A comparação de desempenho dos tubos de cobre e dos tubos de troca de calor de aço inoxidável é a seguinte:
1. Comparação de desempenho de tubos de cobre e tubos de troca de calor de aço inoxidável: condutividade térmica
Como a condutividade térmica dos tubos de cobre é de 100W/m grau e a dos tubos de aço inoxidável é de 13W/m grau, isso afetará, é claro, o coeficiente geral de transferência de calor. No entanto, a espessura da parede dos tubos de aço inoxidável pode ser reduzida para 0,5~0,8 mm, enquanto a espessura da parede dos tubos de cobre não pode ser menor que 1,2 mm devido à resistência, erosão e desgaste.
De acordo com a fórmula: Rc=(1)Onde: Rc--resistência térmica, m2k/w. λ--condutividade térmica, W/(mk).
δ--espessura da parede do tubo, m
Quando o material do tubo é constante e λ é inalterado, de acordo com a fórmula (1), quanto menor δ, menor Rc e maior o coeficiente de transferência de calor. Isso pode estreitar a lacuna no coeficiente geral de transferência de calor entre tubos de aço inoxidável e tubos de cobre.
Como as paredes interna e externa dos tubos de cobre são mais ásperas do que as do aço inoxidável, elas são propensas à formação de incrustações, o que aumenta a resistência térmica dos tubos de cobre, o que, por sua vez, diminui a diferença entre os coeficientes gerais de transferência de calor dos tubos de cobre e dos tubos de aço inoxidável.
II. Comparação de desempenho de tubos de cobre e tubos de troca de calor de aço inoxidável: liberação de calor por convecção
Ao usar tubos de aço inoxidável ou tubos de cobre, a taxa de fluxo no tubo é turbulenta. O maior fator que afeta a liberação de calor por convecção é a espessura da camada inferior laminar, porque a transferência de calor na camada inferior laminar é a condução de calor, e a condutividade térmica da água é muito baixa. Sob o mesmo estado de fluxo, a espessura da camada inferior laminar depende da rugosidade da parede interna do tubo. Há óxido na superfície interna do tubo de cobre, e sua rugosidade é muito maior do que a do tubo de aço inoxidável. A espessura da camada inferior laminar do tubo de cobre é maior do que a da camada inferior laminar do tubo de aço inoxidável. Isso torna o coeficiente de liberação de calor por convecção do tubo de aço inoxidável maior do que o do tubo de cobre.
Rw=(2)
Onde: Rw--resistência térmica de liberação de calor por convecção, m2k/w. w--coeficiente de liberação de calor por convecção, w/m2.k. ?De acordo com a fórmula (2), quanto maior for w, menor será Rw.
III. Comparação de desempenho de tubo de cobre e tubo de troca de calor de aço inoxidável: coeficiente de liberação de calor por condensação
Existem dois tipos de coeficientes de liberação de calor de condensação: condensação de filme e condensação de esferas. O coeficiente de liberação de calor de condensação de esferas é muito maior do que o coeficiente de liberação de calor de condensação de filme. No entanto, não está claro se a parede externa do tubo de aço inoxidável ou do tubo de cobre tem mais condensação de esferas, mas pode-se dizer que a maioria das paredes externas dos dois tubos são condensação de filme. O coeficiente de liberação de calor da condensação de filme está intimamente relacionado à espessura do filme, porque o interior do filme é condução de calor, a condutividade térmica do filme de água é particularmente baixa e a espessura do filme depende da rugosidade da parede externa do tubo. A parede externa do tubo de cobre é muito mais áspera do que a do tubo de aço inoxidável devido à camada de óxido. Portanto, o coeficiente de liberação de calor de condensação da parede externa do tubo de aço inoxidável é maior do que o da parede externa do tubo de cobre.
Rm=(3)
Onde: Rm--resistência térmica de liberação de calor de condensação da parede externa do tubo, m2k/wm--coeficiente de liberação de calor de condensação da parede externa do tubo, w/m2.k. De acordo com a fórmula (3), quanto maior for m, menor será Rm.
IV. Coeficiente geral de transferência de calor da comparação de desempenho entre tubo de cobre e tubo de troca de calor de aço inoxidável
K=(4)
Onde: R--resistência térmica total, m2k/w. K--coeficiente geral de transferência de calor, w/m2.k.
De (4), pode-se observar que: se a resistência térmica de convecção, a resistência de condutividade térmica e a resistência térmica de liberação de calor por condensação forem reduzidas, a resistência térmica total será reduzida: se a resistência térmica total for reduzida, o coeficiente geral de transferência de calor aumentará.
Sob a mesma espessura de parede, o coeficiente geral de transferência de calor do tubo de aço inoxidável é 6% menor do que o do tubo de cobre. Devido ao uso de tubos de aço inoxidável que são mais finos do que os tubos de cobre, o coeficiente geral de transferência de calor e o coeficiente de liberação de calor de condensação dos tubos de aço inoxidável são maiores do que os dos tubos de cobre, o que melhora o coeficiente geral de transferência de calor dos tubos de aço inoxidável.
