Tube à ailettes longitudinales ASTM SA210 Gr A1 avec ailettes en acier au carbone
Le tube à ailettes longitudinales est un type d'élément de transfert de chaleur à haut rendement, fabriqué en soudant étroitement ou en formant intégralement des ailettes métalliques minces le long de la direction axiale sur la surface extérieure du tube de base métallique (tel que l'acier, le cuivre, l'aluminium). Sa valeur fondamentale réside dans l'extension de la surface de transfert de chaleur à l'extérieur du tube de plusieurs fois à des dizaines de fois (le rapport d'ailettes peut atteindre 5 à 20 fois).
Cette conception structurelle résout spécifiquement le problème de goulot d'étranglement de l'efficacité de l'échange de chaleur entre le gaz (tel que l'air, les gaz de combustion) et le fluide dans le tube (eau, vapeur, réfrigérant, etc.). En raison du coefficient de transfert de chaleur extrêmement faible du côté gaz, il devient souvent le facteur dominant de la résistance thermique du système ; l'ailette pénètre profondément dans la couche limite de gaz en étendant la surface de transfert de chaleur et utilise l'effet de perturbation du bord de l'ailette sur le flux d'air pour réduire considérablement la résistance thermique du côté gaz, de sorte que l'efficacité globale du transfert de chaleur peut être augmentée de 2 à 10 fois par rapport au tube nu.
Une fabrication fiable est la clé pour atteindre ses performances, ce qui repose principalement sur des procédés tels que le soudage par résistance à haute fréquence, l'extrusion intégrale (telle que le tube en aluminium) ou le brasage. Ces procédés garantissent que l'interface de connexion entre l'ailette et le tube de base présente une conductivité thermique élevée (réduisant la résistance thermique de contact) et une résistance mécanique suffisante pour résister aux contraintes thermiques et aux vibrations dans les conditions de fonctionnement.
Lors de la conception des tubes à ailettes longitudinales, il est nécessaire d'optimiser finement les paramètres des ailettes (hauteur, épaisseur, espacement) pour trouver un équilibre entre la maximisation des performances de transfert de chaleur et le contrôle de la résistance au flux de gaz (chute de pression). En même temps, il est nécessaire de prendre en compte à la fois le choix des matériaux et les conditions de travail spéciales, telles que la sélection de matériaux résistants à la corrosion (tels que l'acier ND ou le revêtement) dans les environnements sujets à la corrosion au point de rosée tels que les gaz de combustion contenant du soufre, en tenant compte de la résistance à l'encrassement dans les gaz poussiéreux (tels que l'utilisation d'un espacement d'ailettes plus grand) et en assurant la fiabilité structurelle dans des conditions de vibration.
Grâce à son excellente amélioration du transfert de chaleur côté gaz et à sa compacité, les tubes à ailettes longitudinales sont largement utilisés dans divers scénarios dominés par l'échange de chaleur gaz-liquide et avec des exigences élevées en matière d'espace ou d'efficacité. Les applications typiques comprennent : les équipements de récupération de chaleur (économiseur, préchauffeur d'air) dans les systèmes de chaudières, les refroidisseurs/réchauffeurs de gaz de procédé dans l'industrie pétrochimique, les évaporateurs/condenseurs dans les systèmes de réfrigération et les réchauffeurs d'air chaud dans les équipements de séchage industriels. Il s'agit d'une technologie clé pour obtenir des équipements compacts et une utilisation efficace de l'énergie.
Application
Énergie et puissance
Économiseur de chaudière, préchauffeur d'air, chaudière de récupération de chaleur de turbine à gaz
Pétrochimie
Réchauffeur/refroidisseur de gaz de procédé, condenseur de produit de réaction, refroidissement de l'huile de lubrification
Chauffage, ventilation, climatisation et réfrigération
Condenseur évaporatif, serpentin de refroidisseur d'air, unité extérieure de pompe à chaleur
Récupération de chaleur industrielle
Équipement de séchage, four à céramique, utilisation de la chaleur résiduelle des gaz de combustion des fours de fusion du verre
Machines de transport
Intercooler de moteur diesel, radiateur d'huile hydraulique
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