I tubi alettati, noti anche come tubi di scambio termico, sono elementi di trasferimento del calore utilizzati per migliorare il trasferimento di calore. Migliorano l'efficienza dello scambio di calore aumentando la superficie e sono adatti per ambienti ad alta-temperatura, alta-pressione e corrosivi in campi industriali come caldaie, produzione di energia e metallurgia. Le loro funzioni principali includono la riduzione della resistenza termica di contatto e proprietà anti-corrosione e resistenza all'usura-; sono comunemente utilizzati nelle apparecchiature per il recupero del calore di scarto e per lo scambio di calore.
I processi di produzione includono la saldatura ad alta-frequenza e la laminazione obliqua a tre-rulli. I tubi alettati a spirale saldati ad alta-frequenza sono ampiamente utilizzati grazie al loro elevato grado di automazione, mentre il metodo di laminazione obliqua a tre-rulli consente di ottenere un incollaggio senza soluzione di continuità attraverso la laminazione complessiva. I tubi alettati sono classificati in base al processo in tipi laminati e saldati e in base alla forma delle alette in tipi a spirale e longitudinali. I materiali includono rame, alluminio e acciaio e possono essere adattati a varie applicazioni come il raffreddamento dell'aria e il recupero del calore disperso. I metodi di disposizione dei fasci tubieri includono la disposizione sfalsata (elevata efficienza di trasferimento del calore) e la disposizione in-linea (bassa resistenza). Il design della struttura della scatola dei tubi deve essere regolato in base alla pressione del fluido e alla differenza di temperatura.
Imposta-sulle pinne
Il processo di impostazione-delle alette prevede la pre-elaborazione di un lotto di singole alette utilizzando una punzonatrice, quindi l'utilizzo di metodi manuali o meccanici per posizionare le alette sulla superficie esterna del tubo a una certa distanza (passo delle alette) utilizzando l'adattamento con interferenza. Questo è uno dei primi metodi per la lavorazione dei tubi alettati. Grazie alla semplicità del processo di installazione-, ai bassi requisiti tecnici, al basso costo delle apparecchiature e alla facilità di manutenzione, molte fabbriche utilizzano ancora questo metodo. Questo processo è un processo-ad alta intensità di manodopera ed è adatto alle condizioni tecniche e di capitale di piccole fabbriche o imprese distrettuali.
L'impostazione manuale-si riferisce all'utilizzo di strumenti e della forza umana per premere le alette una per una. Poiché la forza di pressione delle alette è limitata, l'interferenza è ridotta e le alette tendono ad allentarsi.
L'impostazione meccanica-delle pinne viene eseguita su una macchina per l'impostazione delle pinne. Poiché la pressatura delle alette viene eseguita mediante forza di impatto meccanico o pressione idraulica, la forza di pressatura è elevata, quindi è possibile utilizzare un accoppiamento con interferenza maggiore. La forza di adesione tra le alette e il tubo è elevata e non si allentano facilmente. Le macchine per l'impostazione delle alette azionate meccanicamente hanno un'elevata produttività, ma sono rumorose, hanno scarsa sicurezza e le condizioni di lavoro per i lavoratori sono povere. Sebbene le macchine azionate idraulicamente non presentino i problemi di cui sopra, l'attrezzatura è più costosa, richiede competenze tecniche più elevate da parte del personale di manutenzione e ha una produttività inferiore.
Alette elicoidali integrate
I tubi ad aletta elicoidale incorporati vengono prodotti lavorando prima scanalature elicoidali di una certa larghezza e profondità su un tubo di acciaio, quindi incorporando un nastro di acciaio nelle scanalature su un tornio. Durante il processo di avvolgimento, a causa di una certa pre-tensione, il nastro d'acciaio viene premuto saldamente nella scanalatura elicoidale, garantendo una determinata area di contatto tra il nastro d'acciaio e il tubo d'acciaio. Per evitare che il nastro d'acciaio rimbalzi e si stacchi, entrambe le estremità del nastro d'acciaio sono saldate al tubo d'acciaio. Per facilitare il processo di inclusione, dovrebbe esserci un certo gioco laterale tra il nastro di acciaio e la scanalatura elicoidale. Se lo spazio laterale è troppo piccolo, provocando un adattamento con interferenza, il processo di inclusione sarà difficile da eseguire senza intoppi. Inoltre, il nastro d'acciaio avvolto avrà sempre un certo rimbalzo, il che fa sì che il nastro d'acciaio e la superficie inferiore della scanalatura elicoidale non siano in grado di legarsi bene. Le alette integrate possono essere prodotte su apparecchiature-per uso generale a basso costo, ma il processo è complesso e l'efficienza produttiva è bassa.
Tubi ad aletta elicoidali brasati
La lavorazione dei tubi ad aletta elicoidale saldobrasata viene effettuata in due fasi. Innanzitutto, la striscia di acciaio viene avvolta sulla superficie esterna del tubo in modo elicoidale con il piano della striscia di acciaio perpendicolare all'asse del tubo, ed entrambe le estremità della striscia di acciaio vengono saldate al tubo di acciaio per il fissaggio. Quindi, per eliminare lo spazio nel punto di contatto tra il nastro d'acciaio e il tubo d'acciaio, il nastro d'acciaio e il tubo d'acciaio vengono brasati insieme.
Poiché questo metodo è costoso, spesso ne viene utilizzato un altro, ovvero sostituirlo con la zincatura a caldo-completa del tubo con la striscia di acciaio già avvolta su di esso. Anche se la soluzione di placcatura potrebbe non penetrare bene nello spazio molto piccolo tra le alette e il tubo d'acciaio durante la zincatura a caldo-intera, si forma uno strato zincato completo sulla superficie esterna delle alette e sulla superficie esterna del tubo d'acciaio. Nei tubi ad alette elicoidali che utilizzano la zincatura a caldo-per immersione, a causa della limitazione dello spessore dello strato zincato (quando lo strato zincato è spesso, lo strato di zinco è meno resistente e si stacca facilmente) e poiché la soluzione di zinco non può penetrare completamente nello spazio, il tasso di legame tra le alette e il tubo d'acciaio non è ancora elevato. Inoltre, la conduttività termica dello zinco è inferiore a quella dell'acciaio (circa il 78% dell'acciaio), quindi la capacità di trasferimento del calore è bassa. Lo zinco è molto suscettibile alla corrosione di acidi, alcali e solfuri. Pertanto i tubi ad aletta elicoidale zincati non sono adatti per la produzione di preriscaldatori d'aria (per il recupero del calore di scarto dai gas di combustione delle caldaie).
Tubi alettati a spirale saldati ad alta-frequenza
I tubi alettati a spirale saldati ad alta-frequenza sono uno dei tipi di tubi alettati a spirale più diffusi e sono ora ampiamente utilizzati nel recupero del calore di scarto nei settori energetico, metallurgico e del cemento, nonché nell'industria petrolchimica. I tubi alettati a spirale saldati ad alta-frequenza vengono prodotti avvolgendo simultaneamente un nastro di acciaio attorno a un tubo di acciaio e utilizzando l'effetto pelle e l'effetto di prossimità della corrente ad alta-frequenza per riscaldare il nastro di acciaio e la superficie esterna del tubo di acciaio finché non raggiungono uno stato plastico o si fondono. La saldatura viene completata sotto una certa pressione del nastro d'acciaio avvolto. Questa saldatura ad alta-frequenza è essenzialmente un processo di saldatura a fase-solida. Rispetto a metodi come l'incorporamento e la brasatura (o la zincatura a caldo-in generale), è più avanzato in termini di qualità del prodotto (velocità di saldatura delle alette elevata, fino al 95%), produttività e automazione.
Tre-tubi alettati a spirale integrali con rotolamento obliquo
Il principio di produzione dei tubi alettati a spirale integrali con laminazione obliqua a tre-rulli è il seguente: un mandrino viene inserito nel tubo nudo e, azionato dalla rotazione delle pale del laminatoio, il tubo di acciaio senza saldatura passa attraverso la cavità formata dalla scanalatura di laminazione e dalla testa del mandrino, lavorando le alette sulla sua superficie esterna. I tubi alettati prodotti con questo metodo hanno il tubo base e le alette esterne come un tutt'uno, eliminando così il problema della perdita di resistenza termica da contatto e con conseguente maggiore efficienza di trasferimento del calore. Rispetto al metodo di saldatura, questa linea di produzione presenta i vantaggi di un'elevata efficienza produttiva, un basso consumo di materie prime e un elevato tasso di scambio termico dei tubi alettati prodotti.
