W jaki sposób rura żebrowana osiąga efektywną wymianę ciepła?
W wymiennikach ciepła złożonych ze zwykłych rur stalowych (gładkich rur) w wielu przypadkach współczynnik przenikania ciepła płynu na zewnątrz rury i płynu wewnątrz rury do ściany rury jest inny. Tak zwany współczynnik przenikania ciepła odnosi się do ilości wymiany ciepła na jednostkę powierzchni wymiany ciepła i jednostkowej różnicy temperatur (różnica temperatur między płynem a ścianą) i reprezentuje pojemność wymiany ciepła między płynem a ścianą. Na przykład: Współczynnik przenikania ciepła, gdy woda skrapla się na ścianie wynosi: 10000-20000w/(m2. °C) Gdy woda gotuje się na ścianie, współczynnik przenikania ciepła wynosi: 5000----10000---- gdy woda przepływa przez ścianę Współczynnik przenikania ciepła wynosi w przybliżeniu: 2000----10000---- Współczynnik wymiany ciepła, gdy powietrze lub spaliny przepływają przez ścianę, wynosi: 20----80---- Współczynnik wymiany ciepła przy naturalnym konwekcji powietrza wynosi tylko: 5----10----
Widać, że różnica w wydajności wymiany ciepła między płynem a ścianą jest bardzo różna. Następnie wyobraź sobie rzeczywistą sytuację wymiany ciepła: wnętrze rury jest pełne płynącej wody, a jej współczynnik przenikania ciepła wynosi 5000 (----), podczas gdy zewnętrzna część rury to wszystkie spaliny, a jej współczynnik przenikania ciepła wynosi tylko 50 (-- --), różnica między nimi wynosi 100 razy. Kiedy ciepło jest przenoszone z wnętrza rury na zewnątrz rury lub z zewnątrz rury do wnętrza rury, gdzie występuje "wąskie gardło" lub "maksymalny opór" procesu wymiany ciepła? Oczywiście jest to strona spalin poza rurą, ponieważ strona spalin ma najniższy współczynnik przenikania ciepła, czyli zdolność przenikania ciepła jest najniższa, co ogranicza wzrost wymiany ciepła.
Jak możemy zwiększyć wymianę ciepła przez okrągłą rurkę? Jedną z najskuteczniejszych metod jest użycie rozszerzonej powierzchni na zewnętrznej powierzchni rury, czyli po stronie spalin, czyli do wykonania rury żebrowanej. Zakładając, że rzeczywista powierzchnia wymiany ciepła rury żebrowanej jest kilkakrotnie większa od zewnętrznej powierzchni oryginalnej gładkiej rury, chociaż współczynnik przenikania ciepła spalin jest nadal bardzo niski, efekt przenikania ciepła odbity na zewnętrznej powierzchni gładkiej rury zostanie znacznie zwiększony, dzięki czemu cały proces wymiany ciepła zostanie wzmocniony, i pod warunkiem pewnego całkowitego transferu ciepła zmniejsza się zużycie metalu przez sprzęt i poprawia się ekonomia.
