Việc sử dụng các ống phẳng hình elip trong bộ trao đổi nhiệt chủ yếu là do những lý do sau:
1. Ưu điểm của hiệu suất truyền nhiệt
Diện tích truyền nhiệt lớn: Theo cùng một khu vực cắt ngang, ngoại vi truyền nhiệt của ống phẳng hình elip dài hơn so với ống tròn, cung cấp diện tích truyền nhiệt lớn hơn và cho phép truyền nhiệt hoàn chỉnh hơn. Ví dụ, trong bộ trao đổi nhiệt vây ống, các ống phẳng hình elip có thể tăng diện tích tiếp xúc với vây và cải thiện hiệu quả truyền nhiệt tổng thể.
Tăng cường rối loạn chất lỏng: Diện tích cắt ngang dòng chảy của ống phẳng hình elip tương đối nhỏ so với ống tròn. Khi tốc độ dòng không đổi, tốc độ dòng chảy của chất lỏng bên trong ống tăng lên, sự xáo trộn được tăng cường và sự truyền nhiệt đối lưu bên trong ống được tăng cường. Đối với chất lỏng bên ngoài ống, ống phẳng hình elip xấp xỉ được sắp xếp hợp lý và điện trở nhỏ khi chất lỏng bị quét ra ngoài. Nó có thể tăng tốc độ dòng chảy và tăng cường truyền nhiệt bên ngoài trong khi cho phép cùng một điện trở dòng chảy.
Phân phối nhiệt độ đồng đều: Thông qua mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán CFD, người ta biết rằng sự phân bố vận tốc và nhiệt độ xung quanh ống phẳng hình elip đồng nhất hơn, thuận lợi cho việc truyền nhiệt hoàn toàn của ống và có thể làm giảm hiệu quả các hiện tượng quá nhiệt hoặc tăng cường của nhiệt.
2. Tính chất cơ học chất lỏng tốt
Giảm điện trở: Ống phẳng hình elip có thể làm giảm điện trở bên không khí. Khi hướng trục dài của ống hình elip phù hợp với hướng của dòng chất lỏng, điểm tách di chuyển về phía sau so với ống tròn và sự mất dòng chảy do đường xoáy Karman gây ra trong vùng tách bị giảm đi rất nhiều. Trong một bộ trao đổi nhiệt với cùng một thể tích không khí và diện tích gió, kênh dòng ròng thực tế của ống phẳng hình elip có tốc độ gió gió tương đối thấp hơn, có thể làm giảm hiệu quả sự nhiễu loạn ở phía leeward và làm giảm thêm điện trở gió.
Giảm nguy cơ rung động: Lấy ống phẳng hình elip xoắn xoắn ốc làm ví dụ, chất lỏng bên vỏ chảy ở dạng xoắn ốc về phía trước, tránh giảm áp lực do hướng thay đổi liên tục của dòng chất lỏng trong các bộ trao đổi nhiệt vách ngăn truyền thống và làm giảm độ rung của các ống truyền nhiệt do truyền nhiệt bên.
3. Thiết kế kết cấu và lợi thế sử dụng không gian
Sắp xếp nhỏ gọn hơn: Các ống phẳng hình elip có thể được sắp xếp nhỏ gọn hơn, cho phép đặt các ống trao đổi nhiệt nhiều hơn trong cùng một không gian, làm cho cấu trúc trao đổi nhiệt nhỏ gọn hơn và tăng truyền nhiệt trên một đơn vị thể tích, giảm hiệu quả khối lượng và dấu chân của bộ trao đổi nhiệt. Ở một số nơi không gian hạn chế như tàu, nhà máy hóa chất quy mô nhỏ, v.v., nó có những lợi thế lớn.
Cấu trúc tự hỗ trợ: Khi lắp ráp một ống phẳng hình elip xoắn xoắn ốc vào bộ trao đổi nhiệt, nó có thể dựa vào điểm tiếp xúc của đường xoắn ốc bên ngoài để tự hỗ trợ, mà không cần hỗ trợ bó ống bổ sung, tiết kiệm vật liệu và chi phí, và tránh các vùng chết dòng chảy và các vấn đề mở rộng do hỗ trợ.
4. Lợi ích kinh tế toàn diện cao
Giảm chi phí hoạt động: Bộ trao đổi nhiệt ống phẳng hình elip có điện trở bên gió thấp và trong quá trình hoạt động, mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị năng lượng như quạt là thấp, có thể làm giảm chi phí vận hành dài hạn. Đồng thời, hiệu suất truyền nhiệt cao hơn của nó có thể làm giảm mức tiêu thụ năng lượng cần thiết để đạt được cùng một lượng truyền nhiệt.
Giảm chi phí bảo trì: Do các đặc tính cấu trúc của ống phẳng hình elip, không có vùng chết ở phía vỏ, và nó có hiệu suất chống tỷ lệ tốt, có thể làm giảm tần suất và chi phí làm sạch và bảo trì bộ trao đổi nhiệt. Hơn nữa, nó có cường độ cao, và ống cơ sở không dễ dàng bị đóng băng và bị nứt vào mùa đông, với tuổi thọ dài, cũng làm giảm chi phí thay thế và bảo trì thiết bị.
