دور أنابيب النحاس ذات الأخدود الداخلي في تحسين كفاءة التبادل الحراري

في أنظمة التبريد وتكييف الهواء، يُحدد المبادل الحراري (المكثف) أداء التبريد للآلة بأكملها. ورغم وجود العديد من العوامل التي تؤثر على كفاءة التبادل الحراري، يُعدّ هيكل أنبوب النحاس الإجراء الأهم بلا شك. مع التزايد المستمر لمعايير الكفاءة العالية (مثل ERP في الاتحاد الأوروبي وAHRI في أمريكا)، لا تكفي أنابيب النحاس الملساء التقليدية لتلبية متطلبات الكفاءة العالية. أنظمة تكييف الهواءفي هذه الحالة، تم تطوير أنبوب النحاس المجوف الداخلي ليصبح بسرعة المادة الأساسية للمبادل الحراري عالي الكفاءة في الجيل الجديد.

1. ما هو "أنبوب النحاس ذو الأخدود الداخلي"؟

أنبوب نحاسي مُخَوَّد داخليًا، يُضيف أخاديد حلزونية منتظمة على جدرانه الداخلية، مُشكِّلاً بنيةً تُشبه الخيوط الدقيقة. هذا يزيد من مساحة تلامسه مع المُبرِّد، ويُغيِّر بشكلٍ ملحوظ حالة تدفق المُبرِّد، ويُحسِّن مُعامل انتقال الحرارة في عمليتي التبخير والتكثيف.

بالمقارنة مع أنبوب النحاس الأملس التقليدي، فإنه يتمتع بالميزات التالية:

· توسيع السطح الداخلي بنسبة 20%-60%؛

· يؤدي زيادة اضطراب السوائل إلى زيادة الاضطرابات؛

· يعمل على تعزيز تكوين طبقة موحدة من المادة المبردة على الجدار الداخلي؛

· تقليل الطبقية بين الغاز والسائل وتحسين كفاءة التبخر.

II. تحليل آليات انتقال الحرارة

يتم تحقيق أدائها العالي في تبادل الحرارة من خلال الآليات الثلاث التالية:

تأثير الاضطراب المعزز

يفرض تصميم الأخدود الداخلي إنتاج الدوران والاضطراب أثناء تدفق المبرد، مما يجعل المزيد من السوائل تتلامس مباشرة مع جدار الأنابيب الداخلي، مما يحسن كفاءة عمل مكيفات الهواء.

تأثير تبخر الغشاء الرقيق

يُحدد سُمك غشاء سائل التبريد مقاومة انتقال الحرارة في المُبخّر. يُعزز تصميمه الحلزوني توزيع غشاء السائل بشكل مُتوسط بين الأخاديد، مما يُقلل من البقع الجافة ويُحسّن تجانس التبخير.

الخاصية الشعرية وإعادة توزيع السوائل

عندما يتم وضع الأنابيب بزاوية أو رأسياً، فإن الأخاديد الحلزونية تجبر السائل المبرد على التدفق إلى الأعلى بمساعدة الالتصاق الشعري، مما يتجنب تراكم السائل في الأسفل ويزيد من توحيد نقل الحرارة بالكامل.

ثالثًا: تحسين كفاءة نظام تكييف الهواء

تشير العديد من الأبحاث والتجارب إلى أن:

· زيادة معامل انتقال الحرارة على المبخرات والمكثفات بنسبة تتراوح بين 30% إلى 70%؛

· انخفاض مساحات تبادل الحرارة بنسبة 15% إلى 20% تحت نفس سعة التبادل؛

· زيادة بنسبة 5%-10% في كفاءة الطاقة/كفاءة الأداء للوحدة بأكملها؛

· انخفاض وزن شحن المادة المبردة بنسبة 10% إلى 15%.

وهذا يعني أنه في ظل فرضية تلبية لوائح الحفاظ على الطاقة، يمكن للمؤسسات تحقيق تصميم مصغر وإنتاج خفيف الوزن وتحسين التكلفة.

رابعًا: التطبيقات

تُستخدم الأنابيب النحاسية ذات الأخاديد الداخلية على نطاق واسع في الوقت الحاضر، وخاصة في مكيفات الهواء المثبتة على الحائط, وحدات تكييف الهواء الأرضيةأنظمة VRF التجارية الخفيفة، وسخانات المياه بمضخات الحرارة، وأجهزة التدفئة التي تعمل بالهواء، والمجمدات، وغيرها. بالنسبة للأنظمة ذات الكفاءة العالية في استهلاك الطاقة، تُعدّ أنابيب النحاس ذات الأخاديد الداخلية الخيار الأمثل لأنظمة التبريد، مثل منتجات سلسلتي R32 وR290.

لا يُمثل ظهور أنبوب النحاس المُخَدَّد الداخلي ابتكارًا هيكليًا في تكنولوجيا التبريد فحسب، بل يُعدّ أيضًا نتيجةً مُطلقةً للارتقاء بمعايير توفير الطاقة. بالنسبة لمكيفات الهواء عالية الكفاءة، أصبح أنبوب النحاس المُخَدَّد الداخلي مادةً أساسيةً لا غنى عنها في تصميم تبادل التدفئة.