El papel de las tuberías de cobre con ranuras internas en la mejora de la eficiencia del intercambio de calor

En los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, el intercambiador de calor (condensador) determina el rendimiento de refrigeración de toda la máquina. Si bien existen muchos factores que influyen en la eficiencia del intercambio de calor, la estructura de la tubería de cobre es, sin duda, el elemento más importante. Con el continuo aumento de los estándares de alta eficiencia (como ERP en la UE y AHRI en EE. UU.), las tuberías de cobre lisas tradicionales ya no son suficientes para satisfacer las exigencias de alta eficiencia de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado. sistemas de aire acondicionadoEn ese caso, se había desarrollado el tubo de cobre con ranuras internas, que rápidamente se convirtió en el material principal del intercambiador de calor de alta eficiencia de nueva generación.

I. ¿Qué es un "tubo de cobre con ranuras internas"?

El revestimiento interior de las tuberías de cobre consiste en añadir ranuras espirales uniformes en las paredes internas de la tubería, formando una estructura similar a "microhilos". Esto aumenta su superficie de contacto con el refrigerante, modifica significativamente el flujo del mismo y mejora el coeficiente de transferencia de calor durante la evaporación y la condensación.

En comparación con las tuberías de cobre lisas tradicionales, presenta las siguientes características:

· Superficie interior aumentada entre un 20% y un 60%;

· El aumento de la perturbación del fluido conlleva un aumento de la turbulencia;

· Promueve la formación de una película uniforme de refrigerante en la pared interior;

· Reducir la estratificación gas-líquido y mejorar la eficiencia de evaporación.

II. Análisis de los mecanismos de transferencia de calor

Su elevado rendimiento en el intercambio de calor se logra mediante los siguientes tres mecanismos:

Efecto de turbulencia mejorado

El diseño de la ranura interna fuerza la producción de rotación y turbulencia durante el flujo del refrigerante, lo que hace que una mayor cantidad de fluido entre en contacto directo con la pared interna de la tubería, mejorando así la eficiencia de funcionamiento del sistema. aires acondicionados.

Efecto de evaporación de película delgada

El espesor de la película líquida de refrigerante determina la resistencia a la transferencia de calor en el evaporador. Su diseño en espiral favorece una distribución uniforme de la película líquida entre las ranuras, lo que reduce las zonas secas y mejora la uniformidad de la evaporación.

Acción capilar y redistribución de líquidos

Cuando las tuberías se colocan en ángulo o verticalmente, las ranuras en espiral fuerzan al líquido refrigerante a fluir hacia arriba con ayuda de la adhesión capilar, evitando la acumulación de líquido en la parte inferior y aumentando la uniformidad general de la transferencia de calor.

III. Mejora de la eficiencia del sistema de aire acondicionado

Numerosas investigaciones y experimentaciones demuestran que:

· Incremento del 30% al 70% del coeficiente de transferencia de calor en los evaporadores y condensadores;

· Áreas de intercambio de calor reducidas entre un 15% y un 20% con la misma capacidad de intercambio;

· Incremento del 5% al ​​10% en el EER/COP de toda la unidad;

· Se redujo entre un 10% y un 15% el peso de carga del refrigerante.

Esto significa que, bajo la premisa de cumplir con las regulaciones de ahorro energético, las empresas podrían lograr un diseño miniaturizado, una producción ligera y una optimización de costes.

IV. Aplicaciones

Las tuberías de cobre con ranuras internas se utilizan ampliamente hoy en día, particularmente en aires acondicionados de pared, unidades de aire acondicionado de pie, sistemas VRF comerciales ligeros, calentadores de agua con bomba de calor, aparatos de calefacción aerotérmica, congeladores, etc. Para quienes tienen altas exigencias de eficiencia energética, las tuberías de cobre con ranuras internas son la opción básica para los sistemas de refrigeración, como los productos de las series R32 y R290.

La aparición del tubo de cobre con ranuras internas no solo representa una innovación estructural en la tecnología de refrigeración, sino también un logro fundamental en la mejora de los estándares de ahorro energético. Para los sistemas de aire acondicionado de alta eficiencia, este tubo se ha convertido en un material esencial para el diseño de su sistema de intercambio de calor.