مقدمة عن الأنابيب ذات الأخاديد

 

الأنابيب المخددة هي نوع من الأنابيب التي تُصنع بعد تشكيلها بالدرفلة، وتتميز بوجود أخاديد. ومن أنواعها الشائعة: الأنابيب المخددة الدائرية، والأنابيب المخددة البيضاوية، وغيرها. سُميت بهذا الاسم لأن الأخاديد تظهر بوضوح في مقطعها العرضي. يُتيح هذا النوع من الأنابيب تدفق المائع عبر جدرانه، مُحدثًا مناطق انفصال في التدفق، ومُشكلاً دوامات بأحجام وكثافات مختلفة. تُغير هذه الدوامات بنية تدفق المائع وتزيد من الاضطراب بالقرب من الجدار، مما يُحسّن معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري بين المائع والجدار.

أ. أنبوب ذو أخدود دحرجي: يتم تشكيل أخدود أفقي أو حلزوني ذي خطوة وعمق محددين من السطح الخارجي للأنبوب الدائري وفقًا لمتطلبات التصميم، وتكوين ضلع أفقي بارز أو حلزوني بارز على الجدار الداخلي للأنبوب، كما هو موضح في الشكل 1. يُحسّن كل من الأخدود على الجدار الخارجي والبروز على الجدار الداخلي للأنبوب انتقال الحرارة للسائل على جانبي الأنبوب في آنٍ واحد. وهو مناسب بشكل خاص لتعزيز انتقال الحرارة للسائل أحادي الطور داخل الأنبوب، وتحسين انتقال الحرارة عن طريق تكثيف البخار وغليان طبقة السائل خارج الأنبوب في المبادل الحراري.

ب. يوجد في الأنابيب ذات الأخاديد الحلزونية نوعان: أحادي المسار ومتعدد المسارات، بالإضافة إلى أنواع أخرى. بعد التشكيل، يتشكل أخدود بزاوية حلزونية محددة خارج الأنبوب، وتوجد أضلاع محدبة مقابلة داخل الأنبوب. يجب ألا يكون الأخدود الحلزوني عميقًا جدًا، فكلما زاد عمقه، زادت مقاومة التدفق، وزادت زاوية الحلزون، وزاد معامل انتقال الحرارة في الأنبوب ذي الأخاديد. إذا كان السائل قادرًا على الدوران داخل الأخدود، فإن عدد اللفات لا يؤثر بشكل كبير على انتقال الحرارة.

ج. يُصنع الأنبوب ذو الأخاديد المتقاطعة من خلال الدرفلة المستمرة ذات المقطع العرضي المتغير. يتكون السطح الخارجي للأنبوب من أخدود عرضي يتقاطع مع محور الأنبوب بزاوية 90 درجة، بينما يتكون السطح الداخلي من ضلع محدب عرضي. بعد مرور المائع عبر الضلع المحدب داخل الأنبوب، لا ينتج عنه تدفق حلزوني، بل تتكون دوامات محورية على طول المقطع بأكمله، مما يُعزز انتقال الحرارة. كما يُحسّن الأنبوب ذو الأخاديد المتقاطعة بشكل كبير انتقال الحرارة بالغليان الفيلمي للمائع داخل الأنبوب، مما يُمكن أن يزيد معامل انتقال الحرارة بالغليان بمقدار 3 إلى 8 أضعاف.


تاريخ النشر: 11 أبريل 2022