدام المدافعات المدارية هو أحد هذه البدائل والطريقة الأكثر استخدامًا ، لأن المدافعات المدارية يمكن أن تولد اضطرابات تدفق أكبر ،وبالتالي تقليل انخفاض الضغط وزيادة معدلات نقل الحرارةأظهرت دراسات أخرى أن زاوية مروحة من 40 درجة تعطي أداءً هيدروليكياً حرارياً مثاليًا.تكلفة تصنيع مثل هذه التصاميم البافل أعلى بكثير من تكلفة تصنيع البافل التقليدية القطاعية الواحدة، والتي تشكل تحديا كبيرا للتبني في العديد من الصناعات.

يوضح الرسم البياني التالي ثلاثة أنواع مختلفة من المكافحة:

أ) محرك تحريك قطعي واحد

ب) محرك تحريك محرك محرك محرك

(ج) التبديل في المدار الميل

يتم عرض زوج من الحاجز في تصميم الحاجز الميل بالتناوب أدناه:

في ظل ظروف حدود هيدروليكية متطابقة، تم تقييم أداء الهيكل الجديد ومقارنته مع المبادلات الحرارية الشريحة الواحدة والدائرة.

تشير النتائج إلى أن هيكل المكافحة الميل متناوب هو طريقة فعالة لتحسين كفاءة مبادل الحرارة ،حيث أنه يحافظ على مزايا تصميمات البافل المدارية مع تقليل تعقيد التصميم والتصنيع بشكل كبيرعلى الرغم من أنه يقتصر حاليًا على التقييم النظري ، إلا أن تصميم الحاجز الجديد يدل على التوافق والقدرة على التوسع الجيدين بسبب تشابهه الجزئي بحاجز قطاعي واحد.زيادة تحسين الهندسة، والاعتبارات العملية للاستقرار الهيكلي، والحفاظ على هيكل المكشوفة الميل متناوب ستكون مجالات رئيسية للبحوث المستقبلية.