¿Cómo elegir el tubo con aletas para el intercambiador de calor?

Un intercambiador de calor consiste en procesar un fluido y transferir calor a otro fluido. Por lo tanto, el uso de tubos con aletas como elementos de transferencia de calor en el diseño de un intercambiador de calor depende del tamaño relativo de los coeficientes de transferencia de calor superficiales de los dos fluidos.

(1) Si los coeficientes de transferencia de calor en ambos lados del tubo difieren mucho, se deben instalar aletas en el lado con coeficientes de transferencia de calor pequeños.

Cuando el coeficiente de transferencia de calor superficial del fluido dentro y fuera del tubo difiere mucho, el fluido con el coeficiente de transferencia de calor superficial más pequeño debe fluir fuera del tubo y se deben instalar tubos con aletas fuera del tubo para fortalecer el proceso de transferencia de calor por convección.

Ejemplo 1: El economizador de la caldera, con agua fluyendo por la tubería y gases de combustión saliendo de la tubería, debe utilizar aletas en el lado de los gases de combustión.

Ejemplo 2: Para el enfriador de aire, el líquido fluye en el tubo, el aire sale del tubo y se deben agregar aletas en el lado del aire.

Ejemplo 3: Para el generador de vapor, el agua hierve en el tubo, los gases de combustión fluyen fuera del tubo y se deben agregar aletas al lado de los gases de combustión. Cabe señalar que el lado con un coeficiente de transferencia de calor pequeño debe colocarse fuera del tubo tanto como sea posible durante el diseño para facilitar la instalación de las aletas.

(2) Si el coeficiente de transferencia de calor en ambos lados del tubo es muy pequeño, se deben instalar aletas en ambos lados al mismo tiempo para mejorar la transferencia de calor. Si hay dificultades estructurales, no se pueden agregar aletas en ambos lados. En este caso, si sólo se añade un lado de las aletas, no habrá ningún efecto evidente sobre el aumento de la transferencia de calor.

Cuando el coeficiente de transferencia de calor de la superficie del fluido dentro y fuera del tubo es muy pequeño, para mejorar la transferencia de calor y aumentar el coeficiente de transferencia de calor, se deben reforzar ambos lados. En este momento, se pueden instalar aletas fuera del tubo y se pueden usar varios spoilers dentro del tubo. o aletas bajas para refuerzo.

Ejemplo 1: El precalentador de aire tubular tradicional utiliza aire dentro del tubo y gases de combustión fuera del tubo. Debido a que se trata de transferencia de calor de gas a gas, el coeficiente de transferencia de calor en ambos lados es muy bajo y es difícil agregar aletas en el tubo, por lo que el tubo debe agotarse.

Ejemplo 2: Aunque el precalentador de aire del tubo de calor todavía se calienta con los gases de combustión, los gases de combustión y el aire fluyen fuera de la tubería, por lo que el lado de los gases de combustión y el lado del aire pueden usar convenientemente tubos con aletas, lo que aumenta en gran medida la transferencia de calor.

(3) Si los coeficientes de transferencia de calor en ambos lados del tubo son grandes, no es necesario utilizar tubos con aletas.

Ejemplo 1: Cuando el intercambiador de calor agua/agua utiliza agua caliente para calentar agua fría, los coeficientes de transferencia de calor en ambos lados son lo suficientemente altos, por lo que no es necesario utilizar tubos con aletas. Sin embargo, para mejorar aún más la transferencia de calor, se pueden utilizar tubos roscados o tubos corrugados en lugar de tubos lisos.

Ejemplo 2: Para el condensador de la central eléctrica, la condensación del vapor de agua está fuera de la tubería y el agua fluye dentro de la tubería. Los coeficientes de transferencia de calor en ambos lados son muy altos y, en general, no se requieren tubos con aletas .