Cyfradd llif cyson yw'r norm yng ngweithrediad cyfnewidydd gwres, ond mae ymchwil yn dangos y gall arosod curiad-cyflymu rhythmig ac arafu'r llif- hybu trosglwyddiad gwres heb gynyddu'r trwybwn net. Mae'r dull gwrth-reddfol hwn yn arbennig o ddiddorol i gyfnewidwyr PTFE, sy'n adnabyddus am eu dargludedd thermol isel. Mae llif pulsating wedi dod i'r amlwg fel techneg addawol i wella trosglwyddo gwres yn y systemau hyn, gan gynnig ateb posibl ar gyfer gwella perfformiad thermol mewn cyfnewidwyr gwres PTFE.
Mecanwaith Llif Curiadu mewn Cyfnewidwyr Gwres PTFE
Mae llif pulsating yn amharu ar ffurfio haen ffin thermol sefydlog y tu mewn i'r tiwb, sef un o'r prif ffactorau sy'n cyfyngu ar drosglwyddo gwres mewn systemau llif cyson traddodiadol. Trwy gyflymu ac arafu'r llif o bryd i'w gilydd, mae curiadau'n creu cymysgedd ychwanegol o fewn yr hylif. Mae'r tarfu hwn ar yr haen ffin yn caniatáu cyfnewid gwres mwy effeithlon rhwng yr hylif a waliau'r tiwb PTFE.
Mewn astudiaethau labordy, gwelwyd bod llif pulsating yn cynyddu'r cyfernod trosglwyddo gwres heb godi'r cyflymder llif cyfartalog yn sylweddol. Mae'r osciliad cyfnodol yn helpu i wella gallu'r hylif i drosglwyddo gwres trwy aflonyddu ar yr hylif llonydd ger wal y tiwb, sydd fel arfer yn gweithredu fel rhwystr inswleiddio. Mae'r aflonyddwch hwn yn cynyddu'r rhyngweithio rhwng yr hylif a'r wal, gan wella trosglwyddo gwres heb fod angen cyfraddau llif uwch.
Mecanweithiau Llif Curiadus
Yn ystod cyfnod arafiad llif curiad y galon, mae vortices yn cael eu gollwng i'r llif, gan greu cynnwrf sy'n "ysgwrio" wal y tiwb. Mae'r vortices hyn yn helpu i dorri'r haen ffin thermol, gan ganiatáu i'r hylif gysylltu'n well ag arwyneb y tiwb, gan wella trosglwyddo gwres.
Yn ystod y cyfnod cyflymu, mae craidd yr hylif-yn nodweddiadol ar dymheredd uwch-yn treiddio ymhellach i mewn i'r tiwb. Mae'r hylif ffres, cynhesach hwn yn rhyngweithio â rhanbarthau oerach y tiwb, gan gynyddu'r cyfnewid thermol. Mae'r cynnig oscillatory hwn yn arwain at well cymysgu, gan hyrwyddo trosglwyddo gwres ymhellach ar draws wyneb y tiwb PTFE.
Gweithredu Llif Curiadol yn Ymarferol
Gellir cynhyrchu curiadau yn y llif gan ddefnyddio gwahanol ddulliau, megis pwmp cilyddol, falf sy'n gweithredu'n gyflym, neu osgiliadur hylifol. Mae pob un o'r dulliau hyn yn cyflwyno osgiliadau cyfnodol i'r llif, gan helpu i gymell y cymysgu a ddymunir a gwella trosglwyddiad gwres.
Her ymarferol, fodd bynnag, yw'r cymhlethdod ychwanegol a'r potensial ar gyfer dirgryniad a achosir gan systemau llif curiadus. Er bod y buddion trosglwyddo gwres yn glir, rhaid i ddyluniad y system pulsating gyfrif am y straen a'r dirgryniadau mecanyddol posibl y gellid eu cyflwyno i'r system, yn enwedig wrth weithredu ar amleddau uchel neu mewn systemau â chydrannau sensitif.
Effaith Llif Curiadu ar Gyfundrefnau Llif
Mae effaith llif pulsating yn fwyaf amlwg yn y cyfundrefnau llif laminaidd a throsiannol, lle mae ei effaith gymharol ar gymysgu ar ei mwyaf. Yn y cyfundrefnau llif hyn, nid yw'r llif mor gythryblus ag mewn llif cythryblus sydd wedi'i ddatblygu'n llawn, felly mae manteision curiadau wrth amharu ar yr haen ffin yn fwy amlwg. Mewn niferoedd uwch yn Reynolds, lle mae cynnwrf eisoes yn darparu lefel sylweddol o gymysgu, mae effaith llif curiadus ar drosglwyddo gwres yn lleihau.
Er bod llif pulsating yn effeithiol wrth wella trosglwyddiad gwres ar niferoedd Reynolds is, rhaid gwerthuso'r arbedion ynni net yn ofalus. Gallai'r egni sydd ei angen i gynhyrchu'r curiadau, yn enwedig os defnyddir dulliau gweithredol fel pympiau cilyddol neu falfiau sy'n gweithredu'n gyflym, wrthbwyso rhai o'r gwelliannau trosglwyddo gwres. Rhaid ystyried y cyfnewid hwn wrth benderfynu a yw llif curiad yn ddull gwella addas ar gyfer cymhwysiad penodol.
Casgliad
Mae llif pulsating yn ddull newydd a niche ar gyfer gwella trosglwyddiad gwres mewn cyfnewidwyr gwres PTFE, sy'n arbennig o effeithiol mewn systemau sy'n gweithredu ar niferoedd Reynolds isel. Trwy amharu ar yr haen ffin thermol a gwella cymysgu hylif, gall curiadau gynyddu'r cyfernod trosglwyddo gwres yn sylweddol heb fod angen cyflymder cyfartalog uwch. Fodd bynnag, wrth roi'r dechneg hon ar waith, rhaid ystyried ystyriaethau ymarferol, gan gynnwys y potensial ar gyfer dirgryniad a'r egni sydd ei angen i greu'r curiadau. Mae llif curiadau, ynghyd â dulliau gwella gweithredol a goddefol eraill, yn darparu blwch offer amlbwrpas ar gyfer peirianwyr thermol sy'n ceisio gwneud y gorau o berfformiad cyfnewidydd gwres PTFE.
