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Comment sélectionner des ailettes pour les échangeurs de chaleur à vapeur ?
Comment sélectionner des ailettes pour les échangeurs de chaleur à vapeur ?
Les ailettes des échangeurs de chaleur à vapeur sont conçues pour améliorer l’efficacité du transfert de chaleur. Généralement, des ailettes sont ajoutées à la surface des tubes déchange thermique pour augmenter la surface externe (ou interne), améliorant ainsi lefficacité du transfert de chaleur. Ce type de tube déchange thermique est communément appelé tubes à ailettes.
Ailettes déchangeur de chaleur à vapeur monométallique :
Ces ailettes sont fabriquées par laminage dun seul tube daluminium ou de cuivre. Ils possèdent une résistance élevée, une résistance aux chocs thermiques et mécaniques, de bonnes propriétés de dilatation thermique et éliminent le problème de résistance thermique de contact. Cela améliore considérablement les performances de transfert de chaleur des tubes à ailettes et permet une augmentation substantielle de la surface déchange thermique effective. La hauteur des ailettes des échangeurs de chaleur à vapeur peut varier de 1 à 2 mm, adaptée aux diamètres de tubes en acier allant de φ19 à φ30 mm, à un espacement des ailettes compris entre 1,2 et 2,5 mm et aux matériaux comprenant lacier, le cuivre et lacier inoxydable. Actuellement, notre usine produit des ailettes pour échangeurs de chaleur à vapeur de deux types principaux : des ailettes en aluminium et des ailettes en acier inoxydable.
Ailerons bimétalliques :
Ces ailettes sont composées de deux matériaux métalliques différents (tels que lacier et le cuivre) et sont laminées à froid sur des machines spécialisées. Cette conception surmonte les limites de soudage de laluminium avec dautres métaux et est également connue sous le nom dailettes composites acier-aluminium, dailettes composites cuivre-aluminium ou dailettes roulées. Les ailettes bimétalliques utilisent la résistance à la pression du tube de base et le transfert de chaleur efficace de laluminium, mettant en valeur les caractéristiques des deux matériaux dans le processus de fabrication. Ils offrent des avantages non comparables aux autres types de tubes à ailettes.
1. Léger : Laluminium a la densité la plus faible parmi les métaux non ferreux et ferreux couramment utilisés, ce qui rend les ailerons fabriqués avec lui légers.
2. Performances de transfert de chaleur élevées : avec une conductivité thermique denviron 211,9, laluminium est plus rentable que largent-cuivre. Les objets ayant une bonne conductivité thermique ont tendance à absorber et à dissiper la chaleur rapidement.
3. Faible résistance à l’air : La surface lisse des ailettes bimétalliques de l’échangeur thermique à vapeur réduit la résistance à l’air. Lair peut facilement pénétrer dans les espaces entre les ailettes.
4. Faible résistance thermique de contact : Lexpérience pratique démontre que les ailettes bimétalliques présentent une résistance thermique de contact presque nulle dans des environnements de travail inférieurs à 210 degrés Celsius, garantissant un transfert de chaleur efficace.
Notre société peut fabriquer des ailettes déchangeur de chaleur à vapeur de différentes manières sur le tube de base, notamment des ailettes hélicoïdales, en ligne, soudées et roulées.
Ailerons à faible filetage :
Ce sont des tubes déchange thermique efficaces formés en faisant rouler des fils sur la surface extérieure de tubes déchange thermique ordinaires. En règle générale, les ailettes à faible filetage sont des ailettes monométalliques constituées de matériaux tels que le cuivre, laluminium, lacier ou lacier inoxydable. Les ailettes sont directement traitées sur un tube déchange thermique, laissant une certaine épaisseur pour supporter la pression. La hauteur des ailerons varie de 1,5 à 3 et la distance en spirale est comprise entre 1,2 et 2,2.
Ailerons à filetage élevé :
Ces ailerons ont un rapport aileron/tube élevé.
Ailettes filetées extrudées (laminées) :
Le matériau du tube de base comprend de lacier au carbone, de lacier inoxydable, etc., tandis que les ailettes sont des tubes en aluminium extrudé. Ces ailettes sont formées en enroulant les tubes en aluminium et les tubes de base ensemble sur une machine spécialisée, surpassant les tubes soudés, les tubes manchonnés, les tubes hélicoïdaux et les tubes lisses dans tous les indicateurs de performance. Ils sont largement utilisés dans divers domaines tels que le pétrole, les machines chimiques et les processus de séchage et de refroidissement, offrant des avantages tels quune faible résistance thermique, dexcellentes performances de transfert de chaleur, une résistance élevée, une faible perte de débit, une forte résistance à la corrosion et une longue durée de vie. Les dimensions du tube de base peuvent varier de φ16 à φ32 en acier au carbone ou en acier inoxydable, ou en tubes non standard, et les dimensions des tubes à ailettes peuvent être personnalisées selon les exigences du client. Les dimensions standard incluent une hauteur daileron denviron 15 mm, une épaisseur daileron de 0,3 à 0,35 mm, un espacement des ailettes denviron 3 mm, sans limitation de longueur.
Lorsque les ailettes sont enracinées sur la surface lisse du tube, la chaleur est transférée de la racine des ailettes vers lextérieur lorsque la chaleur se déplace de lintérieur du tube vers lextérieur. Simultanément, la chaleur est continuellement transférée au fluide environnant par échange de chaleur par convection, entraînant une diminution progressive de la température des ailettes le long de la hauteur. À mesure que la température des ailettes diminue le long de la hauteur, la différence de température entre lailette et le fluide environnant se rétrécit progressivement et lefficacité de léchange thermique par unité de surface diminue. Plus les ailettes sont hautes, plus la contribution de la surface accrue à l’efficacité de l’échange thermique est faible.
Pour les tubes à ailettes soudés à haute fréquence couramment utilisés en ingénierie, lorsque la hauteur des ailettes est de 15 mm, lefficacité des ailettes est denviron 0,8. Cependant, avec une hauteur d’aileron de 20 mm, l’efficacité des ailerons chute à environ 0,7. Cela indique que le choix dune hauteur daileron de 15 mm est approprié, et quil convient de faire preuve de prudence lors de la sélection de hauteurs daileron supérieures à 20 mm en raison dune efficacité daileron nettement inférieure, ce qui les rend généralement inadaptées. Pour les ailettes en aluminium utilisées dans les refroidisseurs dair, avec une conductivité thermique élevée par rapport à lacier au carbone, une augmentation de la hauteur des ailettes à 22-25 mm est acceptable.
Choisir un pas plus petit peut effectivement augmenter le rapport aileron/tube. Cependant, lors du choix du terrain, il faut faire preuve de prudence, en tenant compte de facteurs tels que la nature du gaz circulant et la possibilité daccumulation de cendres. On peut la diviser en trois situations :
1. Accumulation importante de cendres :
Dans les cas où laccumulation de cendres est particulièrement importante, comme dans les gaz déchappement des fours électriques des aciéries, des convertisseurs et de certains fours industriels à forte teneur en cendres, il est nécessaire de sélectionner un pas dailettes important, par exemple supérieur à 10 mm. Cela devrait être complété par une conception raisonnable d’élimination des cendres et par l’utilisation de souffleurs de cendres.
2. Accumulation modérée de cendres :
Dans les cas où laccumulation de cendres nest peut-être pas importante mais nécessite néanmoins une attention particulière, comme dans les gaz déchappement des chaudières de centrales électriques et des chaudières industrielles, un pas dailettes denviron 8 mm convient, mais il doit être accompagné dun schéma de conception avec élimination automatique des cendres. capacités.
3. Accumulation de cendres nulle ou minime :
Dans les situations où il ny a pas daccumulation de cendres ou seulement une accumulation minime, comme dans le cas des gaz déchappement dun équipement au gaz naturel ou dun refroidisseur dair, un pas dailettes de 4 à 6 mm est acceptable. Pour les refroidisseurs dair en aluminium, le pas des ailettes est souvent denviron 3 mm.
Le choix de l’épaisseur des ailettes tient principalement compte de la corrosivité et de l’abrasion du gaz en circulation. Pour les situations de corrosion et dabrasion sévères, des ailettes plus épaisses peuvent être sélectionnées.
