1. Qu’est-ce qu’un faisceau de tubes à ailettes ?

Le faisceau de tubes à ailettes composé de plusieurs tubes à ailettes disposés selon certaines règles est appelé faisceau de tubes à ailettes. Un échangeur de chaleur à tubes à ailettes peut être composé d’un ou plusieurs faisceaux de tubes à ailettes.

2. Quelle est la composition du faisceau de tubes à ailettes ?

Tube à ailettes (tubes multiples) : élément de base du transfert de chaleur.

Boîte tubulaire (collecteur) ou plaque tubulaire : l’en-tête, le coude ou la plaque d’acier reliant les deux extrémités du tube à ailettes.

Lorsque le tube à ailettes est connecté à la plaque de tête ou à la plaque tubulaire, l’espacement entre les tubes à ailettes est fixe et la boîte à tubes forme un canal d’écoulement continu pour le fluide dans le tube. Cadre : soutenez et fixez l’ensemble du faisceau de tubes à ailettes.

3. Arrangement de faisceaux de tubes à ailettes ?

Dans un faisceau de tubes à ailettes, le choix de la disposition des tubes à ailettes est crucial. Il existe deux types d’arrangement : décalé et séquentiel. La disposition dite décalée fait référence à la disposition transversale des tuyaux dans le sens du flux d’air, tandis que la disposition en ligne fait référence à la disposition séquentielle des tuyaux dans le sens du flux d’air.

La figure suivante indique que les tubes à ailettes avec différentes structures d’ailettes, tels que les ailettes rectangulaires ou les ailettes à plaques intégrées (également appelées ailettes à plaques), peuvent également être divisés en quinconce et en ligne.

La flèche de la figure représente le sens d’écoulement du fluide à l’extérieur du tuyau, S1 représente l’espacement transversal des tuyaux et S2 représente l’espacement longitudinal des tuyaux.

Avantages et inconvénients de l’arrangement en ligne et en quinconce :

Disposition séquentielle : lorsque le fluide circule à l’extérieur du tuyau, la perturbation est faible et le coefficient de transfert de chaleur est faible, mais l’avantage est que la résistance est faible.

Rangée transversale : lorsque le fluide s’écoule à l’extérieur du tuyau, il est soumis à de grandes perturbations et à un coefficient de transfert de chaleur élevé, mais l’inconvénient est que la résistance est grande. Lorsqu’il n’y a pas de restriction stricte sur la chute de résistance, la disposition décalée doit être préférée ; Lorsque la chute de résistance requise est très faible, le schéma de disposition séquentielle doit être sélectionné.

4. Forme structurelle du collecteur de tubes à ailettes

Si la forme de disposition des faisceaux de tubes à ailettes (en séquence ou en quinconce, et la sélection de l’espacement des tubes) est principalement déterminée en tenant compte des exigences de transfert de chaleur du fluide à l’extérieur du tube, alors la forme et la structure de la boîte à tubes sont principalement basées sur les exigences de pression et de transfert de chaleur du fluide à l’intérieur du tube.

En règle générale, les principes suivants doivent être respectés :

(1) Si la pression du fluide dans le tuyau est relativement élevée, le tuyau rond de grand diamètre est généralement choisi comme collecteur de tuyau. Par exemple, dans les applications de chaudière, presque tous utilisent des tubes circulaires comme boîtes à tubes/collecteurs de tubes.

(2) Dans l’application du refroidisseur d’air, le collecteur de tube carré est préféré.

Le collecteur de tube carré présente l’avantage de pouvoir connecter plusieurs rangées de tubes à ailettes en même temps. Lorsqu’il y a de la condensation de vapeur dans le tuyau, un grand espace de vapeur est nécessaire et il est nécessaire de connecter un collecteur de tube avec plusieurs rangées de tuyaux.

(3) Lorsque la différence de température entre l’entrée et la sortie du fluide dans le tuyau est importante, la boîte de tuyaux peut être déformée en raison de la dilatation thermique différente du banc de tuyaux. Dans ce cas, il convient d’utiliser la boîte de tuyau de type décomposition.

(4) À l’exception de la première et de la dernière rangée de faisceaux de tubes, qui doivent être reliées par des boîtes de tuyaux correspondantes, les autres rangées doivent être reliées une à une par des coudes.

Faisceau de tubes à ailettes