لوله پره دار طولی فولادی کربن ASTM SA210 Gr A1 برای مبدل های حرارتی

لوله پره دار طولی ASTM SA210 Gr A1 با پره های فولاد کربنی
 
 
 

لوله پره دار طولی نوعی عنصر انتقال حرارت با راندمان بالا است که با جوشکاری نزدیک یا شکل‌دهی یکپارچه پره‌های فلزی نازک در امتداد جهت محوری بر روی سطح بیرونی لوله پایه فلزی (مانند فولاد، مس، آلومینیوم) ساخته می‌شود. ارزش اصلی آن در گسترش سطح انتقال حرارت در خارج از لوله به چندین برابر تا ده‌ها برابر (نسبت پره می‌تواند به 5 تا 20 برابر برسد) نهفته است.

این طراحی ساختاری به طور خاص مشکل تنگنای راندمان تبادل حرارت بین گاز (مانند هوا، گاز دودکش) و سیال در لوله (آب، بخار، مبرد و غیره) را حل می‌کند. با توجه به ضریب انتقال حرارت بسیار کم در سمت گاز، اغلب به عامل غالب در مقاومت حرارتی سیستم تبدیل می‌شود. پره با گسترش سطح انتقال حرارت، به لایه مرزی گاز نفوذ می‌کند و از اثر اختلال لبه پره بر جریان هوا برای کاهش قابل توجه مقاومت حرارتی در سمت گاز استفاده می‌کند، به طوری که راندمان کلی انتقال حرارت را می‌توان 2 تا 10 برابر نسبت به لوله بدون پره افزایش داد.

ساخت قابل اطمینان، کلید دستیابی به عملکرد آن است که عمدتاً به فرآیندهایی مانند جوشکاری مقاومتی با فرکانس بالا، اکستروژن یکپارچه (مانند لوله آلومینیومی) یا لحیم‌کاری بستگی دارد. این فرآیندها اطمینان می‌دهند که رابط اتصال بین پره و لوله پایه دارای هدایت حرارتی بالا (کاهش مقاومت حرارتی تماسی) و استحکام مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر تنش حرارتی و لرزش در شرایط کاری است.

هنگام طراحی لوله‌های پره دار طولی، لازم است پارامترهای پره (ارتفاع، ضخامت، فاصله) را به دقت بهینه کرد تا تعادلی بین به حداکثر رساندن عملکرد انتقال حرارت و کنترل مقاومت جریان گاز (افت فشار) برقرار شود. در عین حال، لازم است هم انتخاب مواد و هم شرایط کاری خاص را در نظر گرفت، مانند انتخاب مواد مقاوم در برابر خوردگی (مانند فولاد ND یا پوشش) در محیط‌هایی که مستعد خوردگی نقطه شبنم هستند مانند گاز دودکش حاوی گوگرد، در نظر گرفتن مقاومت در برابر خاکستر در گازهای گرد و غبار (مانند استفاده از فاصله پره بزرگتر) و اطمینان از قابلیت اطمینان ساختاری در شرایط لرزش.

لوله‌های پره دار طولی بر اساس افزایش انتقال حرارت عالی در سمت گاز و جمع و جور بودن، به طور گسترده در سناریوهای مختلفی که تحت سلطه تبادل حرارت گاز-مایع هستند و دارای الزامات فضای یا راندمان بالا هستند، استفاده می‌شوند. کاربردهای معمولی عبارتند از: تجهیزات بازیابی حرارت اتلافی (اکونومایزر، پیش گرمکن هوا) در سیستم‌های دیگ بخار، خنک‌کننده‌ها/گرم‌کننده‌های گاز فرآیند در صنایع پتروشیمی، اواپراتورها/کندانسورها در سیستم‌های تبرید و گرم‌کننده‌های هوای گرم در تجهیزات خشک‌کن صنعتی. این یک فناوری کلیدی برای دستیابی به تجهیزات جمع و جور و استفاده کارآمد از انرژی است.

رابطه بین جهت پره و جریان هوا

مقایسه عملکرد انتقال حرارت و مقاومت

کاربرد
 
 

انرژی و قدرت

اکونومایزر دیگ بخار، پیش گرمکن هوا، دیگ بخار حرارت اتلافی توربین گاز

پتروشیمی

گرمکن/خنک کننده گاز فرآیند، کندانسور محصول واکنش، خنک کننده روغن روان کننده

HVAC و تبرید

کندانسور تبخیری، کویل خنک کننده هوا، واحد بیرونی پمپ حرارتی

بازیابی حرارت اتلافی صنعتی

تجهیزات خشک‌کن، کوره سرامیک، استفاده از حرارت اتلافی گاز دودکش کوره ذوب شیشه

ماشین‌آلات حمل و نقل

خنک کننده میانی موتور دیزل، رادیاتور روغن هیدرولیک