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Tubo espiral aleta | tubos de aletas espirales integrales
Tubo con aletas en espiral
El tubo con aletas en espiral es un elemento eficiente de transferencia de calor con aletas en forma de espiral. Su área de transferencia de calor es de varias a decenas de veces mayor que la de los tubos desnudos, lo que mejora la transferencia de calor, reduce la resistencia al flujo y disminuye el consumo de metal, mejorando así la economía y la confiabilidad operativa de los equipos de intercambio de calor. Los tubos con aletas en espiral se han utilizado ampliamente en diversas calderas. Existen varios métodos de fabricación de tubos con aletas en espiral utilizados en equipos de intercambio de calor, como calderas y recipientes a presión, incluidos tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia, tubos con aletas en espiral soldados y tubos con aletas en espiral integrales. Este artículo proporciona información detallada sobre los métodos de fabricación, los criterios de evaluación del rendimiento, las aplicaciones y las ventajas de los tubos integrales con aletas en espiral.
Tabla de contenidos para tubos con aletas en espiral
1. Introducción básica
2. Métodos de fabricación
3. Criterios de evaluación del desempeño
▪ Tasa de soldadura
▪ Resistencia a la tracción de la costura de soldadura
▪ Tratamiento térmico post-soldadura
▪ Efecto de transferencia de calor
▪ Vida útil
▪ Economía
4. Ventajas Tecnológicas
5. Desarrollo y Aplicaciones
6. perspectiva
Introducción básica a los tubos con aletas en espiral
Los tubos con aletas en espiral se han utilizado ampliamente en economizadores de calderas, precalentadores de aire y calderas de calor residual para recuperación de calor, así como en diversos equipos de intercambio de calor en industrias químicas y de recipientes a presión. Su aplicación en calderas varía desde pequeñas hasta grandes capacidades, y su uso está aumentando. Varias fábricas de fabricación especializadas en China pueden producir tubos con aletas en espiral soldados y soldados por alta frecuencia. El equipo y la tecnología para la producción de tubos con aletas en espiral se han desarrollado a nivel nacional y cumplen con estándares internacionales avanzados [2].
Ventajas de utilizar tubos con aletas:
1) Aumenta el área de transferencia de calor dentro del espacio efectivo, mejorando la eficiencia de la transferencia de calor.
2) Reduce el espacio que ocupa la superficie de transferencia de calor, por lo que es adecuada para calderas compactas.
3) Reduce los costos de los equipos y mejora la seguridad del equipo.
4) Reduce los costos operativos debido a la menor caída de presión en el lado del agua.
5) Aumenta la rigidez del tubo con aletas, mejorando la resistencia sísmica.
Métodos de fabricación de tubos con aletas en espiral
Se pueden emplear varios métodos para fabricar tubos con aletas en espiral. Los principales métodos de fabricación de tubos con aletas utilizados en equipos de intercambio de calor como calderas y recipientes a presión son los siguientes:
Tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia
Los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia introducen corriente eléctrica de alta frecuencia en los componentes soldados, generando calor de resistencia en la superficie de contacto y las áreas adyacentes. Este calor funde o semifunde la superficie de contacto de los componentes soldados. Luego se aplica presión a la superficie fundida o semifundida para completar el proceso de soldadura.
Tubos con aletas en espiral soldados
Los tubos con aletas en espiral soldados implican llenar los espacios entre los componentes soldados con un material de soldadura fuerte con un punto de fusión más bajo. Luego se eleva la temperatura de soldadura, lo que hace que el material de soldadura se derrita y humedezca las superficies de la junta sin derretir los componentes soldados. La unión de soldadura fuerte se forma mediante difusión capilar, completando la soldadura del tubo con aletas en espiral.
Tubos con aletas en espiral integrales
Los tubos integrales con aletas en espiral se fabrican sometiendo tubos de paredes gruesas (tubos en blanco) a calentamiento continuo de frecuencia media. Luego, los tubos se extruyen y perforan para formar aletas espirales integrales en un único proceso de conformación. Se ha patentado el último método de fabricación de aletas espirales integrales, desarrollado por una empresa nacional, junto con el equipo de fabricación propia para la fabricación de tubos de aletas integrales.
Criterios de evaluación del rendimiento para tubos con aletas en espiral
Los principales métodos de fabricación de tubos con aletas en espiral se dividen en tubos con aletas soldadas (soldadura de alta frecuencia, soldadura fuerte) y tubos con aletas en espiral integrales para comparar. A continuación se describen varios criterios de evaluación del desempeño:
Tasa de soldadura (también conocida como tasa de fusión)
La tasa de soldadura evalúa el ancho y la longitud total de la costura de la aleta. JB/T 6512-92, "Condiciones técnicas para la fabricación de tubos con aletas en espiral soldados por resistencia a alta frecuencia para calderas", especifica que la tasa de fusión en la dirección del ancho de la tira de acero no debe ser inferior al 80%. Aunque no se especifica la dirección longitudinal, se puede entender que es aceptable una tasa de no menos del 80% en toda la longitud de la aleta.
La longitud de la soldadura sin fusionar localmente no debe exceder el diámetro de la tubería y no debe ser superior a 50 mm. El número de puntos no fusionados por metro no debe exceder 2; de lo contrario, se requerirá soldadura adicional.
HG/T 3181-1989, "Tubos con aletas en espiral soldados por resistencia a alta frecuencia", estipula que la longitud total de la costura de soldadura real no debe ser inferior al 90% de la longitud total de la aleta, y el ancho promedio de la costura de soldadura no debe ser inferior al 80% del ancho de la aleta.
La tasa de soldadura para tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia puede alcanzar el 90% -95% en la práctica, mientras que la tasa de soldadura para tubos con aletas en espiral soldados es ligeramente mayor que la de la soldadura de alta frecuencia. Sin embargo, ambas velocidades de soldadura no son fáciles de inspeccionar.
Los tubos integrales con aletas en espiral, como su nombre indica, no tienen problemas de soldadura con las aletas y no es necesario inspeccionar la velocidad de soldadura.
Resistencia a la tracción de la costura de soldadura
JB/T 6512-92 especifica que la resistencia a la tracción de las muestras de soldadura no debe ser inferior a 196 MPa. HG/T 3181-92 no proporciona tales especificaciones.
Para los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia, la resistencia a la tracción de la soldadura producida por los fabricantes ha superado los 200 MPa y, en algunos casos, incluso supera los 300 MPa. La resistencia a la tracción de la soldadura en tubos con aletas en espiral soldados también puede cumplir generalmente este requisito.
Los tubos integrales con aletas en espiral, con aletas formadas mediante extrusión y laminado a altas temperaturas, no enfrentan el problema de la resistencia a la tracción de la costura soldada.
Posterior a la soldadura de tratamiento térmico
La zona afectada por el calor de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia es mínima. Las normas extranjeras especifican una zona afectada por el calor de menos de 0,8 mm, y algunos fabricantes nacionales miden una zona afectada por el calor de menos de 0,5 mm. Por lo tanto, algunas normas no especifican la necesidad de un tratamiento térmico posterior a la soldadura para tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia. JB/T 6512-92 estipula que se debe realizar un tratamiento térmico para aliviar la tensión después de la soldadura para los tubos con aletas en espiral de acero aleado.
El proceso de producción de tubos integrales con aletas en espiral implica la reextrusión y laminación del tubo original de paredes gruesas a altas temperaturas. Después de la extrusión y el laminado a alta temperatura, no es necesario un tratamiento térmico para aliviar la tensión.
Efecto de transferencia de calor
El efecto de transferencia de calor de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia es al menos cuatro veces mayor que el de los tubos desnudos. El efecto de transferencia de calor de los tubos con aletas dentadas es mejor que el de las aletas integrales. Sin embargo, cabe señalar que la tasa de soldadura de la costura aleta-tubo no es del 100%, como se especifica en las normas; solo se requiere que sea del 80% o más. Las partes no fundidas introducen resistencia térmica, lo que afecta el efecto de transferencia de calor.
Los tubos integrales con aletas en espiral tienen un 100% de contacto entre las aletas y el tubo madre. Además, la suave transición de la base de la aleta al tubo madre durante el conformado no solo aumenta la rigidez y la capacidad de soportar presión de las aletas sino que también facilita la transferencia de calor, logrando un efecto de transferencia de calor equivalente al 100% en teoría.
Vida de servicio
La vida útil de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia en el precalentador de aire de una caldera de calor residual está directamente relacionada con la resistencia a la tracción del cordón de soldadura. En el caso de una baja resistencia a la tracción de la costura de soldadura, la aleta se desprende fácilmente del tubo madre bajo la acción de la tensión, provocando fugas. Por lo tanto, la vida útil de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia es generalmente de 5 a 8 años. Algunos fabricantes han aumentado el ancho o el espesor de las aletas para mejorar la resistencia a la tracción de la costura de soldadura y extender la vida útil.
La vida útil de los tubos con aletas en espiral soldados es generalmente más corta que la de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia. La razón es que las uniones soldadas son más susceptibles a la fatiga térmica y el material de soldadura fuerte es sensible a la corrosión bajo tensión.
El tubo integral con aletas en espiral, formado por extrusión y laminado continuos, no tiene soldaduras y la tensión es uniforme. Por lo tanto, su vida útil es significativamente más larga que la de los tubos con aletas soldados y con soldadura fuerte, y la vida útil puede alcanzar de 10 a 20 años.
Economía
La economía de los tubos con aletas en espiral soldados por resistencia de alta frecuencia reside en el bajo coste de fabricación. La velocidad de soldadura y la resistencia a la tracción son los factores clave que afectan la economía. Los fabricantes con tecnología avanzada y estricto control de calidad pueden alcanzar una tasa de soldadura del 90% al 95% y una resistencia a la tracción superior a 200MPa, lo que garantiza una ventaja competitiva.
Los tubos con aletas en espiral soldados tienen un costo de fabricación ligeramente mayor debido al uso de materiales de soldadura fuerte. Sin embargo, algunos tubos con aletas soldados tienen una velocidad de soldadura más alta que los tubos con aletas soldados por resistencia de alta frecuencia.
El coste de fabricación de los tubos integrales con aletas en espiral es relativamente alto, pero su larga vida útil los hace más económicos a largo plazo. Los tubos integrales con aletas en espiral son especialmente adecuados para su uso en equipos de intercambio de calor a gran escala.
Ventajas tecnológicas de los tubos con aletas en espiral integrales
El tubo integral con aletas en espiral es un producto innovador que integra varias ventajas tecnológicas:
1. Ahorro de material: Los tubos integrales con aletas en espiral están hechos de tubos de paredes gruesas (tubos en blanco), lo que elimina la necesidad de aletas adicionales y reduce el consumo de metal.
2. Alta eficiencia de fabricación: el proceso de producción de tubos integrales con aletas en espiral implica calentamiento, extrusión y perforación continuos de frecuencia media, que es un proceso de conformación de una sola vez. El proceso es muy eficiente y se puede completar en unos segundos.
3. Rendimiento estable: el tubo de aleta integral se forma mediante extrusión y laminado continuos, lo que garantiza que la aleta y el tubo madre estén conectados integralmente sin piezas no fusionadas. Este diseño garantiza un rendimiento estable y una alta confiabilidad.
4. Larga vida útil: La ausencia de soldaduras en los tubos integrales con aletas en espiral elimina el riesgo de falla de la costura de soldadura. La tensión se distribuye uniformemente, lo que contribuye a una vida útil más larga.
5. Amplia aplicación: Los tubos integrales con aletas en espiral se pueden utilizar en diversos equipos de intercambio de calor, como calderas, precalentadores de aire, calderas de calor residual y recipientes a presión, cumpliendo con los requisitos de diferentes industrias.
Desarrollo y aplicaciones de tubos con aletas en espiral integrales
Con el continuo desarrollo de la tecnología de fabricación, los tubos integrales con aletas en espiral se han convertido en una opción ideal para diversos equipos de intercambio de calor. El desarrollo y aplicaciones de los tubos integrales con aletas en espiral son los siguientes:
1. Ampliación de aplicaciones: Los tubos integrales con aletas en espiral se utilizan ampliamente en los economizadores de calderas, precalentadores de aire y calderas de calor residual para recuperación de calor. También son adecuados para diversos equipos de intercambio de calor en industrias químicas y de recipientes a presión.
2. Aumento de la participación de mercado: El mercado de tubos integrales con aletas en espiral ha crecido de manera constante, con una participación de mercado cada vez mayor en la industria de equipos de intercambio de calor. Las ventajas de una larga vida útil y un rendimiento estable contribuyen al crecimiento de la demanda.
3. Investigación y desarrollo: las actividades de investigación y desarrollo en curso se centran en optimizar el proceso de fabricación, mejorar el rendimiento y ampliar la gama de aplicaciones de los tubos integrales con aletas en espiral. Estos esfuerzos tienen como objetivo mejorar la competitividad de los tubos integrales con aletas en espiral en el mercado.
4. Colaboración internacional: las empresas dedicadas a la producción de tubos integrales con aletas en espiral exploran activamente los mercados internacionales y colaboran con socios globales. Esta cooperación internacional ayuda en el intercambio de tecnología, la expansión del mercado y el establecimiento de una presencia global.
5. Personalización: Los fabricantes de tubos integrales con aletas en espiral brindan servicios de personalización para cumplir con los requisitos específicos de diferentes industrias. Las soluciones personalizadas garantizan que los tubos integrales con aletas en espiral se puedan adaptar a diversas aplicaciones de intercambio de calor.
Perspectivas para los tubos con aletas en espiral integrales
Las perspectivas futuras para los tubos integrales con aletas en espiral son prometedoras, impulsadas por los avances en la tecnología de fabricación, la creciente demanda de soluciones eficientes de intercambio de calor y el énfasis en prácticas sostenibles y energéticamente eficientes. Las tendencias clave y los desarrollos futuros incluyen:
1. Técnicas de fabricación avanzadas: Los avances continuos en las técnicas de fabricación, incluidas las mejoras en los procesos de calentamiento, extrusión y perforación continuos de frecuencia media, mejorarán aún más la eficiencia y la rentabilidad de la producción integral de tubos con aletas en espiral.
2. Áreas de aplicación ampliadas: Se espera que los tubos integrales con aletas en espiral encuentren nuevas áreas de aplicación en industrias emergentes y soluciones innovadoras de intercambio de calor. La versatilidad de los tubos integrales con aletas en espiral los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones de transferencia de calor.
3. Soluciones sostenibles de intercambio de calor: el enfoque en la sostenibilidad y la eficiencia energética impulsará la adopción de tubos integrales con aletas en espiral en los equipos de intercambio de calor. Su larga vida útil, ahorro de material y rendimiento estable contribuyen a soluciones sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.
4. Penetración del mercado global: Las empresas que producen tubos integrales con aletas en espiral continuarán explorando los mercados globales, estableciendo asociaciones y colaboraciones para ampliar su alcance. La demanda global de soluciones eficientes de intercambio de calor brinda oportunidades para el crecimiento del mercado.
5. Integración con tecnologías digitales: la integración de tubos integrales con aletas en espiral con tecnologías digitales, como IoT (Internet de las cosas) y sistemas de monitoreo inteligentes, mejorará el monitoreo del desempeño, el mantenimiento predictivo y la eficiencia general. Esta integración se alinea con la tendencia de la Industria 4.0 en el sector manufacturero.
Conclusión
Los tubos integrales con aletas en espiral representan un avance significativo en la tecnología de intercambio de calor y ofrecen numerosas ventajas en términos de eficiencia, rendimiento y confiabilidad. El innovador proceso de fabricación, el ahorro de material y la larga vida útil hacen que los tubos integrales con aletas en espiral sean la opción preferida para diversas aplicaciones de intercambio de calor.
A medida que la demanda de soluciones energéticamente eficientes y prácticas sostenibles continúa aumentando, los tubos integrales con aletas en espiral están bien posicionados para desempeñar un papel crucial en la satisfacción de las necesidades de intercambio de calor de diversas industrias. Los esfuerzos continuos de investigación, desarrollo y colaboración impulsarán aún más el crecimiento y la adopción de tubos integrales con aletas en espiral en el mercado global, contribuyendo a la evolución de la tecnología de intercambio de calor.
