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¿Cómo seleccionar las aletas para intercambiadores de calor de vapor?
¿Cómo seleccionar las aletas para los intercambiadores de calor de vapor?
Las aletas de los intercambiadores de calor de vapor están diseñadas para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor. Normalmente, se añaden aletas a la superficie de los tubos de intercambio de calor para aumentar el área de la superficie exterior (o interior), mejorando así la eficiencia de la transferencia de calor. Este tipo de tubo de intercambio de calor se denomina comúnmente tubos con aletas.
Aletas del intercambiador de calor de vapor de un solo metal:
Estas aletas se fabrican laminando un único tubo de aluminio o cobre. Poseen alta resistencia, resistencia a choques térmicos y mecánicos, buenas propiedades de expansión térmica y eliminan el problema de la resistencia térmica de contacto. Esto mejora significativamente el rendimiento de transferencia de calor de los tubos con aletas y proporciona un aumento sustancial en el área de superficie efectiva de intercambio de calor. La altura de las aletas para los intercambiadores de calor de vapor puede variar de 1 a 2 mm, lo que es adecuado para diámetros de tubos de acero que varían de φ19 a φ30 mm, espaciado de aletas entre 1,2 y 2,5 mm, y los materiales incluyen acero, cobre y acero inoxidable. Actualmente, nuestra fábrica produce aletas para intercambiadores de calor de vapor en dos tipos principales: aletas de aluminio y aletas de acero inoxidable.
Aletas Bimetálicas:
Estas aletas están compuestas de dos materiales metálicos diferentes (como acero y cobre) y se laminan en frío para darles forma en máquinas especializadas. Este diseño supera las limitaciones de soldadura del aluminio con otros metales y también se conoce como aletas compuestas de acero y aluminio, aletas compuestas de cobre y aluminio o aletas laminadas. Las aletas bimetálicas aprovechan la resistencia a la presión del tubo base y la eficiente transferencia de calor del aluminio, resaltando las características de ambos materiales en el proceso de fabricación. Ofrecen ventajas no comparables con otros tipos de tubos con aletas.
1. Ligero: El aluminio tiene la densidad más baja entre los metales ferrosos y no ferrosos de uso común, lo que hace que las aletas fabricadas con él sean livianas.
2. Alto rendimiento de transferencia de calor: con una conductividad térmica de aproximadamente 211,9, el aluminio es más rentable que la plata y el cobre. Los objetos con buena conductividad térmica tienden a absorber y disipar el calor rápidamente.
3. Baja resistencia al aire: La superficie lisa de las aletas del intercambiador de calor de vapor bimetálico reduce la resistencia al aire. El aire puede penetrar fácilmente en los espacios entre las aletas.
4. Baja resistencia térmica de contacto: la experiencia práctica demuestra que las aletas bimetálicas exhiben una resistencia térmica de contacto casi nula en entornos de trabajo por debajo de 210 grados Celsius, lo que garantiza una transferencia de calor eficiente.
Nuestra empresa puede fabricar aletas para intercambiadores de calor de vapor de diferentes maneras en el tubo base, incluidas aletas helicoidales, en línea, soldadas y laminadas.
Aletas de rosca baja:
Estos son tubos de intercambio de calor eficientes formados por hilos rodantes en la superficie exterior de los tubos de intercambio de calor comunes. Normalmente, las aletas de rosca baja son aletas de un solo metal hechas de materiales como cobre, aluminio, acero o acero inoxidable. Las aletas se procesan directamente en un tubo de intercambio de calor, dejando un cierto espesor para soportar la presión. La altura de las aletas oscila entre 1,5 y 3, y la distancia en espiral entre 1,2 y 2,2.
Aletas de hilo alto:
Estas aletas tienen una alta relación aleta-tubo.
Aletas de rosca extruidas (laminadas):
El material del tubo base incluye acero al carbono, acero inoxidable, etc., mientras que las aletas son tubos de aluminio extruido. Estas aletas se forman enrollando los tubos de aluminio y los tubos base juntos en una máquina especializada, superando a los tubos soldados, tubos con mangas, tubos helicoidales y tubos lisos en todos los indicadores de rendimiento. Se utilizan ampliamente en diversos campos, como petróleo, maquinaria química y procesos de secado y enfriamiento, y ofrecen ventajas como baja resistencia térmica, excelente rendimiento de transferencia de calor, alta resistencia, baja pérdida de flujo, fuerte resistencia a la corrosión y larga vida útil. Las dimensiones del tubo base pueden variar desde φ16 a φ32, tubos de acero al carbono o acero inoxidable, o tubos no estándar, y las dimensiones del tubo con aletas se pueden personalizar según los requisitos del cliente. Las dimensiones estándar incluyen una altura de aleta de aproximadamente 15 mm, un grosor de aleta de 0,3 a 0,35 mm y un espacio entre aletas de alrededor de 3 mm, sin limitaciones de longitud.
Cuando las aletas están enraizadas en la superficie lisa del tubo, el calor se transferirá desde la raíz de las aletas hacia el exterior a medida que el calor viaja desde el interior del tubo hacia el exterior. Al mismo tiempo, el calor se transfiere continuamente al fluido circundante a través del intercambio de calor convectivo, lo que resulta en una disminución gradual de la temperatura de las aletas a lo largo de la altura. A medida que la temperatura de la aleta disminuye a lo largo de la altura, la diferencia de temperatura entre la aleta y el fluido circundante se estrecha gradualmente y la efectividad del intercambio de calor por unidad de área disminuye. Cuanto más altas sean las aletas, menor será la contribución del área aumentada a la efectividad del intercambio de calor.
Para los tubos con aletas soldados por alta frecuencia comúnmente utilizados en ingeniería, cuando la altura de la aleta es de 15 mm, la eficiencia de la aleta es de alrededor de 0,8. Sin embargo, con una altura de aleta de 20 mm, la eficiencia de la aleta cae a aproximadamente 0,7. Esto indica que elegir una altura de aleta de 15 mm es apropiado y se debe tener precaución al seleccionar alturas de aleta superiores a 20 mm debido a que la eficiencia de las aletas es significativamente menor, lo que las hace generalmente inadecuadas. Para las aletas de aluminio utilizadas en enfriadores de aire, con una alta conductividad térmica del aluminio en comparación con el acero al carbono, es aceptable un aumento de la altura de las aletas a 22-25 mm.
Elegir un paso más pequeño puede aumentar efectivamente la relación aleta-tubo. Sin embargo, al seleccionar el paso, es necesario tener precaución, teniendo en cuenta factores como la naturaleza del gas que fluye y la posibilidad de acumulación de cenizas. Se puede dividir en tres situaciones:
1. Acumulación severa de cenizas:
En los casos en los que la acumulación de cenizas es particularmente severa, como en el escape de hornos eléctricos de acerías, convertidores y algunos hornos industriales con alto contenido de cenizas, es necesario seleccionar un paso de aleta grande, por ejemplo, superior a 10 mm. Esto debería complementarse con un diseño razonable de eliminación de cenizas y el uso de sopladores de cenizas.
2. Acumulación moderada de cenizas:
En los casos en los que la acumulación de cenizas puede no ser grave pero aun así requiere atención, como en el escape de calderas de centrales eléctricas y calderas industriales, un paso de aleta de alrededor de 8 mm es adecuado, pero debe ir acompañado de un esquema de diseño con eliminación automática de cenizas. capacidades.
3. Acumulación mínima o nula de cenizas:
En situaciones donde no hay acumulación de cenizas o solo hay una acumulación mínima, como el escape de equipos de gas natural o enfriadores de aire, es aceptable un paso de aletas de 4 a 6 mm. En el caso de los enfriadores de aire de aluminio, el paso de las aletas suele ser de unos 3 mm.
La elección del espesor de las aletas considera principalmente la corrosividad y abrasión del gas que fluye. Para situaciones con corrosión y abrasión severas, se pueden seleccionar aletas más gruesas.
