Долгое время считалось, что конструкция спирального плавника была единственным вариантом для использования в условиях, требующих тяжелых материалов, длительного срока службы и общей прочности. Считалось, что катушки с пластинчатыми ребрами слишком хрупкие для суровых условий многих промышленных применений. Но за последние несколько десятилетий все чаще можно увидеть пластинчато-ребристые теплообменники, используемые для широкого спектра промышленных применений.
Это не значит, что пластинчато-ребристые катушки заменили спиральные ребра. По-прежнему существует множество применений, где спиральные ребра являются лучшим вариантом, но новые процессы, которые позволяют использовать такие вещи, как ребра большего размера, привели к тому, что варианты пластинчатых ребер стали более популярными для применений, где раньше рассматривались только конструкции со спиральными ребрами.
В этом посте мы обсудим оба типа теплообменников – некоторые подробности их конструкции и преимущества каждого.
Пластинчатый плавник
В пластинчато-ребристом теплообменнике трубы вставляются через ряд металлических «ребер». Эти ребра изготавливаются с использованием непрерывного рулона металла (от 0,004 до 0,032 дюйма) – например, меди или алюминия – который пропускается через пресс, который пробивает отверстия для трубок и разрезает лист по размеру. Для этого в прессах используются несколько различных типов матриц, которые позволяют изменять конфигурацию ребер на дюйм (FPI), расстояние между трубками и диаметр труб.
Затем через ребра вставляются трубки. Затем трубы расширяются, образуя надежное соединение внутри пакета ребер и максимизируя передачу тепла между трубками и ребрами. Это может быть достигнуто либо механическим способом, либо с использованием воды под давлением.
Преимущества
1. Разнообразие материалов: ребра пластинчато-ребристых теплообменников могут быть изготовлены из любого количества материалов. Некоторыми популярными примерами являются медь, алюминий, углеродистая сталь и нержавеющая сталь, а такие материалы, как медь-никель, менее распространены, но не являются чем-то необычным.
2. Разнообразие возможностей конфигурации поверхности ребер. Ребра могут быть изготовлены с использованием различных рисунков и улучшений, которые, помимо других функций, повышают турбулентность воздуха или облегчают очистку змеевика. Некоторые популярные поверхности плавников:
Плоский плавник
Гофрированный плавник
Синусоидальный плавник
Поднятый копье-плавник
Решетчатый плавник
3. Характеристики теплопередачи: змеевики с пластинчатыми ребрами могут обеспечить лучший коэффициент теплопередачи на стороне воздуха, чем тот, который обеспечивается спиральными ребрами, из-за большей площади вторичной поверхности, а это означает, что энергия передается через змеевик более эффективно.
4. Изменчивость плотности ребер. Конструкция пластинчато-ребристых теплообменников позволяет использовать широкий диапазон плотностей ребер с типичным диапазоном от 1 до 25 FPI. Змеевики со стандартными спиральными ребрами, как правило, более ограничены в этой области: типичным диапазоном является от 4 до 13 FPI, но некоторые спиральные ребра с очень низкой высотой ребер могут достичь гораздо большего FPI.
Спиральный плавник
Спиральные ребра, также называемые спиральными ребрами, по сути представляют собой ребра в форме спирали, обернутые вокруг трубки. В отличие от конструкций пластинчатых ребер, в которых несколько трубок проходят через общее ребро, в спирально-обернутых ребрах каждая трубка окружена спиральными ребрами по всей длине.
Преимущества
1. Возможность легкой замены. В отличие от конструкций с пластинчатыми ребрами, в которых снятие и замена отдельных компонентов может быть менее экономичным, чем замена всей катушки, некоторые конструкции со спиральной намоткой позволяют легко заменять трубки в случае повреждения одной из них.
2. Очень хороший контакт и соединение ребра с трубкой (особенно при использовании метода встроенного ребра): существует несколько различных методов изготовления спирально обернутой оребренной трубы. Метод встроенных ребер обеспечивает наилучшее соединение ребра с трубкой и может использоваться при более высоких температурах, тогда как варианты с краевой намоткой и L-образной опорой лучше подходят для применений с более низкими температурами.
• Краевая намотка – полоска материала ребер наматывается на трубку перпендикулярно, образуя непрерывное спиральное ребро по длине трубки. Ребро и трубка соединены натяжением.
• Наматываемая или L-образная ножка – полоска материала ребер надевается на трубку таким образом, что часть полосы ребра сгибается на 90° и ложится параллельно трубке, образуя «ножку». Эта ножка увеличивает площадь контакта ребра с трубкой, обеспечивая дополнительную теплопередачу. Этот метод также основан на натяжении связи.
• Закладной: Для этого метода на поверхности трубки проделывается канавка, и в канавку наматывается ребристая полоса. Края канавки отодвигаются вниз по краю ребра, чтобы зафиксировать ребро на месте. Этот метод позволяет материалу трубки сцепляться с ребром, и эта связь сохраняется даже при высоких температурах.
3. Больше вариантов материалов при высоких температурах. Для применений, в которых температура воздуха составляет от 400 до 700 ° F, можно использовать спирально навитые ребра из алюминия и стали, тогда как для работы при таких температурах теплообменники пластинчатых ребер должны быть изготовлены с использованием стальных ребер и трубок.
