Language
Country/Area
No result found
لغز لم يتم حله في ديناميكيات السوائل: كيف يعمل التصميم المموج داخل لوحة الوسادة على تعزيز تبادل الحرارة؟
يعتبر المبادل الحراري ذو اللوحة المبطنة تصميمًا جديدًا للمبادل الحراري الملحوم بالكامل والذي اكتسب تدريجيًا اهتمامًا صناعيًا بسبب سطحه "المبطن" المتموج وتقنية التمدد المستخدمة في عملية التصنيع. ويحظى باهتمام متزايد من العالم. وبالمقارنة بالمعدات الأكثر تقليدية مثل المبادلات الحرارية على شكل غلاف وأنبوب وإطار، فإن تقنية لوحة الوسادة جديدة نسبيًا ولكنها تستخدم بشكل متزايد في مجموعة متنوعة من دورات العملية بسبب مرونتها الهندسية.
ومن المعروف أن ألواح الوسائد يمكن أن تعمل عند ضغوط تتجاوز 100 ميجا باسكال ودرجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية.
عملية التصنيع
تتضمن عملية تصنيع ألواح الوسادة اللحام النقطي لورقتين معدنيتين رقيقتين على كامل سطحهما باستخدام الليزر أو اللحام بالمقاومة، ثم سد الحواف باستخدام اللحام التماسي، باستثناء المفاصل. يتم بعد ذلك الضغط على الفجوة بين الصفائح المعدنية بواسطة سائل هيدروليكي، مما يتسبب في تشوه الصفائح بلاستيكيًا، مما يخلق سطحها المتموج المميز. وفقا للهياكل المختلفة، يمكن تقسيم ألواح الوسادة إلى محدبة مفردة ومحدبة مزدوجة.مجموعة واسعة من التطبيقات
إن تفوق الألواح على شكل وسادة يجعل نطاق تطبيقها واسعًا جدًا. تُستخدم غالبًا في مجالات التفاعل مع السوائل والغازات، بما في ذلك الوسائط ذات اللزوجة العالية أو مستويات الأوساخ العالية، ويمكن استخدامها في السيناريوهات التي تتطلب فقدان الضغط المنخفض، مثل عمليات التبريد والتدفئة. يتم استخدام ألواح الوسائد بشكل متزايد خاصة في صناعات الأغذية والمشروبات وكذلك الصناعات الكيميائية والصيدلانية. يمكن استخدامها كـ "مبردات غمر"، حيث يتم غمرها مباشرة في السائل، مما يحسن كفاءة تبادل الحرارة بشكل كبير.
يمكن تخصيص التصميم الفريد للوحة على شكل وسادة للتوصيل الحراري للتكيف مع مجموعة متنوعة من سيناريوهات التطبيق المختلفة.
ديناميكيات الموائع لنقل الحرارة
على الرغم من أن تصميم لوحة الوسادة يتمتع بالعديد من المزايا، إلا أن أداءها الديناميكي للسوائل لا يزال لغزا. أظهرت الدراسات أن هندسة الموجة المعقدة في قنوات لوحة الوسادة تعمل في الواقع على تعزيز اختلاط السوائل، مما يحسن معدلات نقل الحرارة ولكنه يزيد أيضًا من خسائر الضغط لأن تكوين اللحامات يخلق مناطق إعادة تدوير، مما يؤثر على التدفق. وبإجراء المزيد من الأبحاث، يعمل الباحثون الآن على تطوير أدوات برمجية تجارية للمساعدة في فهم وتوقع تأثيرات سلوكيات السوائل المعقدة هذه.
اتجاهات البحث المستقبلية
يمكن تقسيم دراسات تدفق السوائل وانتقال الحرارة عبر ألواح الوسادة إلى عدة فئات رئيسية، بما في ذلك التحليل الهندسي، وتحليل التدفق في القنوات الداخلية، وتحليل التدفق بين ألواح الوسادة المتجاورة. من خلال الاستفادة من تحليل العناصر المحدودة (FEM)، يمكن حساب مساحة سطح لوحة الوسادة، واحتفاظ السائل، والمساحة المقطعية للسائل بشكل أكثر دقة، وهو أمر بالغ الأهمية للحسابات الديناميكية الحرارية.
خاتمةيجب استكشاف وفهم مناطق إعادة التدوير وخسائر الضغط المتكونة في القنوات الداخلية لألواح الوسادة بشكل أعمق، حيث سيؤثر ذلك بشكل مباشر على كفاءة تبادل الحرارة وأدائها في التطبيقات المختلفة.
إن تصميم المبادلات الحرارية ذات اللوحة الوسادة ليس مرنًا وقابلًا للتكيف بدرجة كبيرة فحسب، بل يوفر أيضًا فرصًا جديدة للتقدم التكنولوجي. ولكن مع توسع التكنولوجيا وتطبيقها، لا يزال البحث المتعمق في خصائص ديناميكيات السوائل أمرا ضروريا. وفي المستقبل، هل يجب علينا أن نفكر في كيفية دمج هذه التقنيات في الأنظمة الحالية لتعزيز تبادل الحرارة بكفاءة وتحسين عملياتنا الصناعية في نهاية المطاف؟
