Le tube à ailettes sert à améliorer l’efficacité de l’échange thermique. Habituellement, des ailettes sont ajoutées sur la surface du tube d'échange thermique pour augmenter la surface externe (ou la surface interne) du tube d'échange thermique, de manière à améliorer l'efficacité de l'échange thermique. Le condenseur est un élément mécanique du système de climatisation, qui peut transférer rapidement la chaleur contenue dans le tuyau vers l'air situé à proximité du tuyau. La plupart des voitures sont placées devant le réservoir d’eau.
Appareil qui convertit un gaz ou une vapeur en liquide. De nombreux condenseurs sont utilisés dans les centrales électriques pour condenser la vapeur évacuée des turbines ; Les condenseurs sont utilisés dans les installations de réfrigération pour condenser les vapeurs de réfrigération telles que l'ammoniac et le fréon. Dans l’industrie pétrochimique, les condenseurs sont utilisés pour condenser les hydrocarbures et autres vapeurs chimiques. Dans le processus de distillation, le dispositif qui convertit la vapeur en liquide est appelé condenseur. Tous les condenseurs fonctionnent en évacuant la chaleur du gaz ou de la vapeur.
1. Types et caractéristiques courants des condenseurs
Le condenseur, également appelé « liquéfacteur », est un échangeur de chaleur dans lequel la vapeur dégage de la chaleur et se liquéfie. Selon les différents supports de refroidissement et méthodes de refroidissement, les condenseurs peuvent être divisés en trois types : refroidis par eau-, refroidis par air- et par évaporation.
1) Condenseur refroidi à l'eau
Le condenseur refroidi à l'eau utilise de l'eau comme fluide de refroidissement et élimine la chaleur de condensation grâce à l'augmentation de la température de l'eau. Le condenseur refroidi à l'eau présente les caractéristiques d'une efficacité de transfert de chaleur élevée et d'une structure compacte. À l'heure actuelle, en raison de la pénurie de ressources en eau, l'eau de refroidissement utilisée dans le condenseur refroidi à l'eau est généralement recyclée. Son principal inconvénient est qu'il est nécessaire de mettre en place un système spécial de circulation de l'eau de refroidissement, qui nécessite un investissement initial élevé et un coût de traitement de l'eau élevé. Les condenseurs refroidis à l'eau - couramment utilisés sont du type à calandre et à tube horizontal, du type à calandre et à tube vertical et du type à boîtier.
Les condenseurs refroidis à l'eau sont généralement utilisés dans les appareils de réfrigération de climatisation-de grande et moyenne taille-et dans la réfrigération industrielle, parmi lesquels les condenseurs à calandre et à tubes sont les plus couramment utilisés. Dans le condenseur à calandre et à tube, le réfrigérant se condense généralement à l’extérieur du tube et l’eau s’écoule dans le tube. À l'heure actuelle, il existe deux types de condenseurs à calandre et à tubes : un faisceau de tubes lisses et un tube roulé à ailettes basses (c'est-à-dire un tube en spirale). Généralement, le condenseur horizontal à calandre et à tubes pour l'ammoniac adopte principalement un faisceau de tubes lisses, et le condenseur au fréon adopte principalement un tube roulé à ailettes basses.
2) Condenseur refroidi par air
Le condenseur-refroidi par air est également appelé condenseur-refroidi par air. Le réfrigérant se condense dans le tuyau et la chaleur dégagée par le réfrigérant est évacuée par l'air. Le condenseur comprend un condenseur de refroidissement à air à convection naturelle et un condenseur de refroidissement à air à convection forcée. En raison du faible coefficient de transfert de chaleur par convection de l'air (25 ~ 35 W / m · 2K), l'efficacité du transfert de chaleur du condenseur refroidi à l'air - est inférieure à celle du condenseur refroidi à l'eau -, et la température et la pression de condensation sont plus élevées.
De plus, lorsque la charge d'échange thermique est certaine, la zone de transfert de chaleur requise par le condenseur refroidi à l'air-est plus grande que celle du condenseur refroidi à l'eau-, de sorte que le volume et la qualité de l'équipement sont énormes et l'occupation du sol est importante. Cependant, il peut être utilisé aussi bien pour le froid que pour le chaud, avec un faible investissement initial et une maintenance et une gestion du système relativement simples. Le condenseur refroidi par air est largement utilisé dans la pratique de l'ingénierie, et peut être utilisé non seulement dans les systèmes de réfrigération, mais également dans les systèmes de climatisation. Son plus grand avantage est qu'il n'a pas besoin d'eau de refroidissement, il est donc particulièrement adapté aux zones de pénurie d'eau ou aux occasions où l'approvisionnement en eau est difficile. Il est particulièrement largement utilisé dans le domaine de la petite réfrigération et de la climatisation.
3) Condenseur évaporatif
Le condenseur évaporatif est basé sur la condensation par évaporation et l'échange de chaleur sensible. La chaleur dégagée par le réfrigérant est évacuée simultanément par l'eau de refroidissement et l'air. Le réfrigérant circule dans le tuyau et l’eau de refroidissement est pulvérisée à l’extérieur du tuyau. Lors de son évaporation, il absorbe la chaleur latente de la gazéification pour refroidir et condenser le réfrigérant dans le tuyau. Dans le condenseur évaporatif, l'étape de transfert de chaleur sensible de l'eau de refroidissement dans le condenseur est omise, de sorte que la température de condensation est plus proche de la température humide de l'air, qui peut être de 3 à 5 degrés inférieure à celle du système de condenseur refroidi à l'eau, de manière à réduire considérablement la consommation d'énergie du compresseur, et la consommation d'eau n'est qu'environ 1/3 de celle du système de condenseur refroidi à l'eau.
Le développement et l'application du condenseur évaporatif en Chine sont à la traîne, et il était principalement utilisé dans le passé dans les systèmes de réfrigération à l'ammoniac à grande échelle. Ces dernières années, en raison de la pénurie de ressources énergétiques et de ressources en eau, en tant qu'équipement d'échange thermique -économisant de l'énergie et de l'eau-, la recherche et l'application du condenseur évaporatif ont reçu une attention considérable, ce qui a favorisé la maturité et l'application ultérieure de la technologie des produits de condenseur évaporatif. À l’heure actuelle, certains fabricants ont amélioré sa structure et l’ont appliqué aux unités centrales de climatisation.
Pour les systèmes de réfrigération et de climatisation qui doivent être contrôlés et dans les cas où l'environnement de fonctionnement est médiocre, le condenseur évaporatif est plus facile à répondre aux exigences de contrôle des processus. L'application d'ingénierie montre qu'en utilisant ce produit pour remplacer le mode traditionnel « condenseur refroidi à l'eau - + tour de refroidissement », l'investissement initial accru peut généralement être récupéré en un an environ, et l'avantage économique est évident.
2. Tubes à ailettes à transfert de chaleur amélioré couramment utilisés dans les condenseurs
Le processus de transfert de chaleur est le processus de transfert de chaleur d’un fluide à un autre à travers une paroi solide. Dans la pratique de l'ingénierie, le renforcement des performances de transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur commence principalement par le renforcement du processus de transfert de chaleur par convection entre les médias des deux côtés et les parois intérieures et extérieures du tube d'échange de chaleur. Les technologies courantes d’amélioration du transfert de chaleur comprennent :
(1) Revêtement de surface ;
(2) Surface rugueuse ;
(3) Surface étendue ;
(4) Divers tuyaux filetés internes et externes ;
(5) Élément de spoiler ;
(6) Additifs ;
(7) Transfert de chaleur par choc. Parmi les diverses technologies d'amélioration du transfert de chaleur, l'ajout d'ailettes sur le mur, comme principal moyen d'améliorer le transfert de chaleur, a été largement utilisée en ingénierie. L'échangeur de chaleur à tubes à ailettes présente les caractéristiques d'un transfert de chaleur efficace et d'une structure compacte. Il a été largement utilisé dans les appareils de réfrigération et de climatisation, les équipements aérospatiaux, les capteurs solaires et les équipements électroniques. Il est largement utilisé dans les condensateurs.
Il existe de nombreux types de tubes à ailettes, et de nouvelles variétés émergent, et de nombreuses études ont été réalisées dans ce domaine [4 ~ 6]. Généralement, les tubes à ailettes peuvent être classés en fonction de la technologie de traitement, de la forme des ailettes, du matériau, de l'application, etc. Dans le condenseur, le tube à ailettes couramment utilisé présente les formes suivantes.
1) Tuyau fileté intérieurement
2) Tube à ailettes en spirale intégré
3) Tube rainuré en spirale
Les éléments de transfert de chaleur à haute efficacité tels que les tubes à ailettes filetés, les tubes à ailettes chemisés, les soufflets, les tubes torsadés en spirale et les tubes enroulés en spirale ont été largement utilisés dans les condenseurs, et l'effet de transfert de chaleur a été considérablement amélioré. De plus, de nouveaux tubes de transfert de chaleur dentés font encore leur apparition. Par rapport aux tubes lisses, ils présentent les caractéristiques communes suivantes :
(1) Des ailerons de différentes formes peuvent rendre le mur de transfert de chaleur rugueux, détruire la couche limite laminaire statique, améliorer le coefficient de transfert de chaleur par convection et améliorer le transfert de chaleur à des degrés divers ;
(2) Sous une certaine charge, la surface requise du condenseur peut être considérablement réduite ;
(3) Selon le bon sens de la plupart des gens, la surface rugueuse du tube à ailettes est facile à provoquer du tartre ; En fait, l'écoulement turbulent provoqué par une surface rugueuse détruit la couche limite statique, ce qui rendra difficile l'adhésion de la saleté ; Même s’il y a de la saleté attachée, la saleté présente également une forme discrète de flocons. Le changement de température pendant le fonctionnement de l'équipement provoque l'expansion et la contraction du tuyau, ce qui provoquera un pelage en raison de l'énorme différence d'expansion entre la saleté et le matériau de la paroi du tuyau, et tombera de lui-même sous l'impact du milieu. La couche de calamine du tube lisse est un cylindre sans aucune force d’auto-détachement. Par conséquent, l’entartrage d’un tube à ailettes n’est pas beaucoup plus grave que celui d’un tube lisse.
La gamme d'applications du condenseur est très large, notamment dans les systèmes de réfrigération et de climatisation. En tant que l'un des principaux équipements de transfert de chaleur, les performances du condenseur affectent directement les performances de fonctionnement globales de l'appareil. Par conséquent, l’amélioration du processus de transfert de chaleur dans le condenseur fait l’objet de plus en plus d’attention.
Afin d'améliorer les performances globales des équipements de condensation, le développement des condenseurs au pays et à l'étranger est devenu une tendance consistant à renforcer le processus de transfert de chaleur grâce à la transformation de la forme du tube ou des propriétés de surface afin d'améliorer l'efficacité du condenseur. L'échangeur de chaleur à tubes à ailettes Bain est un nouveau type d'élément de transfert de chaleur à haute efficacité-. Sa structure de feuille unique et son flux de processus de traitement confèrent aux produits de refroidissement à air des dimensions globales plus compactes, une efficacité d'échange thermique plus élevée et un poids plus léger.
