Ребристая труба отопления: применение в отоплении и экономайзерах

Содержание

Технические характеристики ребристой чугунной трубы: область применения

Ребристая чугунная труба с круглыми ребрами

Учитывая постоянное развитие техники, все больше новых работок можно встретить в различных отраслях. Так, например, раньше сложно было себе представить, что чугунная труба может быть ребристой. Это произошло. Сейчас такие изделия широко используются. Поэтому стоит рассмотреть ребристую чугунную трубу, как материал, более подробно.

Такие трубы надежно и просто используются. Они имеют высокий уровень стойкости против коррозии, причем и внутри, и снаружи.

Ребристые чугунные трубы на концах имеют квадратные фланцы, которые образуют торцевые стенки при сборке. Чтобы устранить присосы, используются прокладки, которые вставляются между фланцами в канавки.

Преимущества

Экономайзерная чугунная труба с ребрами

Чугунные ребристые трубы обладают перечнем достоинств, которые открыли для них широкие перспективы использования в системах отопления:

Легкость установки.
При высокой температуре теплоносителя наблюдается высокая температура наружной поверхности.
Компактность.
Низкая стоимость.

Недостатки

По сути, их все 3:

Невысокая механическая прочность.
Большой вес.
Плохая очищаемость от пыли, которая скапливается между ребрами.

Применение в отопительных системах

Ребристая чугунная труба с квадратными ребрами

В этом случае зачастую они применяются для создания регистров – приборов отопления из толстых труб, применяемых зачастую в складских и производственных помещениях. Во многом применение в местах, где нет постоянного присутствия людей, вызвано гигиеническими соображениями, поскольку очищение от накапливаемой пыли между ребрами трубы практически невозможно. Есть такие трубы и для жилых помещений – радиаторы из чугуна.

Не нужно забывать, что у гладкой трубы имеется один недостаток, если использовать ее в качестве прибора отопления. Цилиндр – худшая форма для такого прибора, если учитывать отношение площади поверхности к внутреннему объему.

Ребристые чугунные трубы, которые представляют собой продолговатый радиатор, изготавливаются специально для применения в регистрах.

По краям трубы могут быть фланцы или резьбы для соединения с прочими элементами отопительной системы.

Характеристики

Экономайзер чугунный ЭБ-2-94И

Ребристые трубы из чугуна имеют диаметр круглых ребер 175 мм, а внутренний – 70 мм. Что касается рабочего давления, то оно составляет 6 кгс/м².

Радиаторы из чугуна могут выдержать давление в 0,6 МПа и температуру в 150 градусов Цельсия. Секций может быть не больше восьми. Поверхность покрыта грунтом. В комплекте к такому радиатору имеется две глухих пробки и две пробки с отверстиями. Для левой стороны радиатора пробка маркируется с буквой «Л». Ниппели изготавливаются из ковкого чугуна.

Также ребристые чугунные трубы могут устанавливаться за котлами старых конструкций с давлением до 2,4 МПа, а также с отопительными котлами типа ДКВр, ДЕ и КЕ.

Благодаря новому взгляду чугунные трубы нашли новые области применения, где их использование стало более эффективным и экономически оправданным.

Экспериментальное исследование влияния внешнего загрязнения на тепловую мощность трубчатого ребристого конвектора | C.O.K. archive | 2019

В ходе исследования авторами обнаружено, что при естественной конвекции в трубах с тесным расположением рёбер загрязнение межрёберного пространства у основания оребрения не приводит к существенному снижению тепловой мощности (менее 10%), а ухудшение теплоотдающих свойств трубы происходит только при загрязнении верхушек оребрения (на 20,5%). Температура по высоте боковой поверхности ребра уменьшается незначительно (менее 2%), а на верхушке ребра по отношению к основанию — на 6–9%. Следовательно, при эксплуатации ребристых конвекторов систем отопления не обязательна их частая и тщательная очистка от загрязнений.

Введение

Во многих странах, в том числе и в России, расширяется применение в системах отопления трубчато-ребристых нагревательных приборов — конвекторов, которые характеризуются малой инерционностью и металлоёмкостью, простотой изготовления, возможностью механизировать и автоматизировать их производство [1, 2]. Одним из видов конструктивного исполнения конвектора является биметаллическая труба с круглыми алюминиевыми рёбрами. Площадь внешней поверхности ребристой трубы во много раз больше, чем площадь поверхности гладкой трубы того же диаметра и длины, что придаёт отопительному прибору особую компактность.

К недостаткам конвекторов относится трудоёмкость очистки от пыли. При эксплуатации конвектора происходит снижение его тепловой мощности в результате загрязнения внутренней и наружной теплообменной поверхности.

Методики теплогидравлического расчёта оребрённых биметаллических труб для вынужденной и свободной конвекции приведены во многих источниках [3–9]. В справочной литературе [3, 4] имеется достаточно большое количество проверенных практикой данных по величине термического сопротивления движущихся внутри трубы различных охлаждаемых технологических энергоносителей.

Подходы к учёту внешнего загрязнения представлены только для вынужденной конвекции и принципиально противоположны. По мнению специалистов [4, 5], влияние загрязнения с воздушной стороны можно не учитывать, так как коэффициент теплоотдачи от оребрения к охлаждающему воздуху низок, и поэтому термическое сопротивление теплоотдачи с внешней стороны является определяющим в общем термическом сопротивлении теплопередачи. Однако натурные экспериментальные исследования [10, 11] теплопередачи аппаратов воздушного охлаждения из биметаллических ребристых труб с накатанными алюминиевыми рёбрами указывают на уменьшение коэффициента теплопередачи от внешнего загрязнения оребрения до 12% при вынужденной конвекции.

Разработаны также теоретические модели расчёта коэффициента теплопередачи оребрённой биметаллической трубы с кольцевым равномерным загрязнением [12–15] для разреженных круглых рёбер, которые, однако, не подтверждены экспериментальными данными.

Цель работы — экспериментальное исследование интенсивности теплового потока и распределение температур на оребрённой чистой и загрязнённой поверхности кругло-ребристой трубы при свободной конвекции воздуха.

Основная часть

Объектом исследования являлась биметаллическая ребристая труба со спиральными накатными рёбрами.

Материал ребристой оболочки — алюминиевый сплав АД1М, материал несущей трубы — углеродистая сталь Ст10. Диаметр несущей трубы — d_н = 25 мм, толщина стенки — δ = 2 мм. Геометрические параметры оребрения: наружный диаметр ребра — d = 56 мм; высота ребра — h = 14,6 мм; диаметр по основанию ребра d₀ = d — 2h = 26,8 мм; шаг ребра — s = 2,5 мм; средняя толщина ребра — D = 0,5 мм; коэффициент оребрения трубы — φ = 19,26. Полная длина биметаллической трубы с торцевыми участками 330 мм, теплоотдающая длина l = 300 мм.

Исследования проводились методом полного теплового моделирования на специально разработанном в [16] экспериментальном стенде для исследования свободно-конвективного теплообмена.

В центре стендовой камеры размерами 0,8×0,8×1,0 м размещалась исследуемая оребрённая труба, которая являлась калориметром с установленными средствами измерения.

Конструкция опытной трубы-калориметра представлена на рис. 1. Внутри биметаллической ребристой трубы 1, указанной выше, установлен трубчатый электронагреватель (ТЭН) 2 со следующими параметрами: диаметр — 12,5 мм, длина — 320 мм, мощность — 320 Вт. Внутри оболочки ТЭНа, выполненного из углеродистой стали, размещена спираль 3 из проволоки с высоким омическим сопротивлением и наполнитель (электротехнический периклаз марки ППЭ). С помощью центровочного кольца 4 обеспечивалось центральное расположение ТЭНа в трубе. С целью устранения внутренних конвективных токов воздуха и равномерного прогрева ребристой трубы между ТЭНом и стальной стенкой трубы засыпался кварцевый песок 5 дисперсным составом 0,16–0,32 мм. Торцы трубок герметизировались высокотемпературной силиконовой замазкой 6.

Для измерения средней температуры поверхности калориметра у основания рёбер t_осн зачеканивались свинцом пять медь-константановых термопар 7 вдоль образующей трубы, сдвинутых относительно друг друга на угловое расстояние 45°. Термопары были заложены у основания рёбер вдоль образующей трубы по винтовой линии на половине окружности трубы, при допущении, что вторая половина имеет симметричное поле температур. Также на поверхности ребра, размещённого в центре трубы, припаивались четыре медь-константановые термопары 8 (диаметр провода 0,2 мм) с шагом 3,65 мм от основания по высоте 3,65 мм и последней термопарой, размещённой на верхушке ребра (рис. 1, сечение I). Предварительно термопары были протарированы с точностью 0,1°C. Торцевые участки оребрённой трубы защищены фторопластовыми втулками 9 наружным диаметром d_вт = 45 мм, длиной l_вт = 35 мм, глубиной b_вт = 25 мм. С целью измерения торцевых потоков тепла на поверхности обеих втулок c противоположных сторон закреплялось по два спая общей четырёхспайной медь-константановой дифференциальной термобатареи.

Показания медь-константановых термопар 7 и 8 фиксировались с помощью вольтметра (модель GDM-78341 класса точности 0,25), подключённого через переключатель. Холодный спай всех термопар помещался в сосуд Дьюара.

При исследовании кольцевое равномерное загрязнение оребрённой трубы создавалось путём плотной намотки между рёбрами льняного шнура 10 диаметром 1,7–2,3 мм и средней теплопроводностью l_з = 0,05 Вт/(м·К). То есть в межрёберном пространстве создавался слой высотой h_з = 3,3; 6,3; 8,7; 11,4 и 16,1 мм с неравномерностью ± 0,4 мм (рис. 2а).

Также для обеспечения максимального термического сопротивления межрёберного пространства чистая оребрённая труба герметично обматывалась алюминиевой фольгой толщиной 0,3 мм (рис. 2б). Таким образом, достигалось заполнение межрёберного пространства неподвижным воздухом и обеспечивалось максимальное снижение тепловой эффективности ребристой трубы.

Подвод теплового потока к оребрённым поверхностям обеспечивался ТЭНом, который подключался к регулируемому масляному трансформатору (модель АОМН-40–220–75). Мощность, подводимая к оребрённой трубе, измерялась ваттметром (модель К505 класса точности 0,5). Температура воздуха t0 внутри камеры измерялась двумя ртутными лабораторными термометрами со шкалой 0–50°C и ценой деления 0,1°C, расположенными в диагонально противоположных её углах. Ртутные шарики термометров защищались от излучения пучка экранами из алюминиевой фольги.

Теплота от оребрённой поверхности конвекцией и излучением передавалась атмосферному воздуху, который за счёт разности плотностей нагретого и холодного воздуха поднимался вверх в окружающую среду. Во время экспериментального исследования оребрённой трубы электрическая мощность, подводимая к трубе, поддерживалась постоянной для льняного шнура W = 40 ± 2 Вт и изменялась для воздуха W в пределах от 10,3 до 77,5 Вт, температура стенки у основания рёбер составляла t_осн = 80–94°C, а температура окружающего воздуха в камере t₀ = 18,4–20,1°C.

Удельный тепловой поток q [Вт/м] (на 1 п.м. длины конвектора) отведённый от трубы к воздуху конвекцией и излучением, рассчитывался из уравнения:

где Q_п — тепловые потери через торцы труб и токоподводы (рассчитывались через ранее полученную экспериментальную зависимость по средней температуре на поверхности втулок), Вт.

Результаты экспериментов представлены на рис. 3 и 4.

На рис. 3 показана зависимость относительной тепловой мощности трубы q/Δtосн от термического сопротивления загрязнения R_з = h_з/l_з, где Δt_осн = t_осн — t0 — среднее превышение температуры у основания оребрения над температурой окружающей среды. При размещении в межрёберном пространстве неподвижного воздуха h_з = h = 14,6 мм, а коэффициент теплопроводности воздуха l_з определялся в зависимости от средней температуры по поверхности ребра.

Как видно, при высоте загрязнения меньше высоты ребра (h_з < h = 14,6 мм) тепловая мощность трубы уменьшается незначительно (менее 10%). При полном закрытии оребрения слоем загрязнения из льняного шнура (h_з = 16,1 мм) тепловая мощность уменьшается на 20,5%. По-видимому, это обусловлено тем, что при естественной конвекции в трубах с тесным расположением рёбер в межрё- берном пространстве у основания рёбер воздух остаётся практически неподвижным и является естественным изолятором, а основной отвод теплового потока осуществляется с верхушек оребрения.

Поэтому загрязнение межрёберного пространства у основания оребрения не приводит к существенному снижению тепловой мощности, а ухудшение теплоотдающих свойств трубы происходит только при загрязнении непосредственно верхней части оребрения.

При изоляции межрёберного пространства неподвижным воздухом тепловая мощность снижается до 55%.

Это предположение косвенно подтверждается путём сравнения относительной тепловой мощности оребрённой трубы с тепловой мощностью гладкой трубы диаметром, равным диаметру оребрения d = 56 мм (на рис. 3 представлена в виде пунктирной линии), рассчитанной по [17]. Как видно, тепловые мощности чистой оребрённой трубы и гладкой трубы сопоставимы, что подтверждает представление об интенсивном отводе тепла с верхушек рёбер.

На рис. 4 представлены зависимости относительного перепада температуры (t_р — t₀)/q по высоте ребра h для чистой и загрязнённой оребрённой трубы, где t_р — температура на поверхности ребра определённая термопарами 8 (рис. 1, сечение I). Пунктирной линией на рисунке показана граница раздела чистой и загрязнённых областей оребрённой поверхности (выше пунктирной области температуры tр определялись термопарами, закрытыми загрязнением). Как видно, температура по высоте боковой поверхности ребра уменьшается незначительно (менее 2%), а на верхушке ребра по отношению к основанию — на 6–9%.

Заключение

Проведено экспериментальное исследование интенсивности теплового потока и распределение температур на оребрённой чистой и загрязнённой поверхности круглой трубы при свободной конвекции воздуха. При загрязнении оребрённой поверхности только у основания рёбер тепловая мощность теплообменной трубы уменьшается менее чем на 10%. Предельное загрязнение межрёберного пространства неподвижным воздухом уменьшило тепловую мощность более чем в два раза. Следовательно, при эксплуатации трубчатых ребристых конвекторов не обязательна их частая и тщательная очистка от глубоких межрёберных плотных загрязнений.

Ребристые трубки Finbraze® для промышленных теплообменников

Празднование более чем 30-летия с 1993 года

Используя наш передовой процесс пайки Finbraze®, мы производим серию оребренных труб, которые используются в различных устройствах теплообменников. Ребристые трубы доступны во всех текущих стандартных промышленных размерах и могут быть легко свернуты или сформированы.

В соответствии с требованиями заказчика каждая ребристая труба может иметь одинаковые или разные комбинации металлов между трубой и ребрами. Например, изображенный на фото продукт имеет медные ребра, припаянные к трубе из нержавеющей стали. Наши оребренные трубы также изготавливаются, чтобы выдерживать температуры до 1150°F.

После изготовления оребренные трубы проходят внутренние испытания в соответствии с системой контроля качества Fin Tube Products, а затем упаковываются в различные ящики, коробки и рукава. В настоящее время мы производим тысячи футов этого продукта, обеспечивая своевременную доставку в несколько мест по всему миру.

ЗАПРОС ЦЕНЫ

Название продукта

Ребристая трубка Finbraze®

Описание продукта

Ребристая трубка Finbraze® используется в теплообменниках.

Применяемые возможности/процессы

Формовка/рулоны Можно свернуть в спираль или сформировать в несколько форм Пайка/пайка Finbraze® Упаковка В ящиках (деревянных), в коробках или в рукавах

Оборудование, используемое для изготовления детали

Атмосферная печь для пайки Токарные станки-трансформеры Сварочные аппараты

Габаритные размеры детали

Толщина материала (полосы): 0,012″ и больше Наружный диаметр оголенной трубы: 1/4″ и меньше в наших мини-ребрах Размер ребра: 3/16″ и больше

Макс. Температура

1150°F

Используемый материал

Углеродистая сталь Нержавеющая сталь: Медь
CuNi

Особенности

Использование комбинаций разнородных металлов между трубой и ребрами Например, медное ребро на трубе из нержавеющей стали, как показано на рисунке Трубы отожжены для легкой намотки

В процессе Проведены испытания/проверки

Ребристые трубы тестируются на предприятии в соответствии с системой контроля качества Fin Tube Products, Inc. Также может быть выполнено дополнительное тестирование по желанию заказчика.

Промышленность

Промышленный теплообменник

Объем производства

Тысячи футов

Время доставки

Как раз вовремя (J. I.T.)

Место доставки

Весь мир

Соответствие стандартам

Технические характеристики, предоставляемые заказчиком

Посмотреть другие портфолио

Изготовление на заказ теплообменников со штампованными ребрами

Празднование более чем 30-летия с 1993 года

Компания Fin Tube Products, Inc.

заключила контракт на производство большой серии теплообменников из штампованных ребристых труб из нержавеющей стали, используемых для передачи тепла в крупных промышленных технологических процессах. Изготовленный в соответствии с точными спецификациями заказчика, каждый собранный блок теплообменника состоял из отдельной трубы длиной 12 футов, диаметром 1 дюйм, весом 45 фунтов и различных ребер размером 2, 4 и 4,5 квадратных дюйма.

С помощью процесса Finbraze® компании Fin Tube Products, Inc. к трубе были припаяны индивидуально штампованные ребра в нашей печи для пайки водородом при атмосферном давлении. Соблюдая допуски до ± 0,005 дюйма, мы изготовили эти ребристые трубчатые теплообменники из комбинации материалов толщиной 0,030 дюйма, включая нержавеющую сталь, углеродистую сталь и сплав CuNi 715.

Теплообменники были изготовлены таким образом, чтобы выдерживать Температура 1200 ° F и гладкая поверхность 45 RA. Чтобы убедиться, что эти устройства соответствуют ожиданиям клиентов, была проведена серия испытаний в процессе производства в соответствии с системой контроля качества Fin Tube Products. Кроме того, качество продукции также было проверено независимой испытательной компанией на месте.

Созданная в соответствии со спецификациями наших клиентов, компания Fin Tube Products изготовила для нашего клиента более 72 000 футов штампованных ребристых трубчатых теплообменников из нержавеющей стали, обеспечив своевременную доставку всех готовых деталей.