Was sind verlängerte Oberflächenrohre?

Rohre mit verlängerter Oberfläche, auch Rippenrohre genannt, sind Wärmeübertragungsgeräte, die in verschiedenen Anwendungen wie Wärmetauschern, Luftkühlern und Kesseln eingesetzt werden. Sie bestehen aus einem Rohr mit verlängerten Oberflächen oder Rippen, die an der Außenfläche angebracht sind.

Die Rippen vergrößern die Oberfläche des Rohrs, wodurch die Wärmeübertragung zwischen dem Rohr und der umgebenden Flüssigkeit oder dem Gas verbessert wird. Diese vergrößerte Oberfläche ermöglicht eine effizientere Wärmeübertragung und kann die Gesamtgröße und das Gewicht des Wärmetauschers verringern.

Rohre mit erweiterter Oberfläche werden im Allgemeinen und regelmäßig für effizientes Kühlen oder Heizen verwendet. Diese Rohre mit erweiterter Oberfläche werden in luftgekühlten Wärmetauschern, Rohrbündelwärmetauschern, Verdampfern, Kondensatoren und sogar in Öfen verwendet. Rohre mit erweiterter Oberfläche werden auch Rippenrohre genannt.

Rippen sind grundsätzlich außen oder an der Außenseite von Rohren angebracht, um die Gesamtoberfläche zu vergrößern und die thermische Effizienz kompakter Wärmeübertragungsgeräte zu steigern. Die Methode, mit der die Rippen über dem Rohr angebracht werden, ist sehr wichtig, da jede noch so kleine Luftlücke zwischen Rohr und Rippen einen zusätzlichen Widerstand gegen den Wärmefluss darstellen kann. Wenn der Wärmeübertragungskoeffizient an der Außenseite des Rohrs deutlich niedriger ist als der Wärmeübertragungskoeffizient an der Innenseite des Rohrs, ist es von großem Vorteil, Rippen an der äußeren Rohroberfläche anzubringen, um die hohe Wärmeübertragungsrate an der Innenseite des Rohrs voll auszunutzen. 

Wenn Rippe und Rohr unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann sich die Verbindung aufgrund unterschiedlicher Bewegungen zwischen ihnen lösen. Der Lockerungseffekt wird mit steigender Verbindungstemperatur zunehmen, und die Verbindungstemperatur, die bei einem Ausfall des Lüfters erreicht werden muss, muss berücksichtigt werden. Die Verbindung kann sich aufgrund der schwächenden Wirkung von Temperatur- und Druckzyklen sowie aufgrund von Korrosion an der Verbindung zwischen Rippe und Rohrbasis lösen. Betriebstemperaturgrenzen für die verschiedenen Rippen-Rohr-Anschlüsse, die unser Unternehmen anbieten kann, sind in jedem Abschnitt angegeben.

Zu den erweiterten Oberflächenrohren gehören extrudierte, integrierte und bimetallische Rippenrohre

Extrudierte Rohre mit verlängerter Oberfläche werden in einem Kaltwalz-Extrusionsverfahren hergestellt, bei dem durchgehende spiralförmige Rippen radikal aus einer dicken Aluminiummuffe über ein Innenrohr extrudiert werden. Die extrudierte Rippe besteht aus einer äußeren Aluminiumröhre mit großer Wandstärke (Muffe), die über einer inneren Basisröhre ausgerichtet ist. Die beiden Röhren werden durch drei Dorne mit rotierenden Scheiben geschoben, die die Aluminiumrippen in einem Arbeitsgang buchstäblich spiralförmig nach oben und aus dem Muffenmaterial herauspressen oder extrudieren. Der Extrusionsprozess härtet die Rippen und verhindert ungleichartige Metallkontakte an der Rippenwurzel. Im Vergleich zu anderen Produkten brechen, lösen oder lösen sich die Rippen nicht, was die thermische Effizienz stark beeinträchtigt. Während des Rippenprozesses wird eine feste mechanische Verbindung zwischen der gerippten äußeren Aluminiumröhre und der inneren Basisröhre aus dem erforderlichen Metall, das normalerweise Stahl ist, hergestellt. Die freiliegende Außenfläche besteht aus Aluminium und es gibt keine winzigen Lücken zwischen benachbarten Rippen, in die Feuchtigkeit eindringen kann. Da das Außenrohr und die Rippen hinsichtlich der Temperatur miteinander verbunden sind, kann es zu einem Kontaktmangel zwischen Außen- und Innenrohr kommen, der einen zusätzlichen Widerstand gegen die Wärmeübertragung darstellt. Die anwendbare Temperatur beträgt bis zu 540 °F (280 °C). 

Vorteile extrudierter Rohre mit verlängerter Oberfläche:

Hocheffiziente Lamellen für Anwendungen mit höheren Temperaturen bieten einen vollständigen und dauerhaften Schutz des Basisrohrs vor atmosphärischer Korrosion.

Die verlängerte Lamelle ist stark genug und widerstandsfähig gegen mechanische Beschädigungen und hält Stößen beim Handling besser stand. Im Vergleich zu anderen Typen können Rohre mit verlängerter Oberfläche ohne Beschädigung mit Dampf oder Hochdruckwasser gereinigt werden. Durch die Verbindung der Außen- und Innenrohre besteht keine Gefahr eines Kontaktverlusts mit dem Aluminium aufgrund thermischer Belastung.

Der Übertragungskoeffizient bleibt konstant. Da die Außenhülle durchgehend ist, entsteht keine elektrolytische Verbindung und es kann keine galvanische Korrosion an der Basis der Lamellen auftreten. Höhere Wärmeübertragungsleistung über die gesamte Lebensdauer des Geräts. Die Lamellen müssen nicht an den Enden befestigt werden.

Schwächen bei extrudierten Rohren mit verlängerter Oberfläche:

Dies ist ein kostspieliges Herstellungsverfahren, da eine beträchtliche Menge an Rippenmaterial benötigt wird. Das Gesamtgewicht der Geräte, die diese Art von Rohren mit verlängerter Oberfläche verwenden, ist höher.

Maximale Betriebstemperatur auf 280 °C begrenzt.

Anwendung von extrudierten Rohren mit erweiterter Oberfläche:

1. Öl- und Gasraffinerien

2. Erdöl-, Chemie- und Petrochemieindustrie

3. Erdgasaufbereitung

4. Stahlindustrie

5. Kraftwerke

6. Klimaanlage

7. Kompressorkühlboxen

Eingebettete Rohre mit erweiterter Oberfläche oder sogenannte G-Typ-Rippenrohre

Geometrie eingebetteter Rohre mit erweiterter Oberfläche:

In die Außenseite der Basisrohrwand wird eine spiralförmige Nut von 0,2–0,3 mm (0,008–0,012 Zoll) gefräst, sodass das Metall nur verdrängt, aber nicht entfernt wird. Die Aluminiumrippe wird mechanisch unter Spannung in die Nut gewickelt, wonach das verdrängte Metall auf jeder Seite der Rippe zurückgerollt wird, um sie an Ort und Stelle zu halten. Deshalb wird dieser Typ auch als eingebettetes Rohr mit verlängerter Oberfläche bezeichnet. Die effektive Dicke der Basisrohrwand ist die Dicke unterhalb der Nut. Dieser Typ bietet sowohl thermischen als auch mechanischen hervorragenden Kontakt zwischen Rippe und Nut. Obwohl das Basisrohrmetall der Atmosphäre ausgesetzt ist, zeigten Tests unter Serverbedingungen, dass Korrosion über einen langen Zeitraum erforderlich ist, bevor eine Bindungsschwäche auftritt.

Die Rohre mit erweiterter Oberfläche vom Typ G sind für hohe Temperaturen bis zu 150 °F (400 °C) geeignet.

Eingebettete Rohre mit erweiterter Oberfläche, Hauptanwendung:

1. Öl- und Gasraffinerien

2. Erdöl-, Chemie- und Petrochemieindustrie

3. Erdgasaufbereitung

4. Stahlindustrie

5. Kraftwerke

6. Klimaanlage

7. Kompressorkühlboxen

Vorteile eingebetteter Rohre mit verlängerter Oberfläche:

Der Rippen-Rohrwandkontakt ist durch die Einstellung konstant und ermöglicht die Nutzung einer Wandtemperatur von bis zu 400°C.

Die Flosse ist über die gesamte Länge fixiert und löst sich daher auch bei teilweiser Entwurzelung nicht auf.

Diese Art von Rohren mit erweiterter Oberfläche ist eine der optimalen Möglichkeiten, wenn es um ein gutes Verhältnis von Effektivität und Kosten geht.

Schwäche eingebetteter, verlängerter Oberflächenrohre:

Die Finne ist nicht stark genug, um mechanischen Schäden standzuhalten, wenn äußere Kräfte auf die Finnenfläche einwirken.

Um Schäden zu vermeiden, muss die Handhabung sorgfältig erfolgen.

Bei der Reinigung mit Dampf oder Hochdruckwasser können Rohre mit verlängerter Oberfläche beschädigt werden.

Da die Lamellen spiralförmig in Rillen gewickelt sind, wird der ungerippte Bereich nicht abgedeckt, der korrosiven Medien ausgesetzt sein kann, und es kann zu galvanischer Korrosion an der Basis der Lamellen kommen.

Das Rohr muss gerade sein und eine glatte Außenfläche aufweisen, um eine schöne, erweiterte Rohroberfläche zu erhalten.

Wenn die Finning-Funktion fehlschlägt, ist es schwierig, das Kernrohr erneut zu verwenden.

Die Lamellen sollten an beiden Enden befestigt werden, um ein Aufwickeln zu vermeiden

L-Fuß-Form, verlängerte Oberflächenrohre

Geometrie der L-förmigen, verlängerten Oberflächenrohre:

Die L-förmigen Aluminiumrohre mit verlängerter Oberfläche sind Standardrippen für Niedertemperaturanwendungen, bei denen ein gewisses Maß an Rohrwandschutz erforderlich ist. Die Rippe wird mechanisch unter Spannung auf das Basisrohr gewickelt. Der kurze horizontale Schenkel jedes L hat Kontakt mit der Oberfläche des Basisrohrs und bedeckt diese vollständig. Diese Konstruktion sorgt für einen deutlich verbesserten Kontakt zwischen Rippe und Rohr über dem geriffelten Basisrohr. Tests haben gezeigt, dass durch Rändelung der Außenseite des Basisrohrs und des Fußes der L-förmigen Rippe ein deutlich besserer Kontakt zwischen Rippe und Rohr erreicht wird. Bei beiden Ausführungen besteht die gesamte freiliegende Außenfläche aus Aluminium. Die L-Fuß- oder Schulterspannungskonstruktion gewährleistet einen gleichmäßigen Rippenabstand, der durch die Überlappung des Rippenradius über der freiliegenden Schulterkante fest miteinander verbunden ist. Die anwendbare Temperatur beträgt bis zu 270 °F (130 °C).

Vorteile von L-Fuß-Röhren mit erweiterter Oberfläche:

Geeignet für Niedertemperaturanwendungen

Die Finning-Methode ist im Vergleich zu den anderen die kostengünstigste Methode.

Die defekten Lamellen können während der Produktion problemlos entfernt und das blanke Rohr erneut zur Lamellenbildung verwendet werden.

Es ist nicht erforderlich, über dem Kernrohr eine spiralförmige Nut anzubringen.

Es ist möglich, die Rippen auf einem sehr dünnwandigen Rohr anzuordnen, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn teure Legierungen als Kernrohr verwendet werden.

Das Rohr kann einer Temperatur von bis zu 130 °C standhalten, ohne dass die Gefahr einer atmosphärischen Korrosion oder einer thermischen Belastung besteht.

L-Fuß-Form, verlängerte Oberflächenrohre, Schwäche:

Die Finne ist nicht stark genug, um mechanischen Schäden standzuhalten, wenn äußere Kräfte auf die Finnenfläche einwirken.

Um Schäden zu vermeiden, muss die Handhabung sorgfältig erfolgen.

Bei der Reinigung mit Dampf oder Hochdruckwasser können Rohre mit verlängerter Oberfläche beschädigt werden.

Da die Lamellen spiralförmig in Nuten gewickelt sind, wird der ungerippte Bereich nicht abgedeckt, der korrosiven Medien ausgesetzt sein kann, und es kann zu galvanischer Korrosion an der Basis der Lamellen kommen.

Das Rohr muss gerade sein und eine glatte Außenfläche aufweisen, um eine schöne, erweiterte Rohroberfläche zu erhalten.

Die Lamellen sollten an beiden Enden befestigt werden, um ein Aufwickeln zu vermeiden

Anwendung für L-Fuß-Rohre mit erweiterter Oberfläche:

1. Öl- und Gasraffinerien

2. Erdöl-, Chemie- und Petrochemieindustrie

3. Erdgasaufbereitung

4. Stahlindustrie

5. Kraftwerke

6. Klimaanlage

7. Kompressorkühlboxen

Erweiterte Oberflächenrohre