لوفین
لوفین تیوب(Low Finned Tube) به معنی لوله شیار دار می باشد، که یکی از انواع فین تیوب ها می باشند.
همانطور که در بخش فین تیوب اکسترود ذکر شد، فین تیوب ها بر اساس ارتفاع پره ها به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
High Fin Tube
Medium Fin Tube
Low Fin Tube
لو فین تیوب ها نیز مانند سایر فین تیوب ها ، هدفشان افزایش سطح انتقال حرارت ( و در مواردی افزایش ضریب انتقال حرارت که در ادامه راجع به این موضوع توضیحاتی داده خواهد شد.) می باشد.
در این نوع از فین تیوب ها جنس پره ها همان جنس لوله می باشد.
انواع لو فین تیوب ها:
به صورت کلی می توان گفت لوفین ها دو دسته اند:
لو فین تیوب هایی که فقط بیرون لوله شیار دارد.
لو فین تیوب هایی که هم بیرون لوله و هم داخل لوله شیار دارد.
همانطور که در عکس بالا مشهود است دو لوله سمت راست، تنها بیرونشان شیار خورده است و دو لوله سمت چپ، هم داخل و هم سطح بیرونشان شیار خورده است.
تفاوت لوله هایی که تنها بیرونشان شیار خورده با لوله هایی که از دوطرف شیار خورده اند در این است که :
اگر فقط بیرون لوله شیار دار باشد، تنها سطح انتقال حرارت افزایش می یابد.
و اگر از داخل و بیرون شیار خورده باشند، علاوه بر افزایش سطح انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت نیز حاصل می گردد.
سوالی که شاید پیش بیاید این است که چگونه شیارهای داخل لوله افزایش ضریب انتقال حرارت را حاصل می کند؟
جواب سوال فوق در روابط زیر خلاصه می شود:
Re = ρʋL/μ
Pr = ʋ/α
Nu = f(Re,Pr)
Nu = hL/k □(⇒┴( ) ) h=(Nu k)/L
Q=hAΔT
از روابط فوق نتیجه می گیریم:
با افزایش رینولدز ، ناسلت افزایش می یابد و با افزایش ناسلت ، ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش می یابد که تمام اینها افزایش نرخ انتقال حرارت را حاصل می نماید.
نکته حائز اهمیت در این مطلب این است که:
اگر جریان سیال درون لوله آرام باشد، مقدار عدد رینولدز کمتر از 2300 می شود.
و اگر جریان سیال درون لوله متلاطم باشد، مقدار عدد رینولدز بیشتر از 2300 می شود.
پس با توجه به مطالب فوق می توان گفت با متلاطم کردن جریان سیال درون لوله می توان ضریب انتقال حرارت را افزایش داد؛ پاسخ سوال در همین جمله است زیرا شیارهای داخلی لوله وظیفه متلاطم کردن جریات سیال درون لوله را دارا هستند.
شایان ذکر است لوفین هایی که شیار داخلی نیز دارند تنها برای آن دسته از سیالات که رسوب ندارند و یا رسوبشان به شدت کم است مناسب می باشد و اصلا برای سیالات با ضریب رسوب بالا پیشنهاد نمی گردد.
طراحی و ساخت لوفین تیوب :
همانطور که گفته شد جنس لوله و پره در لوفین تیوب ها یکسان است و جنس لوله ها عمدتا مس، مس-نیکل، کربن استیل و استنلس استیل می باشند.
جنس و ضخامت لوله در ساخت لوفین تیوب ها به شدت حائز اهمیت است، و اجرای عملیاتی پارامتر هایی همچون عمق فین، ضخامت فین و تراکم فین ها به شدت تابع جنس و ضخامت لوله می باشد. منظور از اهمیت جنس لوله این است که هرچه جنس لوله سخت تر(مانند کربن استیل) باشد ساخت لوفین مشکل تر است و محدودیت هایی در تولید به وجود می آورد و هرچه جنس لوله نرم تر باشد (مانند مس) عملیات تولید نسبتا آسانتر و با محدودیت کمتری مواجه می شود و همچنین ضخامت لوله هرچه کمتر باشد حساسیت و محدودیت در تولید بیشتر خواهد شد.
همانطور که گفته شد عمق فین ها در لوله های شیار دار تابع جنس و ضخامت لوله می باشد و ماکزیمم به 1.2 میلیمتر میرسد.
FPI (Fin Per Inch) یا به عبارتی تراکم فین ها در لوله های شیار دار بین 7 الی 40 فین در هر اینچ است و بهترین تراکم از لحاظ بازده حرارتی FPI = 19~22 می باشد، زیرا سیال بیرون لوله در این بازه ی تراکم، به خوبی میتواند از بین فین ها عبور کند و انتقال حرارت خوبی صورت می گیرد. هرچه تراکم بیشتر باشد سطح بیشتر خواهد بود اما نفوذ سیال بین فین ها سخت میشود و ممکن است در مواردی این موضوع بازده را کم کند زیرا امکان دارد حرکت سیال بین فین ها بسیار کم شود و یا سیال بین فین ها ساکن بماند( سیال وقتی ثابت بماند همانند عایق عمل می نماید همانند شیشه های دو جداره که بین شیشه ها هوا ساکن است).
ضخامت فین ها در لوله های شیار دار بین 0.15 الی 0.5 میلیمتر می باشد، که این ضخامت به عواملی چون جنس لوله و تراکم فین ها دارد.
کاربرد لوفین تیوب ها :
لوله های شیار دار بیشتر در صنایع تاسیساتی کاربرد دارند همانند چیلرها که در ساخت برخی از آنها لوفین استفاده می شود، همچنین در ساخت برخی از مبدل های حرارتی نیز کاربردی هستند.
پروژه ساخت یک دستگاه اویل کولر(Oil Cooler) برای شرکت کالای الکتریک
شرکت فین روتاک صنعت تولید کننده انواع لوله های شیار دار از سایز 3/8 اینچ الی 1 اینچ می باشد، و با افتخار توانایی شیار زدن بر روی انواع متریال های مختلف از جمله مس، کاپرنیکل، کربن استیل، استنلس استیل، آلومینیوم و غیره با تراکم فینهای مورد نیاز از هشت الی چهل فین در هر اینچ بر حسب نیاز مشتری، و همچنین تولید انواع لوله های فین دار شیار داخل و CLF بصورت همزمان فین رو و شیار داخل که طول لوله ها می تواند از ده سانتیمتر الی هفت متر متغیر باشد را دارا هستیم.
لازم به ذکر است که علاوه بر لوله های شیار دار امکان تولید لوله بصورت کاروگیت نیز در این شرکت وجود دارد که مزیت این نوع فین علاوه بر تولید بر روی انواع متریال فوق ،میتوان بر روی فولاد نیز تولید کرد.
لوله های کاروگیت همانند شیارهای داخل لوله ها جریان سیال داخل لوله را متلاطم کرده و باعث افزایش ضریب انتقال جرم می شود.
و در نهایت این شرکت تمامی لوله های فین زنی شده را توسط تست پنوماتیک و یا هیدرواستاتیک تا 15 بار فشار را تست کرده و زمانی که اطمینان از لحاظ عدم نشتی و عدم سوراخ بودن لوفین حاصل گردید، محصول تحویل مشتری می گردد.
لوفین تیوب ها زیر مجموعه از فین تیوب ها می باشند و در قسمت تقسیم بندی فین تیوب ها بر اساس ارتفاع پره ها بیشتر در باره لوفین تیوب ها توضیح داده ایم
شاید براتون سوال باشد که فین تیوب چیست و چه کاربرد هایی دارد در ادامه به این مطلب می پردازیم
تعریف ساده ای از فین تیوب:
فین تیوب ها لوله های پره دار و یا شیار داری می باشند که به عنوان مبدل های حرارتی در صنعت کارایی زیادی دارند
به عبارت دیگر ما می توانیم از فین تیوب ها برای انتقال حرارت از سیال به سیال، سیال به هوا و هوا به سیال استفاده کنیم اگر بخواهیم برای این حالتها مثال بزنیم می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم
- سیال به سیال یا سیال به هوا ( مبدل های پوسته لوله،کتل تایپ،اواپراتور)
- هوا به سیاه ( کولر های هوایی ، کندانسور ها،کولینگ تاور ها)
یکی از نکات مهمی که وجود دارد این است که این مبدل ها بسته به این که لازم است سرما یا گرم ارا انتقال دهند کاربرد های مختلفی دارند
لوفین تیوب ها و در کل فین تیوب ها دو قسمت سازنده دارند که تیوب و فین نام دارد در ادامه هرکدام توضیح داده می شود
تیوب چیست؟
متریالی که برای طراحی تیوب ها استفاده می شود معمولا مس ـ برنج ـ کربن استیل و… می باشد و اکثرا به صورت مدور طراحی می شوند و معمولا از فلزاتی استفاده می شود که مقاومت بیشتری نسبت به گرما و خوردگی و فشار دارند لوله ذکر شده درون یک لوله الومینیومی با ضریب حرارتی بالا قرار می گیرد و اماده می شود برای فین زنی
فین چیست؟
فین ها به صورت استرود ـ پیچی و صفحه ای می باشد بعد از انجام عملیات اکستروژن قطر لوله نوع ارایش و چیدمان دیسک ها را مشخص می کند
کار برد های فین تیوب ها در صنایع مختلف:
شاید براتون جالب باشه بدانید فین تیوب ها در کجاها کار برد دارند در این قسمت به تعدادی از انها اشاره می کنیم
کولر های ژنراتور
کولر های هیدروژنی
کولر های روغنی
کولر هوا شارژ دیزلی
بخاری
خشک کن ها
شوفاژ
تهویه هوا و…
فین تیوب را میتوان به چند مدل گروه بندی کرد:
تقسیم بندی بر اساس ارتفاع بین پره‌ها:
های تیوب (High Fin Tube)
مدیوم تیوب (Medium Fin Tube)
لوفین تیوب (Low Fin Tube)
لوفین تیوب ها به چند دسته تقسیم می شوند این دسته شامل لوفین تیوب ساده و لوفین تیوب شیار داخل و لوفین شیار داخل با چپ زن در ادامه می توانید به طور خلاصه در باره این تقصیم بندی ها مطالعه کنید
لوفین تیوب ساده:
در این نوع فین معمولا شیار ها فقط روی لوله قرار دارند؛ و معمولا از متریال هایی با جنس مس -الومینیوم -کربن استیل -فولاد -کاپر نیکل و….استفاده کنند.
لوفین تیوب شیار داخل:
این نوع فین بر خلاف قبلی که هیچ گونه شیاری در داخل نداشت علاوه بر سطح خارجش داخل ان هم شیار دارد و
. به این شیار های داخلی خان شیار گفته می شود
. معمولا جنس متریال این نوع فین از مس می باشد
لوفین شیار داخل با چپ زن:
این لوفین همانند لوفین شیلر داخل هم بر روی سطحش شیار داره هم درونش با این تفاوت که شیار های روی سطح ان هم زمان هم به صورت عمودی و هم افقی است
این موضوع باعث شده که انتقال دمای زیادی داشته باشد
از لوفین تیوب ها در صنعت های مختلفی استقاده می شود:
مبدل حرارتى : تبادل بیشترین گرما بین دو سیال که دما های متفاوتی دارند
صنعت ذوب
صنايع غذائی و شيميايى
رادياتورها ، دارى كولر ، گرم كننده هوا
انواع خنك كننده هاى روغن يا اويل كولر
كندانسور ابى و هوايى
: High Fin Tube
های فین تیوب ها هماننپ لوفین تیوب ها جزتقسیم بندی بر اساس ارتفاع می باشند
برای ساخت این فیت تیوب بیشتر از الومینیوم استفاده می شود و در برخی مواقع از مس هم استفاده می شود بیشترین طولی که این تیوب ها دارند ۲۰ متر می باشد
در ادامه به برخی از ویژگی های آنها می پردازیم
لوله‌های L
- میزان مقاومت مکانیکی ضعیف
- میزان مقاومت در برابر خوردگی قابل قبول-
- بیشترین درجه حرارت کاری150 الی 320 درجه سانتی گراد
- متریال سازنده : مسو آلومینیوم
لوله های LL
- میزانمقاومت مکانیکی ضعیفی دارد
- میزانمقاومت حرارتی قابل قبولی دارد
- بیشترین درجه حرارت کاری۱۸۰درجه فارنهایت (356 درجه سانتی گراد) می باشد
- متریال سازند از جنس مس و الومینیوم هست
لوله‌های جی:
میزان مقاومت مکانیکی قابل قبولی دارد
میزان مقاومت خوردگی ضعیفی دارد
بیشترین درجه حرارت کاری ۴۰۰ درجه فارنهایت (725 درجه سانتی گراد) می باشد
متریال سازنده:الومینیوم، مس و فولاد کربونی
تقسیم بندی بر اساس نوع پره :
فین صفحه ای Fin Plate
فین پیچشی Wrap-on
فین اکسترود Extrude
فین صفحه ای Fin Plate :
برای تولید فین های صفحه ای از ورقه های الومینیوم و گالوانیزه استفاده می شود از این صفحات برای انتقال حرارت استفاده می شود که در واقع فین ها یک مبدل حرارت فشرده هستند. این فین تیوب ها در جاهایی که لازم باشدلنتقال مایه داغ به صیالات سرد تر انجام شود مورد استفاده قرار میگیرد
موارد استفاده این نوع فین در صنعت شامل:
پالایش نفت، صنایع پتروشیمی، صنایع عملیاتی گاز طبیعی، صنایع شیمیایی، نیروگاه ها، واحد های کمپرسور گاز و غیره می باشد
فین پیچشی Wrap-on:
در این مدل فین نوار هایی از جنس فولاد و مس و الومینیوم در دور لوله ها قرار می دهند که در بیشتر مواقع ابتدا و انتهای فین ها را به لوله متصل می کنند که شامل
Double “L”
Embedded “G”
L 2
K L
می باشد
: Double “L”
یک پایه از جنس نوار الومینیومی داریم که اول به صورت یک پره ال (انگیلیسی) شکل در می اورند این کار پره ها را دو برابر پره تکی در می اورد
و در مرحله بعد نوار های ال ال به صورت کششی به دور لوله پیچیده می شوند جوری که نوار ها هم پوشانی جزیی داشته باشند
: Embedded “G”
پره یک نوار از جنس الو مینیون است که به صورت کششی دور لوله پیچیده شده و داخل شیا ر ایجاد شده روی دیوار لوله قرار گرفته است
فین اکسترود Extrude :
فین اکسترود در برار خوردگی بسیار مقاومت بالایی دارد
متریالی که در تیوب استفاده می شود معمولا از جنس مس ـ کاپرنیک ـ استیلنس استیل ـ تیتانیوم و کربن استیل می باشند
متریالی که در این نوع فین استفاده می شود به صورت استاندارد از جنس الومینیوم است اما در بعضی مواقع از مس هم استفاده می کنند معمولا بخاطر گرون بودن مس و نداشتن صرفه اقتصادی از فین با جنس مس استفاده نمی کنند
یکی از کار برد های اکسترود فین بجز کاهش مصرف انرژی بهبود انتقال حرارت از تجمع رسوب در لوله ها جلوگیری می کند
ايجاد حركت طغیانی سيال درونی و افزايش سرعت انتقال و در نهايت كاهش حرارت در كوتاهترين زمان را سبب می شوند
ماكزيمم درجه حرارت كاري اين نوع فين تيوب 325 درجه سانتی گراد میباشد.
لوفین تیوب ها و فین تیوب ها بر روی عوامل مختلفی تاثیر مثبت دارند این عوامل شامل:
نرخ انتقال حرارت ـ ضریب انتقال حرارت استفاده بهینه از تجهیزات و غیره می باشد که ما در ادامه این مطلب به تعدادی از ان ها می پردازیم
نرخ انتقال حرارت:
شیار ها یا باله هایی که روی سطح فین ها قرار دارد سطح تماس را بالا می برد و در نتیجه سرعت انتقال حرارت را در فین تیوب ها و لوفین تیوب ها بالا میبرد که این خود مزیت بزرگی در صنعت و در پروژه های مختلفبه حساب می اید
نرخ انتقال حرارت به سه عامل بستگی دارد:
تفاوت دما بین دو سیال
ضریب انتقال حرارت بین هر یک از سیالات و دیواره لوله
سطحی که سیال در معرض آن قرار دار
استفاده بهینه از تجهیزات:
با استفاده از فین تیوب ها و لوفین تیوب ها می توان سطح را به میزان زیاد و چشمگیری افزایش دهیم
استفاده از لوله های پره دار می تواند کمک کند که بطور قابل توجهی تعداد لوله های استفاده شده در یک برنامه را کاهش دهیم و همین کار در طولانی مدت باعث کاهش هزینه های پروژه می شود و بسیار از لحاظ مالی و بهینه استفاده کردن از امکانات به صرفه می باشد
چند نکته مهم برای خرید لوفین تیوب ها:
اول از همه باید ببینید که ازفین تیوب ها و لوفین تیوب ها برای چه کاری میخوهید استفاده کنید تا بتوانید بهترین و مناسب ترین انتخاب را داشته باشید
مورد بعدی که باید به ان توجه کنید و بسیار مهم می باشد توجه به برند آن محصول است بهترین انتخاب برند های شناخته شده می باشد
نتیجه گیری:
با توجه به گفته های بالا و مقایسه فین تیوب ها و لوفین تیوب ها در شرایط یک سان اکسترا فین بهترین انتخاب می باشد همین امر سبب شده دستگاه های ساخت این فین تیوب ها روز به روزبهتر شوند و توجهی زیادی به آنها می شود
البته درسته بهترین انتخابه اما این هم باید ذکر کرد که فین تیوب ها و لوفین تیوب ها با توجه به نیاز آن صنعت همچنان تمام مدل های آنها کار بردی می باشد
شیار ها یا باله هایی که روی سطح فین ها قرار دارد سطح تماس را بالا می برد و در نتیجه سرعت انتقال حرارت را در فین تیوب ها و لوفین تیوب ها بالا میبرد که این خود مزیت بزرگی در صنعت و در پروژه های مختلفبه حساب می اید
نرخ انتقال حرارت به سه عامل بستگی دارد:
تفاوت دما بین دو سیال
ضریب انتقال حرارت بین هر یک از سیالات و دیواره لوله
سطحی که سیال در معرض آن قرار دار
استفاده بهینه از تجهیزات:
با استفاده از فین تیوب ها و لوفین تیوب ها می توان سطح را به میزان زیاد و چشمگیری افزایش دهیم
استفاده از لوله های پره دار می تواند کمک کند که بطور قابل توجهی تعداد لوله ی استفاده شده در یک برنامه را کاهش دهیم و همین کار در طولانی مدت باعث کاهش هزینه های پروژه می شود و بسیار از لحاظ مالی و بهینه استفاده کردن از امکانات به صرفه می باشد
چند نکته مهم برای خرید لوفین تیوب ها:
اول از همه باید ببینید که ازفین تیوب ها و لوفین تیوب ها برای چه کاری می خوهید استفاده کنید تا بتوانید بهترین و مناسب ترین انتخاب را داشته باشید
مورد بعدی که باید به آن توجه کنید و بسیار مهم می باشد توجه به برند ان محصول است بهترین انتخاب برند های شناخته شده می باشد
نتیجه گیری:
با توجه به گفته های بالا و مقایسه فین تیوب ها و لوفین تیوب ها در شرایط یک سان اکسترا فین بهترین انتخاب می باشد همین امر سبب شده دستگاه های ساخت این فین تیوب ها روز به روزبهتر شوند و توجهی زیادی به آنها می شود
البته درسته بهترین لنتخابه اما این هم باید ذکر کرد که فین تیوب ها و لوفین تیوب ها با توجه به نیاز ان صنعت همچنان تمام مدل های آنها کار بردی می باشد