Ребристі труби: типи, виробництво та застосування теплообмінників

Оребрена  труба  — це теплообмінна труба, оснащена розширеною зовнішньою поверхнею — ребрами — для значного збільшення площі, доступної для теплопередачі на стороні з меншим коефіцієнтом теплопередачі. Майже в кожному газо-рідинному обміннику це сторона газу або повітря, де коефіцієнт плівки може бути на один-два порядки нижчим, ніж у рідини всередині труби. Додавання ребер відновлює рівновагу між двома сторонами, тому трубка передає набагато більше тепла на однакову довжину, а весь пристрій стає меншим, легшим і дешевшим.

ZC Steel Pipe (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) постачає оребрені труби та оголені базові труби на замовлення для загальних типів оребрень і комбінацій матеріалів — алюміній, мідь, вуглецева сталь і нержавіюча сталь на вуглецевих, легованих, нержавіючих і мідно-нікелевих трубах. У цьому посібнику пояснюється типи ребер та їх температурні обмеження, матеріали, як геометрія ребер сприяє ефективності, виробничі маршрути та як вибрати правильну оребрену трубу для теплообмінників з повітряним охолодженням, економайзерів, систем опалення, вентиляції, кондиціонування та кондиціонування повітря та обслуговування процесів.

ЗМІСТ

1. Що таке оребрена труба?

2. Типи ребристих труб і температурні обмеження

3. Матеріали ребра та основної труби

4. Відстань, висота та ефективність

5. Як виготовляються труби з ребрами

6. Застосування та галузі

7. Як вибрати та задати оребрені труби

8. Часті запитання

1. Що таке оребрена труба?

У теплообміннику тепло має проходити через низку опорів між двома рідинами: внутрішньою плівкою, стінкою трубки та зовнішньою плівкою. Найбільший опір контролює всю передачу. Коли газ тече назовні, а рідина всередині, газова плівка є вузьким місцем, тому розширення зовнішньої поверхні за допомогою ребер атакує опір, який фактично обмежує продуктивність.

ВИЗНАЧЕННЯ — ТРУБА З РОЗШИРЕННЯМ (ПОДОВЖЕНА ПОВЕРХНЯ) Труба з ребрами, прикріпленими до її зовнішньої поверхні для збільшення зовнішньої площі теплообміну, використовується там, де коефіцієнт зовнішньої плівки (зазвичай зі сторони газу/повітря) значно нижчий, ніж внутрішній. Трьома основними функціями є підвищення теплопередачі, збалансування коефіцієнтів на стороні газу та рідини, а також покращення компактності та економічності. Співвідношення плавників (зовнішня/гола площа) зазвичай становить від 10:1 до 25:1.

Оскільки ребро допомагає, лише якщо до нього може дійти тепло, якість з’єднання ребра з трубою є такою ж важливою, як і площа ребра. Нещільне або високоомне з’єднання позбавляє ребра тепла та руйнує коефіцієнт підсилення — тому спосіб кріплення, який розглядається далі, є першим рішенням.

2. Типи ребристих труб і температурні обмеження

Оребрені труби класифікуються за тим, як ребро з’єднується з трубою. Цілісність з’єднання встановлює максимальну робочу температуру, тому що невідповідність теплового розширення та циклічні зміни призведуть до ослаблення суто механічного з’єднання задовго до того, як сам метал вийде з ладу.

Температури є приблизними і залежать від матеріалу ребра та основної труби. Зварні ребра створюють постійне металургійне з’єднання, обмежене головним чином основною трубою; механічні (намотані) ребра обмежені ослабленням з’єднання під час термоциклування.

Критично — L-подібні ребра послаблюються під час термоциклування.  Натягнутий L-подібний ласт утримується лише механічним захопленням. Перевищуючи граничну температуру або під час повторних циклів запуску/зупинки, диференціальне розширення послаблює це зчеплення, контактний опір зростає, а продуктивність теплопередачі різко падає — часто задовго до будь-яких видимих ​​пошкоджень. Для систем, які часто вмикаються та вимикаються, або працюють на гарячому, вкажіть вбудовані або приварені ребра G-типу, а не L-подібну ніжку.

Для теплообмінника, що працює з парою або технологічною рідиною всередині труби, клас і стандарт оголеної труби все ще регулюють конструкцію тиску; побачити теплообмінні труби →  для діапазону матеріалів базових труб.

3. Матеріали ребра та основної труби

Два рішення щодо матеріалів накладаються одне на одне: матеріал оребрення (провідність і корозія) і основна труба (тиск, температура, рідина на стороні труби). Вони можуть відрізнятися і часто відрізняються: алюмінієві ребра на трубі з вуглецевої сталі є класичною комбінацією повітряного охолоджувача.

Алюмінієве ребро

Провідність:  k ~205 Вт/м·К

Температура:  до ~180°C

Чому:  найвища ефективність, низька вартість

Мідний плавник

Провідність:  дуже висока

Температура:  помірна

Чому:  HVAC, стійкість до корозії

Ребра з вуглецевої сталі

Міцність:  висока

Температура:  >250°C (зварний)

Чому:  високотемпературний димовий газ

Плавник з нержавіючої сталі

Корозія:  висока

Температура:  підвищена

Чому:  корозійний + гаряче обслуговування

Основні труби відповідають тим же стандартам, що й оголені теплообмінні труби: вуглецева сталь (ASTM A179, A192, A210), сплав Cr-Mo (A213 T11/T22), аустенітна та дуплексна нержавіюча сталь (A213/A249) і мідно-нікелева для морських умов. Зварні ребра з вуглецевої сталі приймають ефективність ребер приблизно 0,65–0,75 в обмін на їхню високотемпературну здатність.

Інженерне розуміння — підберіть матеріал ребер до середовища, а не лише до температури.  Поблизу узбережжя або на морському узбережжі гальванічна пара на L-подібній частині розділу алюміній-сталь кородує, а зв’язок погіршується. Виправленням є екструдоване біметалеве ребро, де алюміній повністю покриває базову трубу, і немає відкритої щілини різнорідного металу. Провідність має значення, але в морській атмосфері важливіше виживання зв’язку.

4. Відстань між плавниками, висота та ефективність

Геометрія ребер — відстань (ласта на дюйм або на метр), висота та товщина — встановлює як отриману площу поверхні, так і штраф, сплачений за перепад тиску з боку повітря. Саме тут багато ребристих трубчастих теплообмінників мають надлишкову або недостатню конструкцію.

Ефективність плавника падає зі збільшенням висоти, тому що кінчик плавця проходить ближче до температури повітря; вищі плавники збільшують площу, але кожна одиниця площі виконує менше роботи.

Маленька відстань між ребрами виглядає привабливо на папері, оскільки вона максимізує площу, але під час роботи з пилом або забрудненнями щілини закриваються, падіння тиску з боку повітря зростає, потужність вентилятора зростає, а реальна продуктивність падає нижче значення чистого дизайну. Правильна відстань – це та, яка витримає фактичний інтервал завантаження пилу та очищення, а не та, яка має найбільшу площу поверхні.

Польова примітка — Підвищення температури на виході процесу є першою ознакою забруднення ребрами.  Порівняйте вхід/вихід технологічного процесу з таблицею даних про введення в експлуатацію та спостерігайте за струмом двигуна вентилятора. Коли вихідний отвір повзе вгору, а вентилятор втягує сильніше, ребра з повітряної сторони забруднюються раніше, ніж будь-що інше. Проектування з реалістичною відстанню між ребрами, яку можна очищати, — і базова лінія технічного обслуговування — зберігає U-значення набагато довше, ніж гонитва за максимальною площею поверхні при виготовленні.

5. Як виготовляються труби з ребрами

Шлях виготовлення безпосередньо випливає з типу плавника:

Зварні ребра, особливо зварені лазером, дають майже 100% міцність зв’язку з невеликою зоною теплового впливу, утворюючи міцну трубу, яка протистоїть абразивному попелу та сажі, що виникають у димових газах. Екструдовані труби повністю захищають базову трубу та витримують корозійну атмосферу. Кожна траса перед доставкою перевіряється на цілісність з’єднання, розміри та крок ребер.

6. Застосування та галузі

Ребристі труби з’являються скрізь, де тепло має ефективно переміщатися між потоком газу/повітря та рідиною або технологічною рідиною в компактному розмірі:

Обмінники з повітряним охолодженням і ребристими трубами в цих службах зазвичай створюються відповідно до вимог API 661 і ASME. Для вибору сорту без труби в рамках цих обов’язків див Посібник з марок котлових труб і температурних обмежень →

7. Як вибрати та вказати труби з ребрами

Вибір виконується в такому порядку: фіксуйте базову трубу від тиску/температури/рідини на стороні труби, потім тип оребрення від робочої температури та навколишнього середовища, потім геометрію оребрення від роботи з боку повітря та режим очищення.

Інженерна інформація — обов’язкові елементи PO з ребристими трубами

• Основна труба:  стандартна, клас, зовнішній діаметр, стінка (наприклад, A179 / A213 TP316L, 25,4 мм).

• Тип ребра:  L / LL / KL / G-вбудований / екструдований / HF зварений.

• Матеріал ребра:  алюміній, мідь, вуглецева сталь, нержавіюча сталь.

• Геометрія ребра:  щільність (FPI / на м), висота, товщина, суцільний або зубчастий.

• Обслуговування:  максимальна температура, термічний цикл, корозія/морська, забруднення/пил.

• Довжина та форма:  пряма або U-подібна; довжина з плавцями проти голих кінців.

• Код і випробування:  API 661 / ASME, тест на зчеплення, перевірка розмірів і кроку ребер, MTR.

ZC виробляє оребрені та голі труби на замовлення, підбираючи тип оребрення, матеріал і геометрію відповідно до таблиці даних вашого теплообмінника. Переглянути асортимент теплообмінних труб →  або наш безшовна сталева труба →  а безшовна нержавіюча сталь →  варіанти базової труби.

8. Часті запитання

Що таке оребрена труба і для чого вона використовується?

Оребрена труба — це теплообмінна труба з розширеною зовнішньою поверхнею — ребрами — доданими для збільшення площі теплопередачі на стороні з нижчим коефіцієнтом теплопередачі, як правило, на стороні газу або повітря. Оскільки опір газової плівки домінує в обміні газ-рідина, додавання ребер може збільшити ефективну зовнішню поверхню в кілька разів, роблячи теплообмінник набагато компактнішим і економнішим, ніж конструкція з голою трубою.

Які основні типи ребристих труб?

Основні типи класифікуються за способом кріплення ласта: натягнута L-нога, LL-нога та рифлена KL-нога; вбудований G-тип, де ребро знаходиться в обробленому канавці; екструдований (біметалічний), де алюмінієва втулка видавлена ​​в ребра над основною трубою; і високочастотні зварні гвинтові ребра (суцільні або зубчасті). Шиповані, поздовжні та цілісні труби з низьким оребренням також використовуються для спеціальних завдань.

Яку температуру можуть витримувати оребрені труби?

Максимальна робоча температура залежить від кріплення ребра. L-подібні ласти, намотані натягом, обмежені приблизно 130–150°C, оскільки термічний цикл послаблює механічний зв’язок; KL рифлені ребра досягають приблизно 250°C; екструдовані біметалічні ребра близько 280–300°C; вбудований тип G приблизно до 300°C з алюмінієвими та 400°C зі сталевими ребрами; і зварні ребра, найвищі з усіх, обмежені в основному базовою трубою. Це приблизні значення, які залежать від матеріалу ребер і трубок.

Яка різниця між екструдованими та зварними ребристими трубами?

Екструдовані реберні труби утворюють алюмінієві ребра з рукава, екструдованого поверх основної труби, повністю покриваючи та захищаючи її — ідеально для корозійних, морських і офшорних середовищ. Зварні труби з ребрами з’єднують сталеву смугу з ребрами з трубою за допомогою високочастотного або лазерного зварювання, утворюючи незмінне металургійне з’єднання, яке витримує найвищі температури та абразивне використання димових газів, за рахунок відкритої сталевої поверхні.

Як відстань між ребрами впливає на ефективність теплообмінника?

Менша відстань між ребрами (більше плавників на дюйм) збільшує поверхню теплообміну, але також збільшує перепад тиску на стороні повітря та утримує забруднення, що може знизити реальну продуктивність і збільшити потужність вентилятора. Більший відстань зменшує площу, але залишається чистішим і його легше обслуговувати. Оптимальний відстань врівноважує площу поверхні проти падіння тиску та забруднення для конкретного режиму завантаження рідини, пилу та очищення.

Де використовуються оребрені труби?

Ребристі труби використовуються в теплообмінниках з повітряним охолодженням (реберно-вентиляторні), сухих охолоджувачах, економайзерах і системах рекуперації відпрацьованого тепла, теплообмінниках HVAC і технологічних нагрівачах нафтопереробних і газопереробних, нафтохімічних, енергетичних і морських об’єктах — усюди, де тепло має переміщатися між газовим або повітряним потоком і рідиною або технологічною рідиною ефективно та в компактному розмірі.

Вихідні оребрені труби зі сталевих труб ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) виробляє оребрені та оголені теплообмінні труби на замовлення — L-подібні, KL, G-вбудовані, екструдовані біметалічні та високочастотні зварні ребра з алюмінію, міді, вуглецевої сталі та нержавіючої сталі, на вуглецевих, легованих, нержавіючих і мідно-нікелевих трубах відповідно до ASTM, ASME та API 661. Суворий контроль якості: цілісність зв’язку, перевірка кроку ребер та розмірів, НК та повна відстежуваність. Проекти реалізовані в Африці, на Близькому Сході та в Південній Америці.

Електронна пошта: Менді. w@zcsteelpipe.com   | WhatsApp: +86-139-1579-1813

→ Запит про ціну

пов'язані: Труби теплообмінника  · Сорти котлових труб  · Безшовна нержавіюча труба  · Безшовна сталева труба