کویل فین‌دار به عنوان یکی از مهمترین اجزای تشکیل دهنده سیستم‌های برودتی و گرمایشی شناخته می‌شود. این کویل‌ها هم در اواپراتور یافت میشوند و هم در کندانسور. حذف آن عملاً باعث می‌شود که تجهیزات تهویه مطبوع به‌طور کلی از دسترس خارج شوند. در اینجا می‌خواهیم شما را با یک عدد شگفت انگیز مواجه کنیم که میزان اهمیت فینها را در سیستم‌های تهویه مطبوع نشان می‌دهد. فینها مسئول ۶۵ تا ۷۰ درصد انتقال حرارت بر روی هر کویلی هستند. مسئول ۳۰ تا ۳۵ درصد باقیمانده نیز لوله‌های کویل هستند. اما کارایی کویل فین‌دار چیست و چه مزایایی برای ما ایجاد می‌کند؟ در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید تا به زبانی ساده، این قطعه را برای شما تشریح نماییم.
فهرست مطالب
کویل چیست؟
کویل یک لوله مسی یا آلومینیومی است که نقش یک مبدل حرارتی و برودتی را بازی می‌کند. سرما یا گرمای آب و یا گاز از طریق کویل منتقل می‌شود و این کاربرد اصلی این قطعه است. در تصویر زیر، لوله‌های برنزی رنگ، کویل هستند.
کویل‌ها در انواع تجهیزات تهویه مطبوع مانند فن کویل، چیلر، داکت اسپلیت و… استفاده می‌شود. بسته به اینکه کویل در چه سیستمی استفاده می‌شود، باید میزان ظرفیت آن تعیین شود. ظرفیت گرمایی و سرمایی یک کویل کاملاً با هم متفاوت می‌باشند. اما چه پارامترهایی برای ظرفیت‌های مختلف، تعیین کننده هستند؟
- میزان سطح مقطع کویل (Face area) چند فوت مربع (SQ.FT) باشد؟
- قطر کویل (Piping connection) چند اینچ باشد؟
- سرعت چرخیدن آب در کویل چند گالن بر دقیقه (GPM) باید باشد؟
فین چیست؟
فین که در زبان انگلیسی به شکل Fin نمایش داده می‌شود، به سطوحی گفته می‌شود که جهت بالابردن نرخ انتقال حرارت بین سطح و محیط، استفاده می‌شود و معمولاً از جنس آلومینیوم یا مس ساخته می‌شود. فینها برای کمک به شکستن جریان هوا و تسهیل یک مسیر هوایی آسان و مستقیم طراحی شده‌اند. همچنین خاک و یا سایر ذرات موجود در هوا به راحتی در آن‌ها گرفتار میشوند، به همین دلیل کویل‌ها می‌توانند به عنوان فیلترهای عالی عمل کنند.
در ویدیوی زیر نحوه تولید فین در کارخانه تهویه آسمان نمایش داده شده است.
کویل فین دار چیست؟
حال که با مفهوم کویل و فین به‌صورت جداگانه آشنا شدید باید به‌راحتی تشخیص دهید که کویل فین‌دار چیست. فینها به شکل پره‌هایی به کویل‌ها متصل شده و با افزایش سطح مقطع آن‌ها، باعث تسریع در فرآیند انتقال حرارت میشوند. برای اینکه کویل بتواند در بهینه‌ترین شکل ممکن عمل نماید، نحوه پیوند و اتصال بین فینها و لوله‌ها (fin/tube bond) بسیار مهم است. فینها به عنوان سطح ثانویه (secondary surface) و لوله‌ها به عنوان سطح اولیه شناخته میشوند. اما همان‌طور که در ابتدای مقاله نیز گفتیم این سطح ثانویه، مسئول دو برابر میزان انتقال حرارت، نسبت به سطح اولیه است.
در تصویر زیر می‌توانید به‌صورت خیلی واضح ترکیب کویل و فین را مشاهده نمایید:
میزان تراکم فینها در یک کویل دارای اهمیت زیادی است. میزان این تراکم را با واحدی به نام فین در اینچ (Fin Per Inch) می‌سنجند. برای مثال وقتی گفته می‌شود در فن کویل سقفی توکار 800 از 12 FPI استفاده شده، منظور این است که در هر اینچ، 12 فین آلومینیومی به‌کار رفته است و یا در مثالی دیگر اگر گفته شود در کویل کندانسور از 14 FPI استفاده شده، یعنی در هر اینچ، 14 فین تعبیه شده است که این یعنی فینها به یکدیگر نزدیک‌تر هستند.
هر چه که تعداد فینها در یک اینچ بیشتر باشد، ظرفیت و راندمان تجهیزات بالاتر می‌رود اما این موضوع باعث به وجود آمدن افت فشار در فن نیز می‌شود. زمانی که میزان FPI بالا می‌رود عملاً فضای بین فینها کمتر شده و احتمال گیر کردن آلودگی‌ها و گردوغبار در بین آن‌ها بیشتر می‌شود. این مشکل به‌خصوص در جاهایی که میزان آلودگی هوا و گردوغبار زیاد است و یا از تعداد زیادی فرش و یا موکت استفاده می‌شود، بیشتر به چشم می‌آید. تمیز کردن فضای بین فینها نیز بسیار دشوارتر از حالتی است که FPI کمتر است. به همین دلیل باید از یک تناسب درستی برای FPI استفاده کرد که هم ظرفیت و راندمان خوبی داشته باشیم و هم آلودگی بین فینها، باعث ایجاد مشکل برای تجهیزات نشود.
جمع‌بندی
فین (Fin) به عنوان قطعه‌ای مشابه صفحه‌های تخت و نازک شناخته می‌شود که در ساختار کویل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. فینها در سیستم‌های حرارتی و تبادل حرارتی به ویژه در کویل‌ها به کار می‌روند. نقش فینها در کویل‌ها عمدتاً به تبادل حرارت بین محیطی که باید خنک شود و سیال حرارتی (معمولاً آب یا هوا) که از طریق کویل عبور می‌کند، مربوط است. فینها با افزایش سطح تماس میان سیال حرارتی و محیط، انتقال حرارت را افزایش می‌دهند. این سطح بیشتر، می‌تواند منجر به انتقال حرارت بهتر و سریع‌تر در کویل شود.
با استفاده از فینها، سطح سرریز حرارت در کویل افزایش می‌یابد و حرارت به طور موثرتری از سیال حرارتی به محیط انتقال می‌یابد. همچنین، فینها به افزایش نرخ جریان هوا یا آب در کویل کمک میکنند و باعث افزایش کارایی تبادل حرارت میشوند. شکل و ساختار فینها ممکن است متنوع باشد. فین معمولاً از آلومینیوم، مس یا فولاد با ضخامت نسبتاً نازک ساخته می‌شود. شکل و طرح فینها می‌تواند متنوع باشد، از جمله فین‌های روکش دار، لوله‌ای، خطی و موجی. انتخاب شکل و ساختار فینها بستگی به نوع کاربری و نیازهای سیستم دارد.
به طور کلی، فینها در کویل‌ها نقش بسیار مهمی در افزایش کارایی و کاربرد تبادل حرارت دارند و تاثیر زیادی بر عملکرد سیستم‌های حرارتی و تهویه مطبوع دارند.
پرسش و پاسخ
نقش فین در کویل چیست؟
فینها نوارهای کوچک و باریکی هستند که به انتقال گرما کمک میکنند. اگر این فینها در کویل کندانسور باشند، کمک میکنند که گرما از کویل دور شده و با انتقال آن به محیط بیرون، باعث خنک شدن هوا و یا مبرد میشوند. اگر این فینها در کویل اواپراتور باشند، اینبار کار برعکس را انجام داده، گرما را به هوا یا مبرد منتقل میکنند.
جنس فین از چیست؟
فینها یا از آلومینیوم ساخته میشوند یا از آلومینیوم از پیش پوشش داده شده (بلو فین) و یا از مس.
