Вес оребренной трубы: влияние высоты и шага ребра

Оребренные трубы применяют в аппаратах воздушного охлаждения, теплообменниках, конденсаторах, испарителях, экономайзерах и утилизаторах тепла. Для закупки вес важен не только как логистический параметр. Он влияет на нагрузку трубной решетки, опор, рамы аппарата, стоимость партии и требования к монтажу.

Как считается вес оребренной трубы

Вес оребренной трубы складывается из массы основной трубы и веса оребрения. Для биметаллической конструкции отдельно считают внутреннюю трубу и наружный металл ребра. Для накатной, ребра которой формируются из металла трубы, вес готового изделия всегда равен весу исходной заготовки.

Вес оребренной трубы зависит от массы основной трубы, материала ребра, высоты ребра, его толщины, шага и длины оребренного участка. Чем выше ребро и чем меньше шаг между ребрами, тем больше площадь теплообмена и масса погонного метра; но рост веса не всегда означает рост эффективности аппарата.

ASTM A498/A498M описывает теплообменные трубы с интегральными ребрами, где наружная или внутренняя поверхность изменяется холодным формированием для увеличения площади теплообмена. Это важно для расчета: у накатной трубы ребро не является отдельной приваренной деталью, а связано с телом трубы.

Что влияет на вес оребренной трубы

1. Высота ребра трубы и наружный диаметр оребрения

Высота ребра – расстояние от наружной поверхности базовой трубы до вершины ребра. При увеличении высоты растет наружный диаметр оребрения, площадь теплообмена и объем металла в каждом витке. Поэтому труба с высоким ребром тяжелее трубы с тем же шагом, но меньшей высотой.

Высокое ребро оптимально когда теплопередача ограничена со стороны воздуха или газа. Но для аппарата это не только теплотехнический плюс. Увеличиваются масса пучка, габарит оребрения, нагрузка на опоры и риск повреждения ребер при транспортировке. В загрязненной среде высокое и частое ребро может быстрее забиваться пылью, масляным туманом или кристаллами.

У экструдированных труб высота ребра связана с толщиной наружной оболочки. Ребро выдавливают из наружного металла, который плотно охватывает внутреннюю трубу, поэтому масса определяется не только готовой высотой ребра, но и исходной оболочкой.

2. Шаг ребра оребренной трубы и количество витков на метр

Шаг ребра – расстояние между соседними витками или ребрами. Чем меньше шаг, тем больше ребер приходится на метр трубы и тем выше масса оребренного участка. Производители часто задают этот параметр через число ребер на дюйм или на метр; при одинаковой высоте и толщине ребра большее число ребер дает большую массу.

Слишком малый шаг не всегда оправдан. Он увеличивает вес, сопротивление потоку и сложность очистки межреберного пространства. Для аппаратов, работающих на улице, в запыленном воздухе или рядом с технологическими выбросами, шаг выбирают с учетом загрязнения и обслуживания, а не только площади теплообмена.

Технические справочники по оребренным трубам показывают, что для подбора учитывают диаметр трубы, высоту ребра, толщину ребра и число ребер на единицу длины. Эти параметры нужны и для расчета веса, и для проверки тепловой поверхности.

3. Материал ребра и разница плотности металлов

При одинаковой геометрии вес зависит от плотности материала. Алюминиевое ребро легче стального и медного, поэтому его часто применяют в биметаллических трубах для аппаратов воздушного охлаждения. Стальная внутренняя труба воспринимает давление и рабочую среду, а алюминиевое оребрение увеличивает наружную поверхность теплообмена без чрезмерного роста массы.

Медное ребро тяжелее алюминиевого, но может применяться там, где нужна высокая теплопроводность и совместимость с конструкцией аппарата. Стальное ребро увеличивает массу сильнее, но может быть оправдано при требованиях к механической прочности, температуре или однородности материала.

Разница материалов особенно важна для крупной партии. Незначительное увеличение массы на одном метре превращается в тонны дополнительной нагрузки на трубный пучок, раму, транспорт и складскую обработку.