重い材料、長寿命、全体的な堅牢性が要求される環境で使用するには、スパイラル フィン設計が唯一の選択肢であると長い間考えられてきました。プレート フィン コイルは、多くの産業用途の厳密さに耐えるには脆弱すぎると考えられていました。しかし、ここ数十年で、プレートフィン型熱交換器が産業用途で使用されるのをよく見るようになりました。
プレート フィン コイルがスパイラル フィンに取って代わられたというわけではありません。スパイラル フィン コイルが最良の選択肢であるアプリケーションは依然として無数にありますが、より重いフィンのゲージなどを可能にする新しいプロセスにより、以前はスパイラル フィン構造のみが考慮されていたアプリケーションでプレート フィンのオプションがより一般的になりました。
この投稿では、両方のタイプの熱交換器、その構造の詳細とそれぞれの利点について説明します。
プレートフィン
プレートフィン熱交換器では、チューブが一連の金属製の「フィン」に挿入されます。これらのフィンは、銅やアルミニウムなどの金属 (0.004 インチから 0.032 インチ) の連続ロールを使用して作られ、チューブ用の穴を開け、シートを所定のサイズに切断するプレスに送られます。これを達成するために、プレスではいくつかの異なるタイプの金型が使用され、これにより、インチあたりのフィン (FPI)、チューブ間の間隔、およびチューブの直径の可変構成が可能になります。
次に、フィンにチューブを挿入します。次に、チューブを拡張してフィン パック内に確実な結合を形成し、チューブとフィン間の熱伝達を最大化します。これは、機械的プロセスまたは加圧水を使用することで実現できます。
利点
1. さまざまな材料オプション: プレート フィン コイルでは、フィンを任意の数の材料で作成できます。一般的な例としては、銅、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼などがあり、銅ニッケルのような材料はあまり一般的ではありませんが、珍しいわけではありません。
2. さまざまなフィン表面構成の可能性: フィンはさまざまなパターンや機能強化を使用して作成でき、特に空気の乱流を増やしたり、コイルの掃除を容易にしたりすることができます。一般的なフィンの表面には次のようなものがあります。
フラットフィン
コルゲートフィン
正弦波フィン
盛り上がったランスフィン
ルーバーフィン
3. 熱伝達性能: プレート フィン コイルは、二次表面積が大きいため、スパイラル ラップ フィンよりも空気側で優れた熱伝達係数を提供できます。これは、エネルギーがコイルを介してより効率的に伝達されることを意味します。
4. フィン密度の可変性: プレートフィン熱交換器の設計により、通常 1 ～ 25 FPI の範囲で幅広いフィン密度が可能になります。標準的なスパイラル ラップ フィンを備えたコイルは、この領域がより制限される傾向があり、一般的な範囲は 4 ～ 13 FPI ですが、フィンの高さが非常に低いスパイラル ラップ フィンの中には、はるかに大きな FPI を達成できるものもあります。
スパイラルフィン
らせん状フィン設計とも呼ばれるスパイラル ラップ フィンは、本質的にはまさに、チューブの周りにらせん状のフィンを巻き付けたものです。複数のチューブが共通のフィンを通過するプレート フィン設計とは異なり、スパイラル ラップ フィンでは、各チューブがその全長にわたってスパイラル フィンで囲まれています。
利点
1. 簡単に交換できる可能性: 個々のコンポーネントを取り外して交換する方がコイル全体を交換するより経済的ではないプレートフィン設計とは異なり、特定のスパイラルラップ設計では、チューブが損傷した場合に簡単に交換できます。
2. 非常に優れたフィンとチューブの接触と結合 (特に埋め込みフィン法を使用する場合): スパイラルに包まれたフィン付きチューブを製造するために使用されるいくつかの異なる方法があります。埋め込みフィン方式はフィンとチューブの最適な接合を実現し、高温でも使用できますが、エッジワインドおよび L フィートのオプションは低温での用途に適しています。
• エッジ巻き – フィン材料のストリップが垂直方向にチューブに巻き付けられ、チューブの長さに沿って連続した螺旋状のフィンが形成されます。フィンとチューブは張力により接着されています。
• ラップオンまたは「L」型フット – フィン素材のストリップをチューブ上に配置し、フィン ストリップの一部が 90° 曲がってチューブと平行になるように配置し、「フット」を作成します。この足により、フィンとチューブの接触面積が増加し、熱伝達が強化されます。この方法も張力結合に依存しています。
• 埋め込み: この方法では、チューブの表面に溝を掘り、その溝にフィン ストリップを巻き付けます。溝の端がフィンの端の上に押し戻されて、フィンが所定の位置にロックされます。この方法により、チューブ材料自体がフィンと結合し、その結合は高温用途でも維持されます。
3. 高温での材料オプションの増加: 400 ～ 700°F の気温を伴う用途では、アルミニウムとスチールで作られたスパイラル ラップ フィンが実現可能ですが、そのような温度で動作する場合、プレート フィン コイルはスチールのフィンとチューブを使用して作成する必要があります。
