অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউব: প্রকার, কর্মক্ষমতা এবং নির্বাচন নির্দেশিকা

একটি অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউব কি?

আ ভিতরের খাঁজকাটা নল একটি তাপ স্থানান্তর নল যার অভ্যন্তরীণ প্রাচীরে হেলিকাল বা অক্ষীয় মাইক্রো-গ্রুভের একটি সিরিজ রয়েছে যা নাটকীয়ভাবে পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং অশান্তি বৃদ্ধি করে, যার ফলে তাপ স্থানান্তর সহগ মসৃণ-বোর টিউবের তুলনায় 1.5 থেকে 3 গুণ বেশি। এই বর্ধনটি বাইরের ব্যাস না বাড়িয়ে অর্জিত হয়, ভিতরের খাঁজযুক্ত টিউবগুলিকে শীতাতপনিয়ন্ত্রণ, রেফ্রিজারেশন এবং শিল্প তাপ ব্যবস্থায় কমপ্যাক্ট, উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন হিট এক্সচেঞ্জারগুলির জন্য পছন্দের পছন্দ করে তোলে।

উৎপাদনের সময় খাঁজগুলি সাধারণত তামা, অ্যালুমিনিয়াম বা স্টেইনলেস স্টিলের টিউবিংয়ের মধ্যে মেশিন করা বা পাকানো হয়। খাঁজ জ্যামিতি — হেলিক্স কোণ, খাঁজ গভীরতা, খাঁজ গণনা এবং পাখনার ডগা আকৃতি সহ — তরল যোগাযোগ সর্বাধিক করতে এবং একই সাথে চাপ হ্রাস কমানোর জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা হয়েছে।

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলি কীভাবে কাজ করে: বর্ধিত তাপ স্থানান্তরের পদার্থবিজ্ঞান

অভ্যন্তরীণ খাঁজ থেকে কর্মক্ষমতা লাভ দুটি পরিপূরক প্রক্রিয়া থেকে আসে:

• বর্ধিত পৃষ্ঠ এলাকা: খাঁজগুলি একই ব্যাসের একটি প্লেইন টিউবের তুলনায় অভ্যন্তরীণ ভেজা পৃষ্ঠকে 50-80% বৃদ্ধি করে, যা তরলকে তাপ বিনিময়ের জন্য আরও যোগাযোগের ক্ষেত্র দেয়।
• প্ররোচিত অশান্তি: হেলিকাল গ্রুভগুলি প্রবাহিত রেফ্রিজারেন্ট বা তরলকে একটি ঘূর্ণায়মান গতিতে বাধ্য করে, ল্যামিনার সীমানা স্তরকে ব্যাহত করে যা সাধারণত বাল্ক তরল থেকে টিউব প্রাচীরকে অন্তরক করে এবং সংবহনশীল তাপ স্থানান্তর সহগ (h) উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।

রেফ্রিজারেন্ট বাষ্পীভবন বা ঘনীভবনের মতো দ্বি-পর্যায়ের প্রবাহ প্রয়োগে, খাঁজগুলিও নিউক্লিয়েট ফুটন্তকে উন্নীত করে এবং ফিল্ম নিষ্কাশনকে উন্নত করে, প্রাচীরের সুপারহিট প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করে। 18° হেলিক্স কোণে 60টি খাঁজ সহ তামার অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলিতে পরীক্ষাগারের পরিমাপ ঘনীভূত তাপ স্থানান্তর সহগকে ছাড়িয়ে গেছে 12,000 W/m²·K , অভিন্ন অবস্থার অধীনে একটি মসৃণ টিউবের জন্য মোটামুটি 6,000 W/m²·K এর তুলনায়।

মূল জ্যামিতিক পরামিতি এবং তাদের প্রভাব

একটি অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত নলের তাপ এবং জলবাহী কর্মক্ষমতা তার খাঁজ জ্যামিতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই পরামিতিগুলি বোঝা ইঞ্জিনিয়ারদের প্রতিটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক টিউব নির্বাচন করতে সহায়তা করে।

খাঁজ গভীরতা (ঙ)

খাঁজ গভীরতা সাধারণত রেঞ্জ থেকে 0.10 মিমি থেকে 0.25 মিমি বাণিজ্যিক রেফ্রিজারেশন টিউব মধ্যে. গভীর খাঁজগুলি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং অশান্তি বাড়ায় কিন্তু ঘর্ষণ ফ্যাক্টরও বাড়ায়। R-410A এবং R-32 সিস্টেমের জন্য, 0.15-0.18 মিমি গভীরতাকে সর্বোত্তম ট্রেড-অফ হিসাবে গণ্য করা হয়।

হেলিক্স অ্যাঙ্গেল (β)

হেলিক্স কোণটি বর্ণনা করে যে খাঁজগুলি টিউব অক্ষ বরাবর কতটা খাড়াভাবে সর্পিল হয়। মধ্যে কোণ 15° এবং 25° সবচেয়ে সাধারণ। উচ্চতর কোণগুলি ঘূর্ণায়মান এবং তাপ স্থানান্তরকে তীব্র করে, কিন্তু চাপের ড্রপ আরও দ্রুত বৃদ্ধি করে, তাই নিম্ন-চাপ-ড্রপ সার্কিটগুলি 15° এর কাছাকাছি কোণকে সমর্থন করে।

খাঁজের সংখ্যা (N)

মান কপার টিউব মধ্যে খাঁজ গণনা থেকে রেঞ্জ 40 থেকে 80 . একটি উচ্চ গণনা পৃষ্ঠকে সংকীর্ণ পাখনায় উপবিভক্ত করে, এলাকা বৃদ্ধি করে কিন্তু প্রতি-খাঁজ প্রবাহের গভীরতা হ্রাস করে। 60-70 খাঁজযুক্ত টিউবগুলি 7 মিমি ওডি রেফ্রিজারেন্ট টিউবের জন্য তাপ কার্যক্ষমতা সহ উত্পাদন সম্ভাব্যতা ভারসাম্য বজায় রাখে।

ফিন টিপ অ্যাঙ্গেল (γ)

খাঁজের মধ্যে পাখনার সর্বোচ্চ কোণ ঘনীভূতকরণকে প্রভাবিত করে। সংকীর্ণ টিপ কোণ (30-40°) কনডেন্সারগুলিতে নিষ্কাশনের উন্নতি করে; প্রশস্ত কোণ (50-60°) বাষ্পীভবনের নিউক্লিয়েশন উন্নত করে।

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউব উত্পাদন ব্যবহৃত উপকরণ

উপাদান নির্বাচন তাপ পরিবাহিতা, জারা প্রতিরোধের, গঠনযোগ্যতা এবং খরচ প্রভাবিত করে। তিনটি প্রভাবশালী উপাদান হল:

তামা (সবচেয়ে সাধারণ)

কপার এর তাপ পরিবাহিতা 385-400 W/m·K এটি HVAC এবং হিমায়ন অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউবের জন্য আদর্শ উপাদান করে তোলে। এর উচ্চ নমনীয়তা ক্র্যাকিং ছাড়াই 0.10 মিমি পর্যন্ত খাঁজের গভীরতা তৈরি করতে দেয় এবং এটি HFC, HFOs এবং R-290 (প্রোপেন) এর মতো প্রাকৃতিক রেফ্রিজারেন্ট সহ সমস্ত সাধারণ রেফ্রিজারেন্টের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। তামার ভিতরের খাঁজকাটা টিউব ওভার জন্য অ্যাকাউন্ট 70% গ্লোবাল হিট এক্সচেঞ্জার টিউব ভলিউম।

অ্যালুমিনিয়াম

অ্যালুমিনিয়াম inner grooved tubes offer a 65% ওজন হ্রাস তামার সমতুল্য বনাম এবং স্বয়ংচালিত হিট এক্সচেঞ্জার এবং মাইক্রোচ্যানেল-টাইপ কয়েলে ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হয়। তাপ পরিবাহিতা 150-205 W/m·K-তে কম, তাই খাঁজ জ্যামিতি ক্ষতিপূরণের জন্য আরও আক্রমণাত্মকভাবে অপ্টিমাইজ করা আবশ্যক। অ্যালুমিনিয়াম টিউবগুলিও খরচ-প্রতিযোগীতামূলক, কাঁচামালের দাম প্রতি-কিলোগ্রাম ভিত্তিতে তামার থেকে প্রায় 40-50% কম।

স্টেইনলেস স্টীল

কম পরিবাহিতা সত্ত্বেও (14-17 W/m·K), স্টেইনলেস স্টিলের অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউবগুলি ক্ষয়কারী বা উচ্চ-চাপের পরিবেশে নির্দিষ্ট করা হয়- ডিস্যালিনেশন প্ল্যান্ট, ফার্মাসিউটিক্যাল হিট এক্সচেঞ্জার এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়ার সরঞ্জাম- যেখানে তামা ক্ষয় বা ব্যর্থ হবে। খাঁজের গভীরতা গঠনযোগ্যতা দ্বারা সীমাবদ্ধ, তাই স্টেইনলেস গ্রুভড টিউবগুলি কর্মক্ষমতা লাভের জন্য এলাকা সম্প্রসারণের চেয়ে অশান্তির উপর বেশি নির্ভর করে।

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলির প্রাথমিক অ্যাপ্লিকেশন

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলি কার্যত প্রতিটি উচ্চ-পারফরম্যান্স হিট এক্সচেঞ্জারে এমবেড করা হয় যেখানে কমপ্যাক্ট আকার এবং দক্ষতা গুরুত্বপূর্ণ:

• আবাসিক এবং বাণিজ্যিক এয়ার কন্ডিশনার: স্প্লিট-সিস্টেম এবং বহু-বিভক্ত বাষ্পীভবনকারী এবং কনডেনসারগুলি প্রায় সর্বজনীনভাবে 5-9.52 মিমি OD তামার ভিতরের খাঁজকাটা টিউব ব্যবহার করে। খাঁজকাটা নকশা নির্মাতাদের কয়েল ভলিউম পর্যন্ত সঙ্কুচিত করতে সক্ষম করে 30% রেটেড ক্ষমতা বজায় রাখার সময়।
• রেফ্রিজারেশন সিস্টেম: সুপারমার্কেট ডিসপ্লে কেস, কোল্ড স্টোরেজ সুবিধা এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল চিলারগুলি সরাসরি-প্রসারণ এবং প্লাবিত বাষ্পীভবন উভয় ক্ষেত্রেই অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউব ব্যবহার করে, প্রায়শই কম-জিডব্লিউপি রেফ্রিজারেন্ট যেমন R-449A এবং R-454B।
• তাপ পাম্প ওয়াটার হিটার: CO₂ (R-744) তাপ পাম্প ওয়াটার হিটারগুলির জন্য অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলির প্রয়োজন হয় 14 MPa বিস্ফোরিত চাপ , পুরু-প্রাচীর খাঁজকাটা তামা এবং স্টেইনলেস স্টীল বৈকল্পিক জন্য চাহিদা ড্রাইভিং.
• স্বয়ংচালিত এবং ইভি তাপ ব্যবস্থাপনা: বৈদ্যুতিক যানবাহনে ব্যাটারি কুলিং প্লেট এবং চিলার সার্কিটগুলি দ্রুত চার্জ করার সময় সর্বোত্তম 20-35°C সীমার মধ্যে সেল তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে অ্যালুমিনিয়ামের অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউবগুলি গ্রহণ করছে।
• শিল্প প্রক্রিয়া তাপ এক্সচেঞ্জার: পেট্রোকেমিক্যাল এবং ফার্মাসিউটিক্যাল প্ল্যান্টের শেল-এবং-টিউব এক্সচেঞ্জারগুলি ফাউলিং কমাতে এবং তাপ পুনরুদ্ধার বাড়াতে স্টেইনলেস স্টিলের অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউব ব্যবহার করে, মসৃণ-টিউব বান্ডিলের তুলনায় শক্তি খরচ 15-25% কম করে।

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউব বনাম মসৃণ টিউব: একটি সরাসরি কর্মক্ষমতা তুলনা

অভিন্ন অপারেটিং অবস্থার অধীনে একই ব্যাসের মসৃণ-বোর টিউবগুলির সাথে তুলনা করলে ভিতরের খাঁজযুক্ত টিউবগুলি ব্যবহার করার ক্ষেত্রে বিষয়টি সবচেয়ে পরিষ্কার হয়ে যায়।

চাপ ড্রপ পেনাল্টি—যদিও বাস্তব—সাধারণত আকার এবং চার্জ হ্রাস দ্বারা অফসেট হয়। সিস্টেম ডিজাইনাররা সার্কিট-বিভাজন এবং অপ্টিমাইজ করা ফ্লো ডিস্ট্রিবিউটর ব্যবহার করে যাতে সিস্টেম-লেভেলের দক্ষতার শাস্তি হওয়া থেকে ক্রমবর্ধমান চাপ হ্রাস পায়।

অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলির জন্য উত্পাদন প্রক্রিয়া

বাণিজ্যিক অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউবগুলি একটি অবিচ্ছিন্ন ঠান্ডা-গঠন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উত্পাদিত হয় যা টিউবের সোজাতা এবং মাত্রিক নির্ভুলতা সংরক্ষণ করে। প্রাথমিক পদ্ধতি হল:

1. একটি খাঁজযুক্ত ম্যান্ড্রেলের উপর অঙ্কন: একটি মসৃণ-বোর টিউব ফাঁকা একটি স্পিনিং, গ্রুভড প্লাগ (ম্যান্ড্রেল) এর উপর টানা হয় যখন একই সাথে বাহ্যিকভাবে ঘূর্ণিত হয়। বাইরের রোল এবং ম্যান্ড্রেলের মধ্যে সংকোচনমূলক যোগাযোগ তামাকে খাঁজ প্রোফাইলে স্থানচ্যুত করে এবং সাধারণত ±0.01 মিমি এর মধ্যে সহনশীলতা সহ।
2. উচ্চ গতির রোল গ্রুভিং: খুব পাতলা দেয়ালের জন্য (0.25 মিলিমিটারের নিচে), বাহ্যিক প্ল্যানেটারি রোলিং হেডগুলি টিউবের চারপাশে ঘোরে যখন ম্যান্ড্রেল অভ্যন্তরকে ছাপ দেয়, যা উৎপাদনের গতি অর্জন করে 150-300 মি/মিনিট .
3. আnealing: গঠনের পর, টিউবগুলি একটি নিয়ন্ত্রিত-বায়ুমণ্ডলীয় অ্যানিলিং ফার্নেসের মধ্য দিয়ে যায় যাতে কয়েল সমাবেশের সময় নমনীয়তা পুনরুদ্ধার করা যায় এবং খাঁজ জ্যামিতি হারানো ছাড়াই।
4. ইন-লাইন পরিদর্শন: এডি-কারেন্ট এবং লেজার-প্রোফিলোমেট্রি সিস্টেমগুলি খাঁজের গভীরতা, হেলিক্স কোণ এবং প্রাচীরের পুরুত্ব 100% ইন-লাইন যাচাই করে, যাতে কোনও ত্রুটিপূর্ণ টিউব গ্রাহকের কাছে পৌঁছায় না।

ডান ভিতরের খাঁজযুক্ত টিউব নির্বাচন করা: ব্যবহারিক নির্দেশিকা

কয়েক ডজন খাঁজ জ্যামিতি উপলব্ধ থাকায়, সঠিক টিউব নির্বাচন করার জন্য জ্যামিতির সাথে মিল থাকা প্রয়োজন:

ইভাপোরেটর ডিউটির জন্য

নিউক্লিয়েট ফুটন্ত এবং ভেজা-প্রাচীর যোগাযোগ সর্বাধিক করতে গভীর খাঁজ (0.18-0.22 মিমি) এবং উচ্চতর হেলিক্স কোণ (20-25°) সহ টিউবগুলিকে অগ্রাধিকার দিন। 50-60° ফিনের টিপ কোণগুলি তরল ফিল্ম ধারণ এবং নিউক্লিয়েশন সাইটের ঘনত্ব উন্নত করে।

কনডেন্সার ডিউটির জন্য

সংকীর্ণ পাখনার ডগা কোণ (30-40°) নির্দিষ্ট করুন যাতে দ্রুত ঘনীভূত হয় এবং তাজা টিউব প্রাচীর উন্মোচিত হয়। খাঁজের গভীরতা কিছুটা কম (0.12-0.16 মিমি) হতে পারে কারণ ঘনীভূত তাপ স্থানান্তর বাষ্পীভবনের চেয়ে গভীরতার প্রতি কম সংবেদনশীল।

A2L বা A3 রেফ্রিজারেন্ট ব্যবহার করে লো-চার্জ সিস্টেমের জন্য (R-32, R-290)

কম রেফ্রিজারেন্ট ভরে উচ্চ তাপ স্থানান্তর বজায় রাখতে ছোট ব্যাস (5-7 মিমি OD) উচ্চ-গ্রুভ-কাউন্ট টিউব (60-80 খাঁজ) ব্যবহার করুন, দাহ্য চার্জের ইনভেন্টরিগুলি হ্রাস করুন। তামা প্রাচীর বেধ পূরণ করা উচিত EN 12735 বা ASTM B743 সর্বোচ্চ সিস্টেম চাপ জন্য বিস্ফোরণ প্রয়োজনীয়তা.

উচ্চ-চাপ CO₂ সিস্টেমের জন্য

অন্তত রেট দেওয়া টিউব নির্বাচন করুন 14 MPa নকশা চাপ 0.5-0.8 মিমি প্রাচীর বেধ সহ। CO₂-এর উচ্চ অপারেটিং চাপ খাঁজের গভীরতা 0.08-0.12 মিমি পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করে, তবে এর অন্তর্নিহিত উচ্চ তাপ স্থানান্তর গুণাঙ্ক কার্যকরভাবে ক্ষতিপূরণ দেয়।

শিল্পের মান এবং গুণমানের প্রয়োজনীয়তা

HVAC&R-এর জন্য অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউবগুলিকে অবশ্যই আন্তর্জাতিক মানগুলির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ হতে হবে যা মাত্রিক সহনশীলতা, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং চাপের রেটিংগুলি পরিচালনা করে:

• ASTM B743 / ASTM B68: রেফ্রিজারেশন পরিষেবাতে বিজোড় তামার টিউবের জন্য মার্কিন মান, কভারিং মেজাজ, OD সহনশীলতা (±0.05 মিমি), এবং প্রাচীর বেধের তারতম্য।
• EN 12735-1 (ইউরোপ): খাঁজ জ্যামিতি পরিমাপ প্রোটোকল এবং হাইড্রোস্ট্যাটিক পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা সহ রেফ্রিজারেন্ট সার্কিটের জন্য তামার টিউবগুলি নির্দিষ্ট করে।
• JIS H3300 (জাপান): জাপানিজ ইন্ডাস্ট্রিয়াল স্ট্যান্ডার্ড কভারিং অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত তামা টিউবগুলি বিশ্বব্যাপী রপ্তানি করা জাপানি-তৈরি HVAC ইউনিটগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
• GB/T 17791 (চীন): চীনা জাতীয় মান যা অভ্যন্তরীণ এবং রপ্তানি-বাজার উৎপাদনের জন্য খাঁজ গভীরতা, হেলিক্স কোণ এবং পাখনার উচ্চতা নির্দিষ্ট করে- যা বিশ্বের বৃহত্তম উৎপাদনকারী অঞ্চলকে কভার করে।

সমস্ত স্ট্যান্ডার্ডের জন্য 100% এয়ার-অন্ডার-ওয়াটার বা এডি-কারেন্ট লিক টেস্টিং প্রয়োজন এবং সাইক্লিক রেফ্রিজারেন্ট চাপে ব্যর্থ হতে পারে এমন স্থানীয় পাতলা দাগগুলি প্রতিরোধ করার জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত উদ্বেগজনকতা নির্দিষ্ট করুন।

উদীয়মান প্রবণতা: পরবর্তী প্রজন্মের অভ্যন্তরীণ খাঁজযুক্ত টিউব

ভিতরের খাঁজকাটা নল একটি স্থির পণ্য নয়। সক্রিয় গবেষণা এবং বাজারের চাপ পরিমাপযোগ্য উন্নতি চালাচ্ছে:

• হেরিংবোন এবং ক্রস-গ্রুভ প্যাটার্ন: নন-হেলিকাল গ্রুভ প্যাটার্ন যা 30-60° কোণে ছেদ করে অতিরিক্ত অক্ষীয় মিশ্রণ তৈরি করে এবং তা প্রদর্শন করেছে 15-20% বেশি তাপ স্থানান্তর R-32 সহ পরীক্ষাগার পরীক্ষায় একক-হেলিক্স খাঁজের চেয়ে।
• অতি-ছোট ব্যাসের টিউব (3-5 মিমি ওডি): দাহ্য কম-জিডব্লিউপি রেফ্রিজারেন্ট দ্বারা চালিত যেখানে চার্জ কম করা বাধ্যতামূলক, এই মাইক্রো-গ্রুভড টিউবগুলি পরবর্তী প্রজন্মের রুম এয়ার কন্ডিশনারগুলিকে 150 গ্রাম R-290 এর কম দিয়ে সক্ষম করে।
• যৌগিক উপাদান ভিতরের খাঁজকাটা টিউব: পলিমার-রেখাযুক্ত বা তামা-ঢাকা অ্যালুমিনিয়ামের অভ্যন্তরীণ খাঁজকাটা টিউবগুলি সামুদ্রিক HVAC এবং ডেটা সেন্টার কুলিং-এ পাইলট করা হচ্ছে, ওজন হ্রাসের সাথে জারা প্রতিরোধের সমন্বয়।
• এআই-সহায়তা খাঁজ অপ্টিমাইজেশান: CFD-চালিত মেশিন লার্নিং টুলগুলি এখন নির্মাতাদের লক্ষ লক্ষ গ্রুভ জ্যামিতি সমন্বয়ের মডেল করতে এবং নির্দিষ্ট রেফ্রিজারেন্টের জন্য সর্বোত্তম কনফিগারেশন এবং মাসের চেয়ে ঘন্টার মধ্যে প্রবাহের অবস্থা সনাক্ত করতে দেয়।

গ্লোবাল ইনার গ্রুভড টিউব মার্কেট 2024 সালে আনুমানিক USD 3.2 বিলিয়ন মূল্যের, 2030 সাল পর্যন্ত 5.8% CAGR-এ বৃদ্ধি পাবে বলে অনুমান করা হয়েছে, যা দক্ষিণ ও দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ায় HVAC বাজার সম্প্রসারণ, কয়েল পুনঃডিজাইন প্রম্পটকারী রেফ্রিজারেন্ট রেগুলেশন বৃদ্ধি এবং পরিবহন এবং শিল্প গরম করার বিদ্যুতায়ন দ্বারা চালিত।