Ống có vây: Các loại, ứng dụng sản xuất và trao đổi nhiệt

Ống  có vây  là một ống trao đổi nhiệt được trang bị bề mặt bên ngoài mở rộng - các vây - để tăng đáng kể diện tích truyền nhiệt ở phía có hệ số truyền nhiệt yếu hơn. Trong hầu hết các bộ trao đổi khí-lỏng, phía đó là phía khí hoặc không khí, trong đó hệ số màng có thể thấp hơn một đến hai bậc so với chất lỏng bên trong ống. Việc bổ sung thêm các cánh tản nhiệt sẽ giúp cân bằng lại hai bên, do đó, ống truyền nhiều nhiệt hơn trên cùng một chiều dài và toàn bộ thiết bị trở nên nhỏ hơn, nhẹ hơn và rẻ hơn.

Ống thép ZC (ZHENCHENG Steel Co., Ltd.) cung cấp các ống có vây và ống đế trần theo đơn đặt hàng trên các loại vây phổ biến và kết hợp vật liệu - nhôm, đồng, thép cacbon và các vây không gỉ trên các ống cơ sở carbon, hợp kim, không gỉ và đồng-niken. Hướng dẫn này giải thích các loại cánh tản nhiệt và giới hạn nhiệt độ của chúng, vật liệu, cách hình học cánh tản nhiệt thúc đẩy hiệu quả, lộ trình sản xuất và cách chọn ống vây phù hợp cho bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí, bộ tiết kiệm, HVAC và dịch vụ xử lý.

NỘI DUNG

1. Ống có vây là gì?

2. Các loại ống có vây & Giới hạn nhiệt độ

3. Vật liệu ống vây & đế

4. Khoảng cách vây, chiều cao và hiệu quả

5. Ống vây được tạo ra như thế nào

6. Ứng dụng & Công nghiệp

7. Cách chọn và chỉ định ống có vây

8. Câu hỏi thường gặp

1. Ống có vây là gì?

Trong bộ trao đổi nhiệt, nhiệt phải đi qua hàng loạt điện trở giữa hai chất lỏng: màng bên trong, thành ống và màng bên ngoài. Điện trở lớn nhất kiểm soát toàn bộ quá trình chuyển giao. Khi khí chảy bên ngoài và chất lỏng bên trong, màng phía khí là nút thắt cổ chai - do đó, việc mở rộng bề mặt bên ngoài bằng các cánh tản nhiệt sẽ tấn công lực cản thực sự làm hạn chế hiệu suất.

ĐỊNH NGHĨA - ỐNG CÓ VÒI (BỀ MẶT MỞ RỘNG) Một ống có các cánh được liên kết với bề mặt bên ngoài của nó để tăng diện tích truyền nhiệt bên ngoài, được sử dụng khi hệ số màng bên ngoài (thường là khí/phía không khí) thấp hơn nhiều so với bên trong. Ba chức năng cốt lõi là tăng cường truyền nhiệt, cân bằng hệ số phía khí và phía chất lỏng, đồng thời cải thiện độ nén và tính kinh tế. Tỷ lệ vây (diện tích bên ngoài/trần) thường là 10:1 đến 25:1.

Bởi vì vây chỉ hữu ích nếu nhiệt có thể chạm tới nó nên chất lượng liên kết giữa vây với ống cũng quan trọng như diện tích vây. Một liên kết lỏng lẻo hoặc có điện trở cao sẽ làm giảm nhiệt của vây và làm giảm mức tăng - đó là lý do tại sao phương pháp gắn, được đề cập tiếp theo, là quyết định đầu tiên.

2. Các loại ống có vây & Giới hạn nhiệt độ

Các ống có vây được phân loại theo cách nối vây với ống. Tính toàn vẹn của liên kết đặt ra nhiệt độ sử dụng tối đa, bởi vì sự giãn nở nhiệt không khớp và chu trình sẽ làm lỏng mối nối cơ học thuần túy rất lâu trước khi bản thân kim loại bị hỏng.

Nhiệt độ là gần đúng và phụ thuộc vào vật liệu vây và ống đế. Các cánh hàn tạo ra một liên kết luyện kim lâu dài được giới hạn chủ yếu bởi ống đế; vây cơ học (vết thương) bị hạn chế bởi sự nới lỏng liên kết trong chu trình nhiệt.

Quan trọng - Vây chân chữ L bị lỏng khi điều hòa nhiệt độ.  Vây chân chữ L dạng vết căng được giữ chỉ bằng tay nắm cơ học. Trên giới hạn nhiệt độ hoặc trong chu kỳ khởi động/dừng lặp đi lặp lại, sự giãn nở vi sai sẽ làm giãn độ bám, điện trở tiếp xúc tăng và hiệu suất truyền nhiệt giảm mạnh — thường là trước khi có bất kỳ hư hỏng rõ ràng nào. Đối với các hệ thống bật và tắt thường xuyên hoặc chạy nóng, hãy chỉ định các cánh tản nhiệt được hàn hoặc nhúng loại G, không phải chân chữ L.

Đối với bộ trao đổi xử lý hơi nước hoặc xử lý chất lỏng bên trong ống, cấp và tiêu chuẩn ống trần vẫn chi phối thiết kế áp suất; nhìn thấy ống trao đổi nhiệt →  cho phạm vi vật liệu ống đế.

3. Vật liệu ống vây và đế

Hai quyết định về vật liệu xếp chồng lên nhau: vật liệu vây (độ dẫn điện và ăn mòn) và ống đế (áp suất, nhiệt độ, chất lỏng phía ống). Chúng có thể và thường khác nhau - các cánh tản nhiệt bằng nhôm trên ống thép cacbon là sự kết hợp cổ điển của bộ làm mát không khí.

Vây nhôm

Độ dẫn điện:  k ~205 W/m·K

Nhiệt độ:  lên tới ~180°C

Tại sao:  Hiệu quả cao nhất, chi phí thấp

Vây đồng

Độ dẫn điện:  Rất cao

Nhiệt độ:  Trung bình

Tại sao:  HVAC, chống ăn mòn

Vây thép cacbon

Sức mạnh:  Cao

Nhiệt độ:  >250°C (hàn)

Tại sao:  Nhiệt độ cao, khí thải

Vây không gỉ

Ăn mòn:  Cao

Nhiệt độ:  Cao

Tại sao:  Ăn mòn + dịch vụ nóng

Ống cơ sở tuân theo các tiêu chuẩn tương tự như ống trao đổi nhiệt trần: thép carbon (ASTM A179, A192, A210), hợp kim Cr-Mo (A213 T11/T22), thép không gỉ austenit và song công (A213/A249) và đồng-niken dùng cho hàng hải. Vây hàn bằng thép carbon chấp nhận hiệu suất vây khoảng 0,65–0,75 để đổi lấy khả năng chịu nhiệt độ cao của chúng.

Thông tin chuyên sâu về kỹ thuật — Làm cho vật liệu vây phù hợp với môi trường chứ không chỉ nhiệt độ.  Gần bờ biển hoặc ngoài khơi, cặp điện ở mặt tiếp xúc chân chữ L giữa nhôm và thép bị ăn mòn và liên kết bị thoái hóa. Vật cố định là một vây lưỡng kim ép đùn, trong đó nhôm bao bọc hoàn toàn ống đế và không có kẽ hở kim loại khác biệt nào lộ ra. Độ dẫn điện là vấn đề quan trọng, nhưng trong môi trường biển, sự tồn tại của liên kết còn quan trọng hơn.

4. Khoảng cách vây, chiều cao và hiệu quả

Hình dạng vây - khoảng cách (vây trên inch hoặc trên mét), chiều cao và độ dày - xác định cả diện tích bề mặt đạt được và mức phạt phải trả khi giảm áp suất phía không khí. Đây là nơi nhiều bộ trao đổi ống có vây được thiết kế quá mức hoặc dưới mức.

Hiệu suất của vây giảm khi chiều cao tăng lên vì đầu vây tiến gần hơn đến nhiệt độ không khí; vây cao hơn sẽ tăng diện tích nhưng mỗi đơn vị diện tích thực hiện ít công hơn.

Khoảng cách cánh tản nhiệt chặt chẽ có vẻ hấp dẫn trên giấy tờ vì nó tối đa hóa diện tích, nhưng trong điều kiện sử dụng nhiều bụi hoặc bám bẩn, các khoảng trống sẽ bị che mất, độ giảm áp suất phía không khí tăng lên, công suất quạt tăng và hiệu suất thực tế giảm xuống dưới giá trị thiết kế sạch. Khoảng cách phù hợp là khoảng cách tồn tại trong khoảng thời gian nạp bụi và làm sạch thực tế - không phải khoảng cách có diện tích bề mặt lớn nhất.

Ghi chú hiện trường - Nhiệt độ đầu ra của quy trình tăng lên là dấu hiệu đầu tiên của sự tắc nghẽn vây.  So sánh đầu vào/đầu ra của quy trình với bảng dữ liệu vận hành và xem dòng điện động cơ quạt. Khi ổ cắm tăng lên và quạt hút mạnh hơn, các cánh tản nhiệt phía không khí sẽ bị tắc nghẽn trước khi mọi thứ khác bị hỏng. Thiết kế theo khoảng cách thực tế, có thể làm sạch được — và đường cơ sở bảo trì — duy trì giá trị U lâu hơn nhiều so với việc theo đuổi diện tích bề mặt tối đa khi xây dựng.

5. Ống vây được tạo ra như thế nào

Lộ trình sản xuất theo trực tiếp từ loại vây:

Các cánh tản nhiệt được hàn, đặc biệt là được hàn bằng laze, cho tỷ lệ liên kết gần 100% với vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ, tạo ra một ống cứng có khả năng chống lại tro mài mòn và bồ hóng của dịch vụ khí thải. Ống ép đùn bảo vệ ống cơ sở hoàn toàn và phù hợp với môi trường ăn mòn. Mỗi tuyến đường đều được kiểm tra tính toàn vẹn của liên kết, kích thước và bước vây trước khi giao hàng.

6. Ứng dụng & Công nghiệp

Các ống có vây xuất hiện ở bất cứ nơi nào nhiệt phải di chuyển hiệu quả giữa luồng khí/không khí và chất lỏng hoặc chất lỏng xử lý trong một diện tích nhỏ gọn:

Bộ trao đổi nhiệt dạng ống và làm mát bằng không khí trong các dịch vụ này thường được xây dựng theo yêu cầu API 661 và ASME. Để biết lựa chọn cấp ống trần bên dưới các nhiệm vụ này, hãy xem hướng dẫn phân loại ống nồi hơi và giới hạn nhiệt độ →

7. Cách chọn và chỉ định ống có vây

Quá trình lựa chọn diễn ra theo thứ tự sau: cố định ống cơ sở từ áp suất/nhiệt độ/chất lỏng phía ống, sau đó là loại cánh tản nhiệt từ nhiệt độ sử dụng và môi trường, sau đó là hình dạng cánh tản nhiệt từ chế độ làm sạch và chế độ làm sạch phía không khí.

Thông tin chi tiết về kỹ thuật - PO ống có vây phải có

• Ống đế:  tiêu chuẩn, cấp, OD, tường (ví dụ A179 / A213 TP316L, 25,4 mm).

• Loại vây:  L / LL / KL / G-nhúng / ép đùn / hàn HF.

• Chất liệu vây:  nhôm, đồng, thép carbon, không gỉ.

• Hình dạng vây:  mật độ (FPI/mỗi m), chiều cao, độ dày, đặc hoặc răng cưa.

• Dịch vụ:  nhiệt độ tối đa, chu trình nhiệt, ăn mòn/hàng hải, bám bẩn/bụi.

• Chiều dài và hình thức:  thẳng hoặc uốn cong chữ U; chiều dài vây so với đầu trần.

• Mã & kiểm tra:  API 661 / ASME, kiểm tra độ bám dính, kiểm tra chiều và bước cánh, MTR.

ZC sản xuất ống có vây và ống trần theo đơn đặt hàng, loại cánh, vật liệu và hình dạng phù hợp với bảng dữ liệu bộ trao đổi của bạn. Xem phạm vi ống trao đổi nhiệt →  hoặc của chúng tôi ống thép liền mạch →  và tùy chọn ống đế không gỉ → liền mạch  .

8. Câu hỏi thường gặp

Ống vây là gì và tại sao nó được sử dụng?

Ống có vây là một ống trao đổi nhiệt có bề mặt bên ngoài mở rộng - các vây - được thêm vào để tăng diện tích truyền nhiệt ở phía có hệ số truyền nhiệt thấp hơn, thường là phía khí hoặc không khí. Bởi vì điện trở màng phía khí chiếm ưu thế trong quá trình trao đổi khí-lỏng, việc thêm các cánh tản nhiệt có thể nhân bề mặt bên ngoài hiệu quả lên nhiều lần, làm cho bộ trao đổi trở nên nhỏ gọn và tiết kiệm hơn nhiều so với thiết kế ống trần.

Các loại ống vây chính là gì?

Các loại chính được phân loại theo cách gắn vây: chân chữ L căng, chân LL và chân KL có khía; nhúng loại G, trong đó vây nằm trong rãnh gia công; ép đùn (lưỡng kim), trong đó ống bọc nhôm được ép đùn thành các vây trên ống đế; và vây xoắn ốc hàn tần số cao (rắn hoặc răng cưa). Các ống có vây thấp, dọc và tích hợp cũng được sử dụng cho các nhiệm vụ cụ thể.

Ống vây có thể chịu được nhiệt độ bao nhiêu?

Nhiệt độ sử dụng tối đa phụ thuộc vào phần đính kèm vây. Vây chân chữ L bị căng do căng được giới hạn ở khoảng 130–150°C vì chu trình nhiệt làm lỏng liên kết cơ học; Vây khía KL đạt nhiệt độ khoảng 250°C; vây lưỡng kim ép đùn ở nhiệt độ khoảng 280–300°C; nhúng loại G lên đến khoảng 300°C với nhôm và 400°C với vây thép; và các vây hàn cao nhất, bị giới hạn chủ yếu bởi ống đế. Đây là những giá trị gần đúng và thay đổi tùy theo vật liệu vây và ống.

Sự khác biệt giữa ống vây ép đùn và hàn là gì?

Các ống vây ép đùn tạo thành các vây nhôm từ một ống bọc được ép đùn trên ống đế, bao phủ và bảo vệ nó hoàn toàn - lý tưởng cho môi trường ăn mòn, biển và ngoài khơi. Các ống vây hàn liên kết dải vây thép với ống bằng hàn tần số cao hoặc hàn laser, tạo ra mối nối luyện kim vĩnh viễn chịu được nhiệt độ cao nhất và dịch vụ khí thải mài mòn, với chi phí là bề mặt thép lộ ra ngoài.

Khoảng cách vây ảnh hưởng đến hiệu suất trao đổi nhiệt như thế nào?

Khoảng cách cánh tản nhiệt gần hơn (nhiều cánh tản nhiệt hơn trên mỗi inch) giúp tăng thêm bề mặt truyền nhiệt nhưng cũng làm tăng độ giảm áp suất phía không khí và ngăn chặn cặn bám, điều này có thể làm giảm hiệu suất thực tế và tăng công suất quạt. Khoảng cách rộng hơn làm giảm diện tích nhưng vẫn sạch sẽ và dễ bảo trì hơn. Khoảng cách tối ưu cân bằng diện tích bề mặt chống lại sự sụt giảm áp suất và tắc nghẽn đối với chế độ làm sạch, nạp bụi và chất lỏng cụ thể.

Ống vây được sử dụng ở đâu?

Các ống có vây được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí (quạt vây), bộ làm mát khô, bộ tiết kiệm và thu hồi nhiệt thải, cuộn dây HVAC và bộ gia nhiệt xử lý trong quá trình lọc dầu và khí đốt, hóa dầu, sản xuất điện và các cơ sở ngoài khơi - bất cứ nơi nào nhiệt phải di chuyển giữa dòng khí hoặc không khí và chất lỏng hoặc xử lý chất lỏng một cách hiệu quả và trong một diện tích nhỏ gọn.

Nguồn ống vây từ ống thép ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) sản xuất ống trao đổi nhiệt có vây và trần theo đơn đặt hàng - chân L, KL, nhúng G, ép đùn lưỡng kim và hàn tần số cao, bằng nhôm, đồng, thép carbon và không gỉ, trên các ống cơ sở carbon, hợp kim, không gỉ và đồng-niken theo tiêu chuẩn ASTM, ASME và API 661. QC nghiêm ngặt: tính toàn vẹn của liên kết, kiểm tra bước vây và kích thước, NDT và đầy đủ truy xuất nguồn gốc. Các dự án được thực hiện trên khắp Châu Phi, Trung Đông và Nam Mỹ.

E-mail: mandy. w@zcsteelpipe.com   | WhatsApp: +86-139-1579-1813

→ Yêu cầu báo giá

Có liên quan: Ống trao đổi nhiệt  · Các loại ống nồi hơi  · Ống thép không gỉ liền mạch  · Ống thép liền mạch