Что такое коэффициент оребрения теплообменных трубок

Оребренные теплообменные трубы

Оребренные трубы широко используются в энергетике и промышленности для теплообменных устройств конвективного типа. Наиболее часто такие устройства выполняются в виде трубных пакетов, которые отличаются высокими прочностными характеристиками, технологичностью, удобством компоновки, монтажа и обслуживания.

На производство оребренных труб идет значительная доля металла, используемого в энергомашиностроении. Снизить его расход можно, применяя поперечное оребрение труб, которое позволяет максимально развить поверхность теплообмена в единице объема и значительно улучшить показатели компактности и удельной металлоемкости.

Геометрические параметры оребренных труб АВО

Коэффициент оребрения	Наружный диаметр, мм	Высота ребра, мм	Кол-во ребер на 1 м погонной длины	Длина трубы, мм
9	49	10,5	286	12 000
14,6	56	14	333	12 000
20	57	15	400	12 000
22	57	15	433	12 000

Широкое внедрение конвективных поверхностей c поперечным оребреннием труб (например различные конструкции АВО) в энергетику и промышленность стало возможным на основе методов оребрения труб c помощью технологий:

В то же время существуют проблемы точных и универсальных методов расчета их теплоаэродинамических характеристик, дальнейшего совершенствования таких поверхностей, интенсификации теплообмена в них. Решение этих проблем в определенной мере сдерживалось отсутствием достоверной физической картины процессов переноса в поперечно-оребренных поверхностях.

Оребренные трубы методом навивки

Металлоемкость оребренных труб

Самая низкая металлоемкость у труб с оребрением при помощи навивки алюминиевой ленты. При данном методе получается наиболее тонкое ребро и отсутствует дополнительный слой металла поверх несущей трубы в отличие от накатки.

Наименование параметра	Труба с завальцованный ребрами типа «G»	Труба с KLM ребрами	Накатное оребрение
Коэффициент оребрения	22	22	20
Шаг оребрения, мм	2,5	2,5	2,5
Средняя толщина ребра, мм	0,33	0,33	0,735
Расчетный расход алюминия на 1 м оребренной трубы, кг	0,7	0,8	1,5
Металлоемкость 1 м оребренной трубы, кг	2,097	1,93	2,65
Диаметр и толщина стенки оребренной трубы, мм	25 х 2,5	25 х 2,0	25 х 2,0

Оребренные трубы специального назначения

Для интенсификации и повышения эффективности оребрения иногда используют прорези на ребрах. Ребра с насечками сложнее в изготовлении и требуют дополнительного оборудования. Для аппаратов воздушного охлаждения такие трубы не получили широкого применения.

Источник

Оребренные трубы: для чего и как

Трубы с металлическими ребрами были изобретены с целью увеличения площади наружной поверхности. Такая конструкция позволяет повысить теплопередачу в 1,5 раза. Эти изделия применяются в областях, где необходим быстрый теплообмен между жидкостью в трубе и окружающей средой. Эффективность зависит от правильности выбора конструкции и сырья применительно к конкретным условиям.

Конструкция

Независимо от материала, изделия этого вида по устройству одинаковы. Отличаются они только деталями – формой лепестков и коэффициентом оребрения. «Сооружение» собирается из двух составляющих:

Коэффициент оребрения – это величина, получаемая от деления площади выступов и участков между ними на неоребренную поверхность. Чем он больше, тем выше эффективность.

Трубы из чугуна отливаются сразу с ребрами. Для изготовления изделий из других материалов применяют:

Некоторые производители для повышения эффективности теплопередачи делают ребра с прорезями. Трубы, изготовленные методом накатки алюминия, могут применяться при температуре до 350 ⁰C. Конструкции, сделанные по технологии навивки стальной ленты, способны выдержать более суровые условия.

Преимущества использования термостойких труб с оребрением

Для создания термостойкого слоя поверхности покрываются окисью магния. После отжига они получают:

Благодаря приобретенным достоинствам оребренные термостойкие виды имеют следующие преимущества:

Разновидности труб и технические характеристики

Выпускается два типа оребренных изделий: монометаллические и биметаллические. Первые изготавливаются из одного материала, вторые – из разных сплавов. Характеристики нормируются ГОСТом:

Чугунные

Изделия из этого материала давно применяются для отопления больших производственных помещений, в экономайзерах котельных. В быту из-за большого веса они используются реже. В индивидуальных системах отопления нередко устанавливается стартовая чугунная труба, чтобы быстро прогревать помещение. К достоинствам относятся:

Недостатки тоже имеются:

Алюминиевые

Благодаря высокой стойкости к химически активным веществам эти трубы широко применяются в промышленности. Из достоинств следует отметить:

Алюминий высокой чистоты обладает канцерогенными свойствами, поэтому трубы из него нельзя использовать для бытовых нужд. При выборе следует учитывать, что изделия, не прошедшие обработку отжигом, закаливанием или нагартовкой, легко деформируются на холоде.

Нержавеющие

Эти трубы считаются лучшими для монтажа радиаторных отопительных систем любого типа. Они обладают следующими преимуществами:

Недостатков, кроме большой стоимости, не обнаружено.

Медные

Изделия из этого металла широко применяются в промышленности и быту. Их эксплуатационные преимущества обусловлены уникальными свойствами меди:

Из недостатков можно отметить самую высокую стоимость по сравнению с трубами из других материалов и сложность монтажа.

Биметаллические

Сочетание разнородных сплавов позволяет получать изделия с уникальными свойствами. Например, стальная труба, оребренная алюминием, обладает высокой прочностью и отличной теплоотдачей, что позволяет расширить сферу применения. Поскольку их начали выпускать сравнительно недавно, изучение свойств различных комбинаций до сих пор продолжается.

При изготовлении биметаллических изделий для теплообменников используются следующие сочетания материалов (труба + оребрение):

Совмещение разных металлов позволяет получить следующие преимущества:

Расчет коэффициента теплопередачи

Поскольку у металлов термическое сопротивление невелико, стенку трубы можно считать плоской. Тогда ее коэффициент теплопередачи от одной среды к другой находят по формулам:

В указанных формулах коэффициент теплопередачи (α_пр) и площадь выступов определяются:

где F_р – площадь одного ребра, а n – их количество.

Исходя из того, что следует принять

Предположим, что необходимо рассчитать плотность теплового потока (q, Вт/м2), передаваемого через стенку чугунной трубы с горячей водой (t = 70 ⁰C) окружающему воздуху (t = 20 ⁰С). Температуры внутренней и наружной ее плоскости – t1 и t2 соответственно.

Толщина изделия, коэффициент теплопроводности чугуна и степень черноты поверхности равны: δс = 3мм, λ = 63 Вт/м К, c = 0,9. Конвективный коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней плоскости α1 = 3500 Вт/м2 К, от наружной стенки трубы к воздуху α2 = 6,5 Вт/м2 К.

Для расчета возьмем t2 = 69 ⁰C. Тогда

Используя полученный результат, определяем температуру t2:

Расхождением между принятым и вычисленным показателем, равным 0,77 ⁰C, пренебрегают, так как на точность расчета это существенно не влияет. Определяем значение t1:

Результат: q = 652 Вт/м², t1 = 69,8 °С, t2 = 69,77 °С.

О сфере применения

Везде, где требуется нагреть или охладить какую-либо среду за счет теплообмена, используются оребренные трубы. В кондиционерах с их помощью охлаждается воздух. На химических и нефтеперерабатывающих предприятиях оребренные трубы применяются для нагрева и остужения агрессивных газов и жидкостей в различных установках. В машиностроении они используются при изготовлении компрессоров, холодильников, электросушилок, маслоохладителей, воздухонагревателей и других теплообменных устройств. За счет высокой эффективности оребренных труб снижается металлоемкость систем отопления производственных и жилых помещений.

Как сделать оребрение своими руками

При самостоятельном изготовлении следует учитывать, что эффективность таких труб ниже по сравнению с заводскими образцами. В домашних условиях оребрение можно сделать на небольшом участке или короткой заготовке. В зависимости от имеющегося оборудования используют:

Заключение

Благодаря небольшому весу и высокой эффективности оребренные трубы (кроме чугунных), объединенные в секции, все чаще применяются для отопления загородных домов. Их цена зависит от материала, толщины стенок, размера ребер. Стоимость изделий с термостойким покрытием больше, но они надежней. Лучшим вариантом по соотношению цена/эффективность будут биметаллические трубы.

Источник

Оребрение труб теплообменников

Сегодняшний материал расскажет о том какое бывает оребрение труб и как оно делается, а так же для чего используется. Теоретическая статья для тех кто интересуется, а так же для тех кто собрался сделать какой-либо теплообменник или теплообменную систему.

Начнем с того, а для чего нужно оребрять трубы? Во всех кожухотрубных и секционных теплообменных аппаратах в качестве основного теплообменного элемента используется труба. Трубки находятся внутри кожуха или корпуса и внутри их движется охлаждающая среда, снаружи соответственно горячая, если это охладитель. Хорошо можно посмотреть на примере водяного воздухоохладителя движение всех сред.

Т.е. получается, чем лучше организован теплообмен между средами, теплой и холодной, между той, которая находится внутри трубки и снаружи, тем лучше теплообменник, тем больше его КПД, и соответственно он эффективней. Интенсивность теплообмена, т.е. какое количество теплоты «поглощается» или отдается в единицу времени зависит от площади теплообменной поверхности. Соответственно, чем она больше, тем больше теплоты принимается. Вот для этого трубка и оребряется. Для того, чтобы многократно увеличить площадь поверхности теплообмена.

Чаще всего в теплообменниках используется трубка 16 или 19 мм, и 25 мм. Давайте возьмем 19 миллиметровую трубку, это наружный диаметр. Площадь 1 погонного метра трубы вычислим по формуле и она составит: S=3.14х19/1000=0.05966 квадратных метров. А если сделать оребрение трубки поверхность 1 погонного метра трубы составит 0.7 метров квадратных. Т.е. в 11.7 почти в 12! раз больше.

Посмотрите, как она выглядит оребренная труба с биметаллическим оребрением.

Оребренная труба с видом оребрения гбм.

Данная модификация выпускается в модернизированном варианте с волновым эффектом дающим увеличение площади теплообмена до 5%.

Если делать теплообменник на гладкой трубе трубок придется установить в 12 раз больше, а это значит станет больше цена, увеличатся габариты устройства, расходы охлаждающей среды, раз больше трубок, значит нужно больше воды по ним пропустить, а это опять увеличение расходов. К тому же если среда воздух, то гладкая трубка очень плохо «снимает теплоту», это то же самое если бы у вам дома были не батареи отопления, а простые гладкие трубы.

Еще хороший пример это охлаждение центральных процессоров компьютеров нагревающихся при работе. Чтоб «снимать» теплоту на них устанавливают кулеры воздушного охлаждения. Это тот же самый теплообменник с оребрением труб. И чем больше его масса и диаметр его труб, тем эффективней кулер и охлаждение, и тем дороже он. Мастера разгона и энтузиасты гоняются за такими экземплярами и платят большие деньги лиж бы достичь желаемого результата, увеличить по макси

Источник

Оребренные трубы: применение, разновидности, производство

Невозможно представить эффективную работу аппаратов воздушного охлаждения без такой детали. Почти каждая металлическая коммуникация может похвастаться отличной теплопередачей. Со временем обычные гладкие трубы были усовершенствованы. Удалось совершить прорыв в производстве терморегулирующего оборудования. От труб зависит вся работа такого аппарата и его эффективность. Оснащенные металлическими ребрами, такие трубы обладают существенно повышенной теплопередачей. Они находят применение и в быту, и в промышленности. Невозможно представить устройство современного теплообменника без такой детали, как оребренные трубы.

Сегодня без таких труб невозможно представить качественный прибор теплообмена. Есть несколько технологий производства и немало способов применения. От того, каким способом была произведена труба, зависят ее основные характеристики. Это определяет возможный спектр применения, поэтому выбирать изделие нужно с умом. Рекомендуется делать полный расчет теплообмена в условиях, предполагающих эксплуатацию трубы.

Как производятся оребренные трубы?

Существует три способа производства труб. Выбор определенного метода зависит от того, какие характеристики изделию необходимо придать.
Существует три основных способа производства:

Наиболее часто используется автоматизированное оребрение. Этот процесс подразумевает прохождение спирали вокруг внутренней трубы – несущего элемента конструкции. Довольно дешевый способ и не требующий специального оборудования.

Какими свойствами обладают качественные оребренные трубы?

После завершения производственных работ, при соблюдении всех технологий, можно получить такой продукт:

Все эти параметра играют важную роль в работе любого оборудования теплообмена и приходятся очень кстати, если необходимо установить теплообменник в условиях агрессивной среды.

Процесс оребрения труб

Для того, чтобы организовать качественный теплообмен между холодной и теплой средой необходимо правильно провести процесс оребрения теплообменных труб. Труба оснащается ребрами для увеличения теплообменной поверхности, ведь ее размер пропорционален количеству выделяемого тепла. Ребра способны увеличить площадь поверхности во много раз.

Это действительно выгодный и важный процесс. Если, к примеру, установить теплообменное оборудование на гладкую трубу, чтобы получить такой же теплообмен потребуется в 12 раз больше трубок, что означает существенное подорожание оборудования и увеличение его размеров. При этом также будет требоваться больше воды, которая должна пройти по этим трубкам.

Само нанесение ребристой текстуры делается при помощи специального оборудования. Специальный стан с накатными элементами формирует структуру ребер. Он позволяет обрабатывать трубу из стали диаметром от 16 до 58 мм. Применяется также станок, вальцующий ленту в несущую трубку. Он отличается более простой конструкцией. Медная же оребренная труба изготавливается полностью без использования сварки и накатки. Она считается дорогостоящей, а ее изготовление наиболее сложным. При помощи резцов на медной трубе формируются ребра.
Очень важно перед выбором трубы с тем или иным оребрением провести тепловой расчет и помнить о том, где и как устанавливается теплообменник. Без этого все коэффициенты, накатки и спирали не имеют никакого значения.

Что такое коэффициент оребренных труб?

Во многих таблицах можно увидеть этот параметр. Означает он степень оребрения трубы. То есть степень соотношения всех ребер к поверхности неоребренных участков. Такая формула применяется, в основном, для спирального оборудования. Накатный способ оребрения подразумевает отсутствие гладких участков вовсе. Изделия с более высоким коэффициентом способны к лучшей теплопередаче, но этот параметр не является главным при выборе.

Устройство оребренных труб

Трубы могут быть биметаллическими или монометаллическими. Они состоят из двух частей:

Процесс оребрения внутренней трубы может быть произведен несколькими методами.

Как дополнительно повышаются характеристики оребренных труб?

Для некоторых нужд трубам необходимо иметь термостойкое покрытие повышенной эффективности. Изделия покрываются окисью магния и обжигаются. Перед этим важно обезжирить поверхность труб. После этого оберенные трубы можно применять без страха практически во всех отраслях:

Где применяются оребренные трубы?

Множество отраслей промышленности сильно нуждается в таком элементе. Основные сферы, где нельзя обойтись без труб такого типа:

Это далеко не полный перечень сфер применения труб. С каждым днем их преимущества становятся все более очевидными для специалистов разных обалстей.

Самые распространенные места, где применяются оребренные трубы

Хоть спектр применения данного изделий очень широк, выделяют три основные сферы, где сегодня невозможно обойтись без ребристой трубы:

Преимущества оребренных труб

Популярность таких изделий неслучайна. Трубы изготавливаются с применением новейших технологий и отличаются по многим критериям.

Надежность и долговечность оребренных труб «Теплохим»

Если в процессе производства не была нарушена технология, можно не беспокоиться о том, что труба прослужит долго. Конечно, срок ее службы во многом зависит от того, где она используется. Некоторые изделия не только плохо подвержены механическим повреждениям, но и почти неуязвимы для коррозии. Они прослужат долго даже в условиях агрессивной среды и не подведут в нужный момент.
Наша компания занимается производством теплообменного оборудования уже не первый год. Постоянная работа над качеством изделий приносит свои плоды: все больше довольных клиентов и крупных заказов. Штат специалистов выполняет свою работу качественно, всегда уделяя внимание потребностям заказчика. Наши партнеры, занимающиеся обработкой нефтепродуктов, оценили оребренные трубы по достоинству. Все изделия строго соответствуют государственным стандартам качества.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ

Оребренная труба биметаллическая с поперечно-винтовым накатыванием рёбер.

Оребренные трубы – основные конструктивные элементы аппаратов воздушного охлаждения (АВО), промышленных и бытовых отопительных радиаторов, воздушных калориферов и т.п. Именно от оребренных труб зависит эффективность работы аппаратов, их металлоемкость и, соответственно, стоимость. Основные преимущества выпускаемых нами оребренных труб: их высокая механическая прочность, а также теплостойкость, достигаемая технологией оребрения биметаллических труб методом накатки. Кроме того, трубы обладают хорошей коррозионной стоикостью, что обеспечивает продолжительный срок эксплуатации при самых неблагоприятных климатических условиях. Оребренные трубы очищаются с помощью пара или воды благодаря их большей жесткости, причем это не вызывает деформацию ребер.

Поперечно-винтовое накатывание ребер на алюминиевой трубе, напрессованной на гладкую латунную или стальную несущую трубу, с образованием биметаллической оребренной трубы применяют при исполнениях теплообменной секции Б1, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1 (ГОСТ Р 51364-99) и температуре охлаждаемой среды до 300°С и при материальных исполнениях теплообменной секции Б5, Б5.1 и температуре охлаждаемой среды до 250°С.

Оребренная труба – сложная конструкция, каждый элемент которой выполняет особую функцию: внутренняя трубка функционирует как несущий элемент, который устойчив к воздействию избыточного давления и коррозии, а внешние ребра из алюминия, из-за своей развитой поверхности, создают хорошую теплопередачу от продукта к окружающему воздуху. Теплообменные свойства оребренных труб не раз подтверждались многочисленными исследованиями и испытаниями, а также многолетним опытом применения при изготовлении аппаратов воздушного охлаждения. Ребро накатных труб достаточно жесткое, что позволяет обеспечивать отличную тепловую передачу между ребром и несущей трубой в разном диапазоне температур. Профиль ребра различный по всему сечению и рассчитан таким образом, чтобы теплопередача осуществлялась по всей высоте ребра.

Пример условного обозначения трубы оребренной биметаллической
с поперечно-винтовым накатыванием рёбер по ТУ 3612-157-00220302-2010.

* — МАТЕРИАЛЬНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ТРУБЫ ВНУТРЕННЕЙ:
Б1 – Сталь 10, Сталь 20 Сталь 10Г2 по ГОСТ 550-75, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74
Сталь 20 по ТУ 14-3-460-75.
Б2 – Сталь 15Х5М или Сталь Х8 по ГОСТ 550-75.
Б3 – Сталь 12Х18Н10Т, Сталь 08Х18Н10Т, Сталь 08Х22Н6Т по ГОСТ 9941-81
Б4 – Сталь 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 9941, Сталь 08Х21Н6М2Т по ТУ 14-3-1905-93.
Б5 – Латунь ЛАМШ-77-2-0,05 по ГОСТ 21646-76
— МАТЕРИАЛЬНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ТРУБЫ НАРУЖНОЙ:
Алюминий АД1, Алюминий А6, Алюминий А0 по ТУ 1-3-67-98, ТУ 1-8-267-99

Изменяя параметры инструмента и заготовки, возможно выполнение других
коэффициентов оребрения на несущей трубе с диаметром от 20 мм до 38 мм.

Оребренные трубы с успехом используют в производстве котельного оборудования: теплоутилизаторах, теплообменниках, котлах-утилизаторах, подогревателях, калориферах, экономайзерах, продуктовых змеевиках нагревательных печей, конденсаторах воздушного охлаждения и отопительных батареях. Помимо этого, их широко используют в химической, энергетике, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

При изменении параметров инструмента: шага между ребрами и высотой ребра (n, Н), возможно исполнение различных коэффициентов оребрения в зависимости от конкретно заданных условий работы АВО, которые были получены при тепловом расчете, на несущей трубе с диаметром 20×38 мм.

Источник