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¿Cuál es el principio de transferencia de calor de la tubería de aleta?
Principio de transferencia de calor del tubo de aleta
En muchos casos, en un intercambiador de calor compuesto de tubos circulares regulares, los coeficientes de transferencia de calor para el fluido fuera del tubo y el fluido dentro del tubo no son los mismos. El coeficiente de transferencia de calor se refiere a la cantidad de calor transferido por unidad de área para una diferencia de temperatura unitaria (diferencia de temperatura entre el fluido y la pared). Representa la capacidad de transferencia de calor entre el fluido y la pared. Por ejemplo:
- El coeficiente de transferencia de calor cuando el agua se condensa sobre una superficie es: 10.000 - 20.000 W/(m²·°C)
- El coeficiente de transferencia de calor cuando el agua hierve sobre una superficie es: 5.000 - 10.000 W/(m²·°C)
- El coeficiente de transferencia de calor cuando el agua fluye sobre una superficie es aproximadamente: 2.000 - 10.000 W/(m²·°C)
- El coeficiente de transferencia de calor cuando fluye aire o humo sobre una superficie es: 20 - 80 W/(m²·°C)
- El coeficiente de transferencia de calor durante la convección natural del aire es sólo: 5 - 10 W/(m²·°C)
Es evidente que existe una diferencia significativa en la capacidad de transferencia de calor entre el fluido y la pared.
Ahora, considere un escenario real de transferencia de calor: dentro de un tubo circular, fluye agua con un coeficiente de transferencia de calor de 5000 (---), mientras que fuera del tubo, fluye humo con un coeficiente de transferencia de calor de solo 50 (- --), una diferencia de 100 veces. Cuando se transfiere calor del interior del tubo al exterior, o del exterior al interior, ¿dónde se produce el "cuello de botella" o la "resistencia máxima" en el proceso de transferencia de calor? Por supuesto, está del lado del humo, ya que el coeficiente de transferencia de calor en el lado del humo es el más bajo, lo que limita el aumento de la transferencia de calor.
Aquí, tomemos un ejemplo de una serie de resistencias: en un circuito en serie que consta de múltiples resistencias, si una resistencia tiene una resistencia mucho mayor que las demás, esa resistencia será el "cuello de botella" para la corriente, y sólo reduciendo la resistencia máxima se puede aumentar efectivamente la corriente que pasa a través del circuito en serie. El mismo principio se aplica al proceso de transferencia de calor mencionado anteriormente.
¿Cómo podemos aumentar la tasa de transferencia de calor en tubos circulares?
Uno de los métodos más eficaces es utilizar superficies extendidas en el exterior de los tubos, lo que se consigue fabricando tubos con aletas. Suponiendo que el área de superficie real de transferencia de calor de los tubos con aletas es varias veces mayor que la de los tubos lisos originales, aunque el coeficiente de transferencia de calor del humo sigue siendo bajo, el efecto de transferencia de calor reflejado en la superficie exterior de los tubos lisos aumentará significativamente. , mejorando así todo el proceso de transferencia de calor. En situaciones con una tasa total de transferencia de calor constante, esto reduce el consumo de metal del equipo y mejora su eficiencia económica.
