鋸歯状フィンチューブの特徴・伝熱性能と用途

鋸歯状フィンチューブとは

鋸歯状フィン チューブは、セグメント化フィン チューブまたはノッチ付きフィン チューブとも呼ばれ、ノッチ付き金属ストリップをベース チューブ上に螺旋状に巻き付けることによって製造される拡張表面伝熱要素です。{0}ストリップの外縁に沿って間隔をあけて小さなノッチが刻まれているため、完成したフィンは 1 つの連続した螺旋を形成するのではなく、短いセグメントに分割されます。

ベースチューブは蒸気、熱水、サーマルオイル、冷媒、排ガスなどのプロセス流体を運び、フィンがガスと接触する外表面積を増やします。セグメンテーションにより、フィンに沿った熱と速度の境界層が遮断されます。これが、鋸歯状フィンが同じ高さの固体螺旋フィンよりも高いガス側熱伝達係数を実現する理由です。-

商業生産における取り付け方法には、チューブへのフィン ストリップの高周波抵抗溶接、埋め込み設計の張力巻線、アルミニウム ベース チューブの一体押出成形などがあります。{0}溶接鋸歯状フィンは、高温-および高圧-で使用される鋼管には通常選択されます。

構造と典型的な形状

フィン ストリップは塑性的に形成され溶接されているため、チューブとフィンの接合は溶接設計で冶金的に行われ、熱サイクルを繰り返した後でも熱接触抵抗が低く抑えられます。

熱伝導性能

鋸歯状フィンの主な特徴は、最適化された流れ場と組み合わされた外表面積の大幅な増加です。プレーンまたは低いフィン付きチューブと比較して、より短い束長でより多くの熱を伝達できます。{1}報告されている単管の凝縮試験では、同じ温度差下で平滑管の熱伝達係数が 10 ～ 20 倍、フィン付きの低い管の熱伝達係数が約 1.5 ～ 2 倍であることが示されています。正確な利得は冷媒またはガス、フィンの形状、質量流量によって異なります。-

空気側係数が高い-: セグメンテーションによりフィンに沿った境界層が更新されるため、外部膜抵抗が低下します。

コンパクトなバンドル: より短いチューブ長またはより小さなケーシングで同じ任務を満たすことができます。

金属需要の低減: 同じ熱負荷でもチューブの数が減り、ヘッダー構造が軽量化されます。

アプリケーション

冷凍プラントおよび石油化学プラントの水平シェル-および-チューブ凝縮器および空冷熱交換器-。

エコノマイザー、空気予熱器、排熱回収蒸気発生器セクション。

冶金、鉱業、石油、化学、電力および製薬プロセス。

作業場、温室、プロセス建物内の空間暖房および空気暖房。

空気が二次媒体である乾燥、冷却、産業用換気。

鋸歯状フィンチューブは設置とメンテナンスも簡単で、そのコンパクトな形状はケーシングスペースが限られている改造プロジェクトに適しています。

-汚れ防止の動作と選択に関する注意事項

ノッチのある形状は渦巻きと複雑な流路を促進し、不純物がフィン表面に沈降するのを防ぎ、堆積物の蓄積を減らし、機器の寿命を延ばします。{0}}ただし、同じ形状でも、間隔が広い固体フィンよりも塵に対する耐性が低いため、フィンのピッチは実際の排ガス条件に合わせて選択する必要があります。

石炭またはバイオマス燃焼による粉塵を多く含む排ガスの場合は、広いピッチを選択してください。{0}

フィンの材質をガスに合わせます。アルミニウム製のフィンは、クリーンで低温の気流には経済的ですが、高温または攻撃的な排ガスには適していません。-

アルミニウムフィンが鋼管に溶接または巻き付けられている場合は、バイメタルカップルを検証し、動作温度制限を適用します。

クリーニングアクセスを確認します。スートブロワーと水洗はピッチが広いほど効果的です。

フィンの高さ、ピッチ、厚さを最適化できるように、熱負荷、ガス流量、入口温度と出口温度、および許容圧力損失を指定します。

よくある質問

Q: 鋸歯状フィンチューブとは何ですか?
これはノッチ付き金属ストリップをベースチューブに巻き付けて作られた拡張表面チューブであるため、フィンは境界層を遮断してガス側の熱伝達率を高める短いセグメントに分割されています-。

Q: 鋸歯状フィンチューブはどのように製造されますか?
ノッチ付きストリップが形成され、ベース チューブに螺旋状に巻き付けられ、通常は鋼管の高周波抵抗溶接によって取り付けられます。{0}他のデザインには張力巻きや一体押出が使用されます。

Q: 鋸歯状フィンがソリッドフィンより効率的なのはなぜですか?
セグメンテーションにより、フィン表面に沿った熱境界層が更新され、有効表面積が増加し、ガス側係数が高くなります。通常、同様の高さの低いフィン付きチューブの約 1.5 ～ 2 倍です。{0}}

Q: 鋸歯状フィンチューブにはどのベースチューブグレードが使用されますか?
ASTM A179、A192、または A210 に準拠した炭素鋼管はボイラーおよび熱回収サービスの標準であり、耐食性が必要な場合には ASTM A213 TP304 および TP316 が使用されます。

Q: 鋸歯状フィンチューブは粉塵の多い排ガスに適していますか?
フィンのピッチを大きくすれば可能です。緻密なフィンはより広い面積を与えますが、塵が集まるため、ピッチ、洗浄方法、および許容される圧力降下については用途ごとに合意する必要があります。

Q: 鋸歯状フィンチューブをカスタマイズできますか?
はい。フィンの高さ、厚さ、ピッチ、ノッチ形状、チューブ材質は熱量、ガス条件、設置スペースに合わせて調整可能です。