I. تعریف محصول اصلی

لوله پره دار تعبیه شده (که با نام لوله پره دار نوع G نیز شناخته می شود) یک عنصر تبادل حرارت با راندمان بالا است که در آن پره ها به طور دائم با استفاده از فرآیندهای مکانیکی یا متالورژیکی به سطح یک لوله پایه متصل می شوند. طراحی اصلی آن شامل تعبیه پره ها در شیارهای دقیق ماشینکاری شده روی دیواره بیرونی لوله پایه و تقویت تثبیت آنها است. این امر مقاومت حرارتی تماسی بین پره ها و لوله پایه را از بین می برد و سطح تبادل حرارت را به حداکثر می رساند بدون اینکه یکپارچگی ساختاری را قربانی کند. این عنصر به یک جزء کلیدی در سیستم های تبادل حرارت مانند خنک کننده های هوا و دستگاه های بازیابی حرارت اتلافی تبدیل شده است.

II. فرآیند تولید دقیق و ویژگی های ساختاری

(I) فرآیند تولید اصلی

تولید لوله های پره دار تعبیه شده، ماشینکاری دقیق و فناوری های اتصال تقویت کننده را ادغام می کند که عمدتاً شامل سه فرآیند اصلی است:

روش تعبیه سیم پیچ: نوارهای پره آلومینیومی یا مسی به صورت مارپیچی روی سطح یک لوله پایه فولاد کربنی، مسی یا سایر لوله ها تحت کشش پیچیده می شوند تا به تثبیت اولیه دست یابند.

روش تعبیه شیار: ابتدا شیارهای مارپیچی دقیق روی سطح لوله پایه ماشینکاری می شوند. پس از تعبیه نوارهای پره، از یک فرآیند پر کردن مجدد برای قفل کردن آنها در جای خود استفاده می شود و یک ساختار قفل مکانیکی بین پره ها و لوله پایه ایجاد می شود. فرآیند کمکی یکپارچه: برخی از محصولات پیشرفته از یک فناوری نزدیک به اکستروژن برای دستیابی به پیوند در سطح مولکولی بین پره ها و لوله پایه تحت دمای بالا و فشار استفاده می کنند و هدایت حرارتی را بیشتر بهبود می بخشند. کل فرآیند تولید شامل عملیات مداوم شیار زنی، درج و تثبیت است تا از تناسب با استحکام بالا بین پره ها و لوله پایه اطمینان حاصل شود. (II) ترکیب ساختار و مواد پیکربندی لوله پایه: از مواد مختلفی مانند فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، تیتانیوم، مس و فولاد ضد زنگ دوبلکس با محدوده قطر خارجی 12.70 میلی متر تا 38.10 میلی متر، ضخامت دیواره کمتر از 2.11 میلی متر و طولی که می تواند از 500 میلی متر تا 20000 میلی متر گسترش یابد، پشتیبانی می کند. پارامترهای پره: مواد پره عمدتاً آلومینیوم، مس و فولاد ضد زنگ هستند که ضخامت آنها از 0.3 میلی متر تا 0.65 میلی متر، ارتفاع از 9.8 میلی متر تا 16.00 میلی متر و چگالی قابل تنظیم بین 236fpm (6fpi) و 433fpm (11fpi) است. طول انتهای برهنه را می توان در صورت نیاز سفارشی کرد. III. مزایای عملکرد اصلی

(I) راندمان تبادل حرارت برجسته

از طریق گسترش سطح پره دار و طراحی مقاومت حرارتی بدون تماس، راندمان تبادل حرارت 30٪ -50٪ نسبت به لوله های برهنه افزایش می یابد. مکانیسم تبادل حرارت دوگانه آن - انتقال حرارت رسانشی از طریق دیواره لوله پایه و اتلاف حرارت همرفتی از طریق سطح پره - انتقال حرارت سریع را تضمین می کند. تحت شرایط عملیاتی یکسان، ترکیب با پره های موجدار سه بعدی می تواند شدت آشفتگی را 50٪ و ضریب انتقال حرارت را 22٪ افزایش دهد.

(II) استحکام و پایداری ساختاری عالی

ساختار قفل مکانیکی تعبیه شده، اتصال محکم بین پره ها و لوله پایه را تضمین می کند، که قادر به تحمل چرخه های حرارتی مکرر، لرزش ها و ضربه های جریان هوای با سرعت بالا است و مشکل شل شدن آسان در پره های سیم پیچ سنتی را حل می کند. این می تواند با حداکثر دمای عملیاتی 450 درجه سانتیگراد سازگار شود، که بسیار بیشتر از لوله های پره دار L شکل است و حتی در محیط دمای فلز 750 درجه فارنهایت (تقریباً 400 درجه سانتیگراد) عملکرد پایداری را حفظ می کند. (III) تعادل بین سازگاری و اقتصاد اگرچه فرآیند تولید پیچیده تر از لوله های پره دار سیم پیچ معمولی است، اما مقرون به صرفه بودن در طول چرخه عمر قابل توجه است: در سناریوهای با تقاضای بالا، عمر سرویس بسیار بیشتر از عناصر تبادل حرارت معمولی است و نیازی به تعمیر و نگهداری مکرر نیست. در مقایسه با لوله های پره دار اکسترود شده، هزینه کمتر است و راه حل بهینه را برای سناریوهایی با بودجه محدود اما الزامات عملکرد بالا ارائه می دهد. (IV) مقاومت در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر خوردگی ارتقا یافته از طریق بهینه سازی مواد و عملیات سطحی، می تواند با محیط های متنوع سازگار شود: لوله پایه فولادی ضد زنگ همراه با پره های روکش شده با سرامیک 20 برابر مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ 316L را در یک محیط اسیدی قوی با pH=1 دارد. پوشش تقویت شده با گرافن نه تنها هدایت حرارتی را 38٪ افزایش می دهد، بلکه عملکرد ضد رسوب نیز دارد. IV. سناریوهای کاربردی در سراسر صنایع

(I) بخش انرژی و برق

* پتروشیمی: لوله های پره دار تعبیه شده با پره های مارپیچی برای بازیابی حرارت اتلافی گاز دودکش استفاده می شود که یک واحد آن سالانه معادل 12000 تن زغال سنگ استاندارد صرفه جویی می کند.

* تولید برق: خنک کننده های ورودی توربین گازی با استفاده از لوله های پره دار فولادی ضد زنگ می توانند دمای هوا را از 35 درجه سانتیگراد به 15 درجه سانتیگراد کاهش دهند و راندمان واحد را 12٪ افزایش دهند. در نیروگاه های حرارتی خورشیدی، لوله های پره دار آلیاژ نیکل در سیستم های نمک مذاب در 580 درجه سانتیگراد به طور پایدار کار می کنند.

* (II) بخش صنعت و تولید

* خنک کننده های هوا: در ایستگاه های کمپرسور و سیستم های خنک کننده روغن روان کننده، مقاومت آنها در برابر دما و لرزش بالا، خطر خرابی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

* بازیابی حرارت اتلافی: احیا کننده ها در کوره ها و کوره ها از این لوله های پره دار برای کاهش مصرف سوخت با پیش گرم کردن هوای احتراق استفاده می کنند. (III) HVAC و کاربردهای ویژه

تهویه مطبوع در مقیاس بزرگ: مجموعه های لوله پره دار تعبیه شده کامپوزیت آلومینیوم-مس، حجم مبدل حرارتی را 40٪ کاهش می دهند و چگالی شار انتقال حرارت را 3 برابر افزایش می دهند؛

تولید پیشرفته: در راکتورهای دارویی، ماژول های لوله پره دار با سنسورهای دمای یکپارچه به کنترل دقیق دما در ±0.5 درجه سانتیگراد دست می یابند؛

مهندسی دریایی: در سیستم های نمک زدایی آب دریا، ترکیبات مواد مقاوم در برابر خوردگی در برابر خوردگی در محیط های با نمک بالا مقاومت می کنند.

V. توصیه های انتخاب و استفاده

تطبیق فرآیند: برای سیستم های با فشار بالا (>5MPa)، محصولات فرآیند اکستروژن مانند ترجیح داده می شوند. برای محیط های خورنده، لوله های پره دار فولادی ضد زنگ تعبیه شده با سیم پیچ مارپیچی توصیه می شود؛

بهینه سازی تعمیر و نگهداری: استفاده از تصویربرداری حرارتی AI برای نظارت بر تخریب پره ها می تواند زمان خرابی را 30٪ کاهش دهد؛

پایداری: لوله های پره دار با پوشش نانو در یک واحد بازیابی حرارت اتلافی 10 مگاواتی می توانند انتشار CO2 را 18 تن در سال کاهش دهند و الزامات تولید کم کربن را برآورده کنند.