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Wie wählt man Lamellen für Dampfwärmetauscher aus?
Wie wählt man Lamellen für Dampfwärmetauscher aus?
Rippen für Dampfwärmetauscher sind so konzipiert, dass sie die Wärmeübertragungseffizienz verbessern. Normalerweise werden Rippen an der Oberfläche von Wärmetauschrohren angebracht, um die äußere (oder innere) Oberfläche zu vergrößern und so die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern. Diese Art von Wärmetauschrohr wird allgemein als Rippenrohr bezeichnet.
Einzelmetall-Dampfwärmetauscherlamellen:
Diese Rippen werden durch Walzen eines einzelnen Aluminium- oder Kupferrohrs hergestellt. Sie besitzen eine hohe Festigkeit, sind beständig gegen thermische und mechanische Schocks, haben gute Wärmeausdehnungseigenschaften und beseitigen das Problem des thermischen Kontaktwiderstands. Dies verbessert die Wärmeübertragungsleistung der Rippenrohre erheblich und sorgt für eine erhebliche Vergrößerung der effektiven Wärmeaustauschfläche. Die Rippenhöhe für Dampfwärmetauscher kann zwischen 1 und 2 mm liegen, geeignet für Stahlrohrdurchmesser von φ19 bis φ30 mm, Rippenabstände zwischen 1,2 und 2,5 mm, und die Materialien umfassen Stahl, Kupfer und Edelstahl. Derzeit produziert unsere Fabrik Dampfwärmetauscherrippen in zwei Haupttypen: Aluminiumrippen und Edelstahlrippen.
Bimetall-Lamellen:
Diese Rippen bestehen aus zwei verschiedenen metallischen Werkstoffen (wie Stahl und Kupfer) und werden auf Spezialmaschinen kaltgewalzt. Diese Konstruktion überwindet die Schweißbeschränkungen von Aluminium mit anderen Metallen und ist auch als Stahl-Aluminium-Verbundrippen, Kupfer-Aluminium-Verbundrippen oder gewalzte Rippen bekannt. Bimetallische Rippen nutzen die Druckfestigkeit des Basisrohrs und die effiziente Wärmeübertragung von Aluminium und heben die Eigenschaften beider Materialien im Herstellungsprozess hervor. Sie bieten Vorteile, die mit anderen Arten von Rippenrohren nicht vergleichbar sind.
1. Geringes Gewicht: Aluminium hat von allen häufig verwendeten Nichteisen- und Eisenmetallen die geringste Dichte, weshalb die daraus hergestellten Lamellen leicht sind.
2. Hohe Wärmeübertragungsleistung: Mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 211,9 ist Aluminium kostengünstiger als Silberkupfer. Objekte mit guter Wärmeleitfähigkeit neigen dazu, Wärme schnell aufzunehmen und abzuleiten.
3. Geringer Luftwiderstand: Die glatte Oberfläche der bimetallischen Dampfwärmetauscherlamellen verringert den Luftwiderstand. Luft kann leicht in die Zwischenräume zwischen den Lamellen eindringen.
4. Niedriger thermischer Kontaktwiderstand: Die praktische Erfahrung zeigt, dass Bimetall-Lamellen in Arbeitsumgebungen unter 210 Grad Celsius nahezu keinen thermischen Kontaktwiderstand aufweisen und so eine effiziente Wärmeübertragung gewährleisten.
Unser Unternehmen kann Dampfwärmetauscherrippen auf verschiedene Arten auf dem Basisrohr herstellen, darunter spiralförmige, Inline-, geschweißte und gerollte Rippen.
Lamellen mit niedrigem Gewinde:
Dies sind effiziente Wärmeaustauschrohre, die durch Rollen von Gewinden auf der Außenfläche gewöhnlicher Wärmeaustauschrohre gebildet werden. Normalerweise sind Rippen mit niedrigem Gewinde einmetallische Rippen aus Materialien wie Kupfer, Aluminium, Stahl oder Edelstahl. Die Rippen werden direkt auf einem Wärmeaustauschrohr verarbeitet, wobei eine bestimmte Dicke für die Druckbelastung verbleibt. Die Höhe der Rippen reicht von 1,5 bis 3 und der Spiralabstand beträgt zwischen 1,2 und 2,2.
Hochgewindelamellen:
Diese Lamellen weisen ein hohes Lamellen-zu-Rohr-Verhältnis auf.
Extrudierte (gerollte) Gewinderippen:
Das Material der Basisrohre besteht aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl usw., während die Rippen aus extrudierten Aluminiumrohren bestehen. Diese Rippen werden durch Zusammenrollen der Aluminiumrohre und der Basisrohre auf einer Spezialmaschine hergestellt und übertreffen geschweißte Rohre, ummantelte Rohre, Spiralrohre und glatte Rohre in allen Leistungsindikatoren. Sie werden häufig in verschiedenen Bereichen wie Erdöl, Chemiemaschinen sowie Trocknungs- und Kühlprozessen eingesetzt und bieten Vorteile wie geringen Wärmewiderstand, hervorragende Wärmeübertragungsleistung, hohe Festigkeit, geringen Strömungsverlust, starke Korrosionsbeständigkeit und lange Lebensdauer. Die Abmessungen der Basisrohre können von φ16 bis φ32 Kohlenstoffstahl- oder Edelstahlrohren oder nicht standardmäßigen Rohren reichen, und die Abmessungen der Rippenrohre können gemäß den Kundenanforderungen angepasst werden. Zu den Standardabmessungen gehören eine Rippenhöhe von ungefähr 15 mm, eine Rippendicke von 0,3 bis 0,35 mm und ein Rippenabstand von ungefähr 3 mm ohne Längenbeschränkungen.
Wenn Rippen auf der glatten Rohroberfläche verwurzelt sind, wird Wärme von der Rippenwurzel nach außen übertragen, da Wärme vom Inneren des Rohrs nach außen wandert. Gleichzeitig wird Wärme durch konvektiven Wärmeaustausch kontinuierlich an die umgebende Flüssigkeit übertragen, was zu einer allmählichen Abnahme der Rippentemperatur entlang der Höhe führt. Wenn die Rippentemperatur entlang der Höhe abnimmt, verringert sich der Temperaturunterschied zwischen der Rippe und der umgebenden Flüssigkeit allmählich und die Wärmeaustauscheffizienz pro Flächeneinheit nimmt ab. Je höher die Rippen sind, desto geringer ist der Beitrag der vergrößerten Fläche zur Wärmeaustauscheffizienz.
Bei im Maschinenbau häufig verwendeten hochfrequenzgeschweißten Rippenrohren liegt der Rippenwirkungsgrad bei einer Rippenhöhe von 15 mm bei etwa 0,8. Bei einer Rippenhöhe von 20 mm sinkt der Rippenwirkungsgrad jedoch auf etwa 0,7. Dies zeigt, dass eine Rippenhöhe von 15 mm angemessen ist. Bei der Auswahl von Rippenhöhen über 20 mm ist Vorsicht geboten, da der Rippenwirkungsgrad deutlich geringer ist und sie daher im Allgemeinen ungeeignet sind. Bei Aluminiumrippen, die in Luftkühlern verwendet werden, ist eine Erhöhung der Rippenhöhe auf 22–25 mm akzeptabel, da Aluminium im Vergleich zu Kohlenstoffstahl eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Die Wahl einer kleineren Steigung kann das Rippen-Rohr-Verhältnis effektiv erhöhen. Bei der Auswahl der Steigung ist jedoch Vorsicht geboten, da Faktoren wie die Art des strömenden Gases und die Möglichkeit einer Ascheansammlung berücksichtigt werden müssen. Es kann in drei Situationen unterteilt werden:
1. Starke Ascheansammlung:
In Fällen, in denen die Ascheansammlung besonders stark ist, wie z. B. in den Abgasen von Stahlwerken, Elektroöfen, Konvertern und einigen Industrieöfen mit hohem Aschegehalt, ist die Wahl eines großen Lamellenabstands, beispielsweise über 10 mm, erforderlich. Dies sollte durch ein angemessenes Ascheentfernungsdesign und den Einsatz von Aschegebläsen ergänzt werden.
2. Mäßige Ascheansammlung:
In Fällen, in denen die Ascheansammlung zwar nicht schwerwiegend ist, aber dennoch Aufmerksamkeit erfordert, wie etwa im Abgas von Kraftwerkskesseln und Industriekesseln, ist ein Lamellenabstand von etwa 8 mm geeignet, dieser sollte jedoch von einem Designschema mit automatischen Ascheentfernungsfunktionen begleitet werden.
3. Keine oder minimale Ascheansammlung:
In Situationen, in denen keine oder nur eine minimale Ascheansammlung auftritt, wie z. B. bei Abgasen von Erdgasanlagen oder Luftkühlern, ist ein Lamellenabstand von 4–6 mm akzeptabel. Bei Aluminium-Luftkühlern beträgt der Lamellenabstand oft etwa 3 mm.
Bei der Wahl der Lamellendicke werden vor allem die Korrosions- und Abriebwirkung des strömenden Gases berücksichtigt. Bei starker Korrosion und Abrieb können dickere Lamellen gewählt werden.
Dampfwärmetauscher
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