ASTM SA210 Gr A1 Tubos longitudinais de barbatana com barbatana de aço carbono
O tubo longitudinal com nadadeiras é uma espécie de elemento de transferência de calor de alta eficiência,que é obtido por solda de forma próxima ou por formação integrada de barbatanas finas de metal ao longo da direcção axial na superfície exterior de um tubo base metálico (como o aço)O seu valor principal reside na expansão da área de transferência de calor fora do tubo de várias vezes a dezenas de vezes (a relação das barbatanas pode chegar a 5~20 vezes).
Esta concepção estrutural resolve especificamente o problema do gargalo de eficiência da troca de calor entre gás (como ar, gases de combustão) e fluido no tubo (água, vapor, refrigerante, etc.).Devido ao coeficiente de transferência de calor extremamente baixo no lado do gás, torna-se frequentemente o fator dominante na resistência térmica do sistema; a barbatana penetra profundamente na camada de fronteira do gás, estendendo a superfície de transferência de calor,e utiliza o efeito de perturbação da borda da barbatana no fluxo de ar para reduzir significativamente a resistência térmica do lado do gás, de modo que a eficiência global de transferência de calor pode ser aumentada em 2 ~ 10 vezes em comparação com o tubo nu.
A fabricação confiável é a chave para alcançar o seu desempenho, que depende principalmente de processos como a soldagem de resistência de alta frequência, extrusão integral (como tubo de alumínio) ou solda. These processes ensure that the connection interface between the fin and the base tube has high thermal conductivity (reducing contact thermal resistance) and sufficient mechanical strength to withstand thermal stress and vibration under working conditions.
Quando se desenham tubos de barbatanas longitudinais, é necessário otimizar os parâmetros das barbatanas (altura, espessura,espaçamento) para encontrar um equilíbrio entre maximizar o desempenho de transferência de calor e controlar a resistência do fluxo de gás (caída de pressão)- ao mesmo tempo, é necessário ter em conta tanto a selecção dos materiais como as condições especiais de trabalho,como a seleção de materiais resistentes à corrosão (como aço ND ou revestimento) em ambientes propensos à corrosão por ponto de orvalho, como gases de combustão contendo enxofre, tendo em conta a resistência anti-aspersão em gases empoeirados (como a utilização de espaçamento entre barbatanas maior), e assegurando a fiabilidade estrutural em condições de vibração.
Com base na sua excelente melhoria da transferência de calor do lado do gás e compacidade,Os tubos com nadadeiras longitudinais são amplamente utilizados em vários cenários dominados pela troca de calor gás-líquido e com elevados requisitos de espaço ou eficiênciaAplicações típicas incluem: equipamento de recuperação de calor residual (economizador, pré-aquecedor de ar) em sistemas de caldeiras, refrigeradores/aquecedores de gás de processo na indústria petroquímica,Evaporadores/condensadores em sistemas de refrigeraçãoÉ uma tecnologia fundamental para alcançar equipamentos compactos e uma utilização eficiente da energia.
Relação entre a direção da barbatana e o fluxo de ar
| TÍPO |
Direcção das barbatanas |
Direção do fluxo de ar |
Mecanismo de convecção |
| Tubos de barbatanas longitudinais |
As barbatanas são paralelas ao eixo do tubo |
Fluxo de gás paralelo às barbatanas |
Fluxo de ar ao longo do comprimento das barbatanas, com fraca perturbação |
| Tubos de barbatanas horizontais |
As barbatanas são perpendiculares ao eixo do tubo (espiral/anular) |
Fluxos de gás perpendiculares às barbatanas |
O fluxo de ar é forçado a girar/perturbado pelas barbatanas, causando fortes perturbações |
Comparação de desempenho de transferência de calor e resistência
| Características |
Tubos de barbatanas longitudinais |
Tubos de barbatanas horizontais |
| Coeficiente de transferência de calor |
Médio (fraca perturbação do fluxo de ar) |
Mais alto (tortilha destrói camada de fronteira) |
| Área de transferência de calor |
Relação das barbatanas 5~20 vezes |
Relação das barbatanas 10~30 vezes (pode ser superior) |
| Resistência do fluxo de ar |
Inferior (canal de fluxo reto) |
Significativamente superior (consumo de energia do redemoinho) |
| Acúmulo anti-polvo |
Excelente (o canal recto não é fácil de ser bloqueado pela poeira) |
Preconceito (o sulco espiral é facilmente bloqueado pela poeira) |
Aplicação
Energia e energia
Caldeira economizadora, pré-aquecedor de ar, caldeira de calor residual de turbina a gás
Petroquímica
Aquecedor/resfriador de gás de processo, condensador do produto de reação, refrigeração de óleo lubrificante
HVAC e refrigeração
Condensador de evaporação, bobina do arrefecedor de ar, bomba de calor exterior
Recuperação de calor dos resíduos industriais
Equipamento de secagem, fornos de cerâmica, fornos de fusão de vidro Utilização de calor residual dos gases de combustão
Máquinas e aparelhos de transporte
De potência não superior a 1000 W
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