Ống cánh dọc ASTM SA210 Gr A1 với cánh thép carbon cho bộ trao đổi nhiệt

Ống cánh dọc ASTM SA210 Gr A1 với cánh thép carbon
 
 
 

Ống cánh dọc là một loại phần tử truyền nhiệt hiệu quả cao, được tạo ra bằng cách hàn chặt hoặc tạo hình tích hợp các cánh kim loại mỏng dọc theo hướng trục trên bề mặt ngoài của ống cơ bản bằng kim loại (chẳng hạn như thép, đồng, nhôm). Giá trị cốt lõi của nó nằm ở việc mở rộng diện tích truyền nhiệt bên ngoài ống lên gấp nhiều lần đến hàng chục lần (tỷ lệ cánh có thể đạt 5~20 lần).

Thiết kế cấu trúc này đặc biệt giải quyết vấn đề nút thắt hiệu quả của việc trao đổi nhiệt giữa khí (chẳng hạn như không khí, khí thải) và chất lỏng trong ống (nước, hơi nước, chất làm lạnh, v.v.). Do hệ số truyền nhiệt cực thấp ở phía khí, nó thường trở thành yếu tố chủ đạo trong điện trở nhiệt của hệ thống; cánh xuyên sâu vào lớp biên khí bằng cách mở rộng bề mặt truyền nhiệt và sử dụng hiệu ứng nhiễu loạn của cạnh cánh lên luồng không khí để giảm đáng kể điện trở nhiệt ở phía khí, nhờ đó có thể tăng hiệu quả truyền nhiệt tổng thể lên 2~10 lần so với ống trần.

Sản xuất đáng tin cậy là chìa khóa để đạt được hiệu suất của nó, chủ yếu dựa vào các quy trình như hàn điện trở tần số cao, đùn tích hợp (chẳng hạn như ống nhôm) hoặc hàn thiếc. Các quy trình này đảm bảo rằng giao diện kết nối giữa cánh và ống cơ bản có độ dẫn nhiệt cao (giảm điện trở nhiệt tiếp xúc) và độ bền cơ học đủ để chịu được ứng suất nhiệt và rung động trong điều kiện làm việc.

Khi thiết kế ống cánh dọc, cần phải tối ưu hóa tinh tế các thông số cánh (chiều cao, độ dày, khoảng cách) để tạo sự cân bằng giữa việc tối đa hóa hiệu suất truyền nhiệt và kiểm soát lực cản dòng khí (giảm áp suất). Đồng thời, cần phải tính đến cả việc lựa chọn vật liệu và các điều kiện làm việc đặc biệt, chẳng hạn như chọn vật liệu chống ăn mòn (chẳng hạn như thép ND hoặc lớp phủ) trong môi trường dễ bị ăn mòn điểm sương như khí thải chứa lưu huỳnh, xem xét khả năng chống bám tro trong khí bụi (chẳng hạn như sử dụng khoảng cách cánh lớn hơn) và đảm bảo độ tin cậy cấu trúc trong điều kiện rung động.

Dựa trên khả năng tăng cường truyền nhiệt phía khí và tính nhỏ gọn tuyệt vời, ống cánh dọc được sử dụng rộng rãi trong các tình huống khác nhau do trao đổi nhiệt khí-lỏng chi phối và có yêu cầu cao về không gian hoặc hiệu quả. Các ứng dụng điển hình bao gồm: thiết bị thu hồi nhiệt thải (bộ tiết kiệm, bộ gia nhiệt không khí) trong hệ thống nồi hơi, bộ làm mát/gia nhiệt khí quy trình trong ngành hóa dầu, bộ bay hơi/bình ngưng trong hệ thống làm lạnh và bộ gia nhiệt không khí nóng trong thiết bị sấy công nghiệp. Đây là một công nghệ quan trọng để đạt được thiết bị nhỏ gọn và sử dụng năng lượng hiệu quả.

Mối quan hệ giữa hướng cánh và luồng không khí

So sánh hiệu suất truyền nhiệt và lực cản

Ứng dụng
 
 

Năng lượng và điện

Bộ tiết kiệm nồi hơi, bộ gia nhiệt không khí, nồi hơi nhiệt thải tuabin khí

Hóa dầu

Bộ gia nhiệt/làm mát khí quy trình, bình ngưng sản phẩm phản ứng, làm mát dầu bôi trơn

HVAC & làm lạnh

Bình ngưng bay hơi, cuộn dây làm mát không khí, bộ phận ngoài trời bơm nhiệt

Thu hồi nhiệt thải công nghiệp

Thiết bị sấy, lò gốm, tận dụng nhiệt thải khí thải lò nung thủy tinh

Máy móc vận tải

Bộ làm mát trung gian động cơ diesel, bộ tản nhiệt dầu thủy lực