¿Qué es el intercambiador de calor con tubo de aletas internas?

El intercambiador de calor de tipo tubo con aletas internas se utiliza ampliamente en diversas industrias, como la petrolera, química, metalúrgica y de energía eléctrica, debido a su estructura simple, fácil fabricación, amplia gama de materiales y adaptabilidad. Sirve como principal intercambiador de calor en la producción industrial. Sin embargo, los intercambiadores de calor de tubos metálicos actuales tienen limitaciones en cuanto a eficiencia de transferencia de calor, área de transferencia de calor y capacidad. Su coeficiente global de transferencia de calor no es alto.

Los intercambiadores de calor de tubos gas-gas convencionales tienen un bajo coeficiente de transferencia de calor integrado, que normalmente oscila entre 15 y 20 W/m²·°C. Mientras tanto, el coeficiente de transferencia de calor para los intercambiadores de calor de tipo tubular con aletas oscila entre 30 y 35 W/m²·°C. Para superar las limitaciones de los intercambiadores de calor de tubos convencionales, ha surgido el concepto de intercambiadores de calor de tubos con aletas. Entre ellos, el intercambiador de calor de tubos internos con aletas ha mostrado resultados prometedores y se ha implementado con éxito en diversas industrias.

2.1 Intercambiador de calor de tubos con aletas internas

Las características clave de los innovadores intercambiadores de calor de tubos con aletas internos incluyen:

1. Transferencia de calor mejorada al ampliar la superficie del intercambiador de calor dentro de los tubos. Las aletas longitudinales rectas aumentan el coeficiente de transferencia de calor aproximadamente de 3 a 4 veces en comparación con los tubos lisos.

2. Las aletas se sueldan al tubo mediante un proceso de soldadura de alta eficiencia, lo que da como resultado una tasa de soldadura del 100%. Este proceso de soldadura es similar al utilizado en los intercambiadores de calor de tipo tubular en general.

3. En comparación con los intercambiadores de calor de tubos convencionales, los intercambiadores de calor de tubos con aletas internos ofrecen las siguientes ventajas:

   (a) Coeficiente de transferencia de calor mejorado para el intercambio de gases. Los tubos con aletas logran una proporción de aletas a tubos de 4 a 6, lo que conduce a una mejora significativa en la transferencia de calor dentro de los tubos.

   (b) Mayor capacidad de transferencia de calor. El coeficiente de transferencia de calor de los tubos con aletas es aproximadamente A - A²/α, donde A representa el coeficiente general de transferencia de calor y α denota el coeficiente de transferencia de calor en los tubos.

   (c) Transferencia de calor mejorada con mayor temperatura de la pared del tubo. A medida que aumenta el coeficiente de transferencia de calor (A), la diferencia de temperatura (ΔT) entre la pared del tubo y el fluido también mejora, lo que resulta en un mejor rendimiento de transferencia de calor.

   (d) Estructura compacta. El coeficiente de transferencia de calor mejorado reduce el área de intercambio de calor requerida, lo que lleva a una reducción en el volumen total del intercambiador de calor.

2.2 Aplicaciones de los intercambiadores de calor de tubos con aletas internas

Hemos aplicado con éxito intercambiadores de calor de tubos con aletas internas en el sobrecalentador de vapor del proyecto de utilización de calor residual de Shougang. Esta aplicación demostró el alto coeficiente de transferencia de calor y el rendimiento superior de la transferencia de calor mejorada. Los resultados obtenidos durante la producción fueron altamente satisfactorios.

2.3 Perspectivas de los intercambiadores de calor de tubos internos con aletas

Desde el desarrollo de los intercambiadores de calor de tubos internos con aletas en junio de 2000, han demostrado un gran potencial para aplicaciones en las industrias de calefacción, generación de energía, petróleo, química y otras. En los hornos industriales, el uso de estos intercambiadores de calor mejora la temperatura de combustión, mejora la eficiencia térmica y reduce el consumo de energía. En consecuencia, los precalentadores de aire encuentran una amplia utilidad.

Los intercambiadores de calor de tubos con aletas internos pueden soportar altas temperaturas del aire, especialmente en condiciones de temperatura elevada. Por ejemplo, cuando la temperatura de los gases de combustión alcanza los 320°C, la temperatura del aire puede alcanzar los 420°C y la temperatura de la pared del tubo puede llegar hasta los 570°C. En tales escenarios, los tubos de aletas interiores hechos de acero al carbono pueden manejar eficazmente los diferenciales de temperatura, mejorando así el rendimiento de los intercambiadores de calor en diversas condiciones operativas.

3. Conclusión para el intercambiador de calor de tubos con aletas internas

El intercambiador de calor de tubos con aletas internas representa un intercambiador de calor altamente eficiente desarrollado en el país. Su amplia aplicabilidad en industrias como la metalúrgica, la energía eléctrica, el petróleo y la química la convierten en una tecnología prometedora.

Tubo interno con aletas para intercambiador de calor.