لوله های پره دار: انواع، ساخت و کاربردهای مبدل حرارتی

یک  لوله پره دار  یک لوله مبدل حرارتی است که با یک سطح بیرونی کشیده - پره ها - تعبیه شده است تا به طور چشمگیری سطح در دسترس برای انتقال حرارت در طرف با ضریب انتقال حرارت ضعیف تر را افزایش دهد. تقریباً در هر مبدل گاز به مایع، آن طرف طرف گاز یا هوا است، جایی که ضریب فیلم می تواند یک تا دو مرتبه بزرگتر از مایع داخل لوله باشد. افزودن باله‌ها دو طرف را دوباره متعادل می‌کند، بنابراین لوله گرمای بسیار بیشتری را برای همان طول منتقل می‌کند و کل واحد کوچک‌تر، سبک‌تر و ارزان‌تر می‌شود.

لوله‌های فولادی ZC (شرکت فولاد ZHENCHENG، آموزشی ویبولیتین) لوله‌های پره‌دار و لوله پایه لخت را در انواع باله‌های رایج و ترکیب‌های مواد - آلومینیوم، مس، فولاد کربن و پره‌های ضد زنگ روی لوله‌های کربن، آلیاژی، ضدزنگ و لوله‌های پایه مس نیکل عرضه می‌کند. این راهنما انواع پره‌ها و محدودیت‌های دمایی آنها، مواد، نحوه ایجاد هندسه پره‌ها، راه‌های تولید و نحوه انتخاب لوله پره‌دار مناسب برای مبدل‌های هوا خنک، اکونومایزرها، HVAC و خدمات فرآیند را توضیح می‌دهد.

مطالب

1. لوله پره دار چیست؟

2. انواع لوله های پره دار و محدودیت های دما

3. مواد لوله باله و پایه

4. فاصله باله، ارتفاع و کارایی

5. لوله های پره دار چگونه ساخته می شوند

6. برنامه های کاربردی و صنایع

7. نحوه انتخاب و تعیین لوله های پره دار

8. سوالات متداول

1. لوله پره دار چیست؟

در یک مبدل حرارتی، گرما باید از یک سری مقاومت بین دو سیال عبور کند: لایه داخلی، دیواره لوله و لایه بیرونی. بزرگترین مقاومت کل انتقال را کنترل می کند. هنگامی که یک گاز در خارج و یک مایع در داخل جریان دارد، فیلم سمت گاز گلوگاه است - بنابراین بزرگ کردن سطح بیرونی با باله ها به مقاومتی حمله می کند که در واقع عملکرد را محدود می کند.

تعریف - لوله پره دار (سطح گسترده) لوله ای با باله های متصل به سطح بیرونی آن برای افزایش ناحیه انتقال حرارت خارجی، که در جایی استفاده می شود که ضریب لایه بیرونی (معمولاً در سمت گاز/ سمت هوا) بسیار کمتر از داخل باشد. سه عملکرد اصلی عبارتند از: افزایش انتقال حرارت، متعادل کردن ضرایب سمت گاز و سمت مایع، و بهبود فشردگی و اقتصادی. نسبت باله (خارجی/ناحیه لخت) معمولاً 10:1 تا 25:1 است.

از آنجایی که باله فقط در صورتی کمک می کند که گرما بتواند به آن برسد، کیفیت پیوند پره به لوله به اندازه ناحیه باله مهم است. یک اتصال سست یا با مقاومت بالا، باله گرما را از بین می‌برد و بهره را از بین می‌برد - به همین دلیل است که روش اتصال، اولین تصمیم است.

2. انواع لوله های پره دار و محدودیت های دما

لوله های پره دار بر اساس نحوه اتصال باله به لوله طبقه بندی می شوند. یکپارچگی باند حداکثر دمای سرویس را تنظیم می‌کند، زیرا عدم تطابق انبساط حرارتی و چرخه، یک اتصال کاملاً مکانیکی را مدت‌ها قبل از از کار افتادن خود فلز، شل می‌کند.

دماها تقریبی هستند و به مواد باله و لوله پایه بستگی دارند. باله های جوش داده شده یک پیوند متالورژیکی دائمی ایجاد می کنند که عمدتاً توسط لوله پایه محدود می شود. باله های مکانیکی (زخمی) با شل شدن باند تحت چرخه حرارتی محدود می شوند.

مهم - باله های L-foot تحت چرخش حرارتی شل می شوند.  یک باله L-foot با پیچ کشی به تنهایی با گرفتن مکانیکی نگه می‌دارد. بیش از حد دمای خود، یا تحت چرخه شروع/توقف مکرر، انبساط دیفرانسیل باعث شل شدن چنگال می‌شود، مقاومت تماس افزایش می‌یابد و عملکرد انتقال حرارت به شدت کاهش می‌یابد - اغلب خیلی قبل از هر گونه آسیب قابل مشاهده. برای سیستم هایی که به طور مکرر روشن و خاموش می شوند، یا داغ هستند، باله های تعبیه شده یا جوشی نوع G را مشخص کنید، نه L-foot.

برای مبدلی که بخار یا سیال فرآیند را در داخل لوله جابجا می کند، درجه و استاندارد لوله لخت همچنان بر طراحی فشار حاکم است. ببینید لوله های مبدل حرارتی →  برای محدوده مواد لوله پایه.

3. مواد لوله باله و پایه

دو تصمیم مواد روی هم قرار می گیرند: مواد پره (رسانایی و خوردگی) و لوله پایه (فشار، دما، سیال سمت لوله). آنها می توانند و اغلب متفاوت هستند - پره های آلومینیومی روی لوله فولادی کربنی ترکیب کلاسیک خنک کننده هوا است.

باله آلومینیومی

رسانایی:  k ~ 205 W/m·K

دما:  تا 180 درجه سانتیگراد

چرا:  بالاترین راندمان، کم هزینه

باله مسی

رسانایی:  بسیار بالا

دما:  متوسط

چرا:  HVAC، مقاومت در برابر خوردگی

باله کربنی فولادی

قدرت:  زیاد

دما:  > 250 درجه سانتیگراد (جوش داده شده)

چرا:  گاز دودکش با دمای بالا

باله ضد زنگ

خوردگی:  زیاد

دما:  بالا

چرا:  خورنده + سرویس داغ

لوله های پایه از همان استانداردهای لوله مبدل حرارتی لخت پیروی می کنند: فولاد کربن (ASTM A179، A192، A210)، آلیاژ Cr-Mo (A213 T11/T22)، زنگ نزن آستنیتی و دوبلکس (A213/A249)، و مس نیکل برای کار دریایی. باله های جوش داده شده از فولاد کربن، در ازای قابلیت دمای بالا، راندمان باله تقریباً 0.65-0.75 را می پذیرند.

بینش مهندسی - مواد باله را با محیط مطابقت دهید، نه فقط با دما.  در نزدیکی ساحل یا فراساحل، جفت گالوانیکی در رابط L-foot آلومینیوم روی فولاد خورده شده و پیوند تحلیل می‌رود. فیکس یک باله دو فلزی اکسترود شده است که در آن آلومینیوم به طور کامل لوله پایه را می پوشاند و هیچ شکاف فلزی غیرمشابهی وجود ندارد. رسانایی مهم است، اما در فضای دریایی، بقای پیوند اهمیت بیشتری دارد.

4. فاصله باله، ارتفاع و کارایی

هندسه پره ها - فاصله (پره ها در هر اینچ یا در هر متر)، ارتفاع و ضخامت - هم سطح به دست آمده و هم جریمه پرداختی در افت فشار سمت هوا را تعیین می کند. اینجاست که بسیاری از مبدل های لوله پره دار بیش از حد یا کمتر طراحی شده اند.

راندمان باله با افزایش ارتفاع کاهش می یابد زیرا نوک باله به دمای هوا نزدیک تر می شود. باله های بلندتر مساحت می گیرند اما هر واحد مساحت کار کمتری انجام می دهد.

فاصله باله‌های تنگ روی کاغذ جذاب به نظر می‌رسد زیرا مساحت را به حداکثر می‌رساند، اما در سرویس‌های گرد و غبار یا رسوب‌گیری، شکاف‌ها از بین می‌رود، افت فشار سمت هوا بالا می‌رود، قدرت فن بالا می‌رود و عملکرد واقعی کمتر از مقدار طراحی تمیز می‌شود. فاصله مناسب فاصله ای است که در بازه زمانی بارگیری گرد و غبار و تمیز کردن واقعی باقی می ماند - نه فاصله ای که بیشترین سطح را دارد.

نکته فیلد - افزایش دمای خروجی فرآیند اولین علامت رسوب باله است.  ورودی/خروجی فرآیند را با برگه اطلاعات راه اندازی مقایسه کنید و جریان موتور فن را تماشا کنید. وقتی خروجی بالا می‌رود و فن با شدت بیشتری می‌کشد، باله‌های سمت هوا قبل از اینکه هر چیزی خراب شود، رسوب می‌کند. طراحی در فاصله باله‌های واقعی و قابل تمیز کردن - و خط پایه تعمیر و نگهداری - مقدار U را بسیار طولانی‌تر از تعقیب حداکثر سطح در هنگام ساخت حفظ می‌کند.

5. لوله های پره دار چگونه ساخته می شوند

مسیر تولید مستقیماً از نوع باله‌ای پیروی می‌کند:

باله های جوش داده شده، به ویژه جوش داده شده با لیزر، نرخ پیوند نزدیک به 100٪ را با یک منطقه کوچک متاثر از گرما ایجاد می کنند و یک لوله سخت ایجاد می کنند که در برابر خاکستر ساینده و دوده خدمات دودکش مقاومت می کند. لوله های اکسترود شده از لوله پایه به طور کامل محافظت می کنند و با اتمسفرهای خورنده سازگار هستند. هر مسیر از نظر یکپارچگی باند، ابعاد و گام باله قبل از تحویل بررسی می شود.

6. برنامه های کاربردی و صنایع

لوله‌های پره‌دار در هر جایی ظاهر می‌شوند که گرما باید به طور مؤثر بین جریان گاز/هوا و مایع یا سیال پردازش در یک ردپای فشرده حرکت کند:

مبدل های هوا خنک و لوله پره ای در این سرویس ها معمولاً مطابق با الزامات API 661 و ASME ساخته می شوند. برای انتخاب درجه لوله لخت در زیر این وظایف، به ما مراجعه کنید راهنمای درجه بندی لوله دیگ بخار و محدودیت دما →

7. نحوه انتخاب و تعیین لوله های پره دار

انتخاب به این ترتیب انجام می‌شود: لوله پایه را از فشار/دما/ سیال سمت لوله، سپس نوع باله از دمای سرویس و محیط، سپس هندسه پره‌ها از رژیم وظیفه هوا و تمیز کردن، ثابت کنید.

بینش مهندسی - لوله های پره دار PO ضروری است

• لوله پایه:  استاندارد، درجه، OD، دیوار (به عنوان مثال A179 / A213 TP316L، 25.4 میلی متر).

• نوع باله:  L / LL / KL / G-embedded / اکسترود شده / HF جوش داده شده.

• مواد باله:  آلومینیوم، مس، فولاد کربن، ضد زنگ.

• هندسه باله:  چگالی (FPI / در هر متر)، ارتفاع، ضخامت، جامد یا دندانه دار.

• خدمات:  حداکثر دما، چرخه حرارتی، خوردگی / دریایی، رسوب / گرد و غبار.

• طول و فرم:  مستقیم یا خمیده. طول باله در مقابل انتهای لخت.

• کد و تست:  API 661 / ASME، تست پیوند، بازرسی ابعادی و پره، MTR.

ZC لوله‌های پره‌دار و لخت را طبق سفارش تولید می‌کند که نوع باله، مواد و هندسه آن را با برگه اطلاعات مبدل شما مطابقت می‌دهد. مشاهده کنید محدوده لوله های مبدل حرارتی →  یا ما لوله فولادی بدون درز →  و بدون درز ضد زنگ →  گزینه های لوله پایه.

8. سوالات متداول

لوله پره دار چیست و چرا استفاده می شود؟

یک لوله پره دار یک لوله مبدل حرارتی با یک سطح بیرونی کشیده - پره ها - اضافه شده برای افزایش سطح انتقال حرارت در طرف با ضریب انتقال حرارت پایین تر، معمولاً طرف گاز یا هوا است. از آنجایی که مقاومت فیلم سمت گاز در تبادل گاز به مایع غالب است، افزودن پره ها می تواند سطح خارجی موثر را چندین برابر کند و مبدل را بسیار فشرده تر و مقرون به صرفه تر از طراحی لوله لخت می کند.

انواع اصلی لوله پره دار کدامند؟

انواع اصلی بر اساس نحوه اتصال باله طبقه بندی می شوند: L-foot با زخم کششی، LL-foot و KL-foot خنثی شده. نوع G تعبیه شده، جایی که باله در یک شیار ماشینکاری شده قرار می گیرد. اکسترود شده (دو فلزی)، که در آن یک آستین آلومینیومی به باله های روی لوله پایه اکسترود می شود. و باله های مارپیچی جوش داده شده با فرکانس بالا (جامد یا دندانه دار). لوله های میخ دار، طولی و یکپارچه کم باله نیز برای وظایف خاص استفاده می شوند.

لوله های پره دار چه دمایی را می توانند تحمل کنند؟

حداکثر دمای سرویس بستگی به اتصال باله دارد. باله های L-foot با سیم کشی به حدود 130 تا 150 درجه سانتیگراد محدود می شوند زیرا چرخه حرارتی پیوند مکانیکی را شل می کند. باله های خنثی شده KL به حدود 250 درجه سانتیگراد می رسند. باله های دو فلزی اکسترود شده در حدود 280-300 درجه سانتیگراد. نوع G تعبیه شده تا حدود 300 درجه سانتی گراد با آلومینیوم و 400 درجه سانتی گراد با باله های فولادی. و باله های جوش داده شده بالاترین از همه، عمدتا توسط لوله پایه محدود شده است. اینها تقریبی هستند و با مواد باله و لوله متفاوت هستند.

تفاوت بین لوله های پره اکسترود شده و جوش داده شده چیست؟

لوله های باله اکسترود شده باله های آلومینیومی را از یک آستین اکسترود شده روی لوله پایه تشکیل می دهند، که به طور کامل آن را می پوشانند و از آن محافظت می کنند - ایده آل برای محیط های خورنده، دریایی و دریایی. لوله های باله جوش داده شده یک نوار باله فولادی را با جوشکاری با فرکانس بالا یا لیزر به لوله می چسبانند و یک اتصال متالورژیکی دائمی ایجاد می کنند که بالاترین دما و خدمات ساینده گاز دودکش را تحمل می کند، به قیمت سطح فولادی در معرض دید.

چگونه فاصله باله ها بر راندمان مبدل حرارتی تأثیر می گذارد؟

فاصله باله‌های نزدیک‌تر (باله‌های بیشتر در هر اینچ) سطح انتقال حرارت را اضافه می‌کند، اما افت فشار سمت هوا را افزایش می‌دهد و رسوب را به دام می‌اندازد، که می‌تواند عملکرد واقعی را کاهش دهد و قدرت فن را افزایش دهد. فاصله وسیع‌تر، سطح را کاهش می‌دهد، اما تمیزتر می‌ماند و نگهداری آن آسان‌تر است. فاصله بهینه سطح را در برابر افت فشار و رسوب برای سیال خاص، بارگیری گرد و غبار و رژیم تمیز کردن متعادل می کند.

لوله های پره دار کجا استفاده می شود؟

لوله‌های پره‌دار در مبدل‌های حرارتی با هوا خنک (فین فن)، خنک‌کننده‌های خشک، اکونومایزرها و بازیافت گرمای اتلاف، کویل‌های HVAC و بخاری‌های فرآیند در پالایشگاه‌های نفت و گاز، پتروشیمی، تولید برق و تاسیسات دریایی استفاده می‌شوند - هر جایی که گرما باید بین جریان گاز یا هوا و مایع یا سیال فرآیندی به طور موثر و در یک سیال فشرده حرکت کند.

منبع لوله های پره دار از لوله فولادی ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) لوله مبدل حرارتی پره دار و لخت را تولید می کند. به ASTM، ASME و API 661. QC دقیق: یکپارچگی باند، بازرسی fin-pitch و ابعاد، NDT و قابلیت ردیابی کامل. پروژه های ارائه شده در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی.

ایمیل: مندی w@zcsteelpipe.com   | واتس اپ: +86-139-1579-1813

→ درخواست یک نقل قول

مرتبط: لوله های مبدل حرارتی  · درجات لوله دیگ بخار  · لوله ضد زنگ بدون درز  · لوله فولادی بدون درز