I. Définition du produit principal

Le tube à ailettes intégré (également connu sous le nom de tube à ailettes de type G) est un élément d'échange de chaleur à haut rendement dans lequel les ailettes sont fixées en permanence à la surface d'un tube de base en utilisant des procédés mécaniques ou métallurgiques. Sa conception de base consiste à intégrer des ailettes dans des rainures usinées avec précision sur la paroi extérieure du tube de base et à renforcer leur fixation. Cela élimine la résistance thermique de contact entre les ailettes et le tube de base, maximisant la surface d'échange de chaleur sans sacrifier l'intégrité structurelle. Il est devenu un composant clé des systèmes d'échange de chaleur tels que les refroidisseurs d'air et les dispositifs de récupération de chaleur résiduelle.

II. Processus de fabrication de précision et caractéristiques structurelles

(I) Processus de production principal

La fabrication des tubes à ailettes intégrés intègre des technologies d'usinage de précision et de liaison de renforcement, comprenant principalement trois procédés principaux :

Méthode d'intégration enroulée : des bandes d'ailettes en aluminium ou en cuivre sont enroulées en spirale sur la surface d'un tube de base en acier au carbone, en cuivre ou autre, sous tension pour obtenir une fixation initiale.

Méthode d'intégration par rainure : des rainures en spirale de précision sont d'abord usinées sur la surface du tube de base. Après l'intégration des bandes d'ailettes, un processus de remplissage est utilisé pour les verrouiller en place, formant une structure d'imbrication mécanique entre les ailettes et le tube de base. Processus auxiliaire intégré : certains produits haut de gamme adoptent une technologie de quasi-extrusion pour obtenir une liaison au niveau moléculaire entre les ailettes et le tube de base sous haute température et pression, améliorant encore la conductivité thermique. L'ensemble du processus de fabrication implique des opérations continues de rainurage, d'insertion et de fixation pour assurer un ajustement à haute résistance entre les ailettes et le tube de base. (II) Structure et combinaison de matériaux Configuration du tube de base : prend en charge divers matériaux tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'acier allié, le titane, le cuivre et l'acier inoxydable duplex, avec une plage de diamètre extérieur de 12,70 mm à 38,10 mm, une épaisseur de paroi d'au moins 2,11 mm et une longueur pouvant s'étendre de 500 mm à 20 000 mm. Paramètres des ailettes : les matériaux des ailettes sont principalement l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable, avec des épaisseurs allant de 0,3 mm à 0,65 mm, des hauteurs de 9,8 mm à 16,00 mm et des densités réglables entre 236 fpm (6 fpi) et 433 fpm (11 fpi). La longueur de l'extrémité nue peut être personnalisée selon les besoins. III. Avantages de performance principaux

(I) Efficacité d'échange de chaleur exceptionnelle

Grâce à l'extension de la surface ailetée et à la conception sans résistance thermique de contact, l'efficacité d'échange de chaleur est augmentée de 30 % à 50 % par rapport aux tubes nus. Son double mécanisme d'échange de chaleur — transfert de chaleur conductif à travers la paroi du tube de base et dissipation de chaleur convective à travers la surface des ailettes — assure un transfert de chaleur rapide. Dans les mêmes conditions de fonctionnement, la combinaison avec des ailettes ondulées 3D peut augmenter l'intensité de la turbulence de 50 % et le coefficient de transfert de chaleur de 22 %.

(II) Excellente résistance structurelle et stabilité

La structure d'imbrication mécaniquement intégrée assure une connexion ferme entre les ailettes et le tube de base, capable de résister aux cycles thermiques fréquents, aux vibrations et aux impacts de l'air à grande vitesse, résolvant le problème de desserrage facile des ailettes enroulées traditionnelles. Il peut s'adapter à une température de fonctionnement maximale de 450 °C, dépassant de loin les tubes à ailettes en forme de L, et maintient des performances stables même dans un environnement de température métallique de 750 °F (environ 400 °C). (III) Équilibre entre adaptabilité et économie Bien que le processus de fabrication soit plus complexe que celui des tubes à ailettes enroulés ordinaires, la rentabilité sur le cycle de vie est importante : dans les scénarios à forte demande, la durée de vie dépasse de loin celle des éléments d'échange de chaleur conventionnels, et un entretien fréquent n'est pas nécessaire ; par rapport aux tubes à ailettes extrudés, le coût est inférieur, offrant la solution optimale pour les scénarios avec des budgets limités mais des exigences de performance élevées. (IV) Résistance aux intempéries et à la corrosion améliorées Grâce à l'optimisation des matériaux et au traitement de surface, il peut s'adapter à divers environnements : le tube de base en acier inoxydable combiné à des ailettes revêtues de céramique a 20 fois la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 316L dans un environnement acide fort avec un pH=1 ; le revêtement renforcé au graphène augmente non seulement la conductivité thermique de 38 %, mais a également une fonction anti-entartrage. IV. Scénarios d'application dans tous les secteurs

(I) Secteur de l'énergie et de la puissance

* Pétrochimie : les tubes à ailettes intégrés avec des ailettes en spirale sont utilisés pour la récupération de la chaleur résiduelle des gaz de combustion, une seule unité permettant d'économiser l'équivalent de 12 000 tonnes de charbon standard par an.

* Production d'électricité : les refroidisseurs d'entrée de turbine à gaz utilisant des tubes à ailettes en acier inoxydable peuvent réduire la température de l'air de 35 °C à 15 °C, augmentant ainsi l'efficacité de l'unité de 12 %. Dans les centrales solaires thermiques, les tubes à ailettes en alliage de nickel fonctionnent de manière stable dans les systèmes de sels fondus à 580 °C.

* (II) Secteur industriel et manufacturier

* Refroidisseurs d'air : dans les stations de compresseurs et les systèmes de refroidissement d'huile de lubrification, leur résistance aux températures élevées et aux vibrations réduit considérablement le risque de défaillance.

* Récupération de chaleur résiduelle : les régénérateurs dans les fours et les fours utilisent ces tubes à ailettes pour réduire la consommation de carburant en préchauffant l'air de combustion. (III) CVC et applications spéciales

Climatisation à grande échelle : les ensembles de tubes à ailettes intégrés en composite aluminium-cuivre réduisent le volume de l'échangeur de chaleur de 40 % et augmentent la densité du flux de transfert de chaleur de 3 fois ;

Fabrication haut de gamme : dans les réacteurs pharmaceutiques, les modules de tubes à ailettes avec des capteurs de température intégrés permettent un contrôle précis de la température de ±0,5 °C ;

Génie maritime : dans les systèmes de dessalement de l'eau de mer, les combinaisons de matériaux résistants à la corrosion résistent à la corrosion dans les environnements à forte salinité.

V. Recommandations de sélection et d'utilisation

Correspondance des processus : pour les systèmes à haute pression (>5 MPa), les produits de type extrusion sont préférés ; pour les environnements de milieux corrosifs, les tubes à ailettes en acier inoxydable intégrés enroulés en spirale sont recommandés ;

Optimisation de la maintenance : l'utilisation de l'imagerie thermique IA pour surveiller la dégradation des ailettes peut réduire les temps d'arrêt de 30 % ;

Durabilité : les tubes à ailettes à revêtement nano dans une unité de récupération de chaleur résiduelle de 10 MW peuvent réduire les émissions de CO₂ de 18 tonnes par an, répondant ainsi aux exigences de la production à faible émission de carbone.