나선형 핀 디자인은 무거운 재료, 긴 수명 및 전반적인 견고성을 요구하는 환경에서 사용할 수 있는 유일한 옵션이라고 오랫동안 생각되어 왔습니다. 플레이트 핀 코일은 많은 산업 응용 분야의 엄격함에 비해 너무 취약한 것으로 생각되었습니다. 그러나 지난 수십 년 동안 산업용 응용 분야에서 플레이트 핀 스타일 열교환기가 사용되는 것을 보는 것이 점점 더 일반화되었습니다.
그렇다고 플레이트 핀 코일이 나선형 핀을 대체했다는 말은 아닙니다. 나선형 핀 코일이 최선의 선택인 응용 분야는 여전히 무수히 많지만, 더 무거운 핀 게이지와 같은 것을 허용하는 새로운 프로세스는 이전에 나선형 핀 구조만 고려했던 응용 분야에서 플레이트 핀 옵션이 더 인기를 얻게 됨을 의미합니다.
이 게시물에서는 두 가지 유형의 열교환기, 즉 구성 방법과 각각의 장점에 대해 자세히 설명하겠습니다.
플레이트 핀
플레이트 핀 열교환기에서 튜브는 일련의 금속 "핀"을 통해 삽입됩니다. 이러한 핀은 구리 또는 알루미늄과 같은 금속(0.004”~0.032”)의 연속 롤을 사용하여 만들어집니다. 이 롤은 튜브용 구멍을 뚫고 시트를 크기에 맞게 자르는 프레스를 통해 공급됩니다. 이를 달성하기 위해 프레스는 인치당 핀 수(FPI), 튜브 간 간격 및 튜브 직경의 가변 구성을 허용하는 여러 가지 유형의 다이를 사용합니다.
그런 다음 핀을 통해 튜브가 삽입됩니다. 다음으로, 튜브를 확장하여 핀 팩 내에서 안전한 결합을 형성하여 튜브와 핀 사이의 열 전달을 극대화합니다. 이는 기계적 공정이나 가압수를 사용하여 수행할 수 있습니다.
장점
1. 다양한 재료 옵션: 플레이트 핀 코일에서 핀은 다양한 재료로 만들 수 있습니다. 널리 사용되는 예로는 구리, 알루미늄, 탄소강 및 스테인리스강이 있으며, 구리-니켈과 같은 재료는 덜 일반적이지만 전례가 없는 것은 아닙니다.
2. 다양한 핀 표면 구성 가능성: 핀은 공기 난류를 증가시키거나 코일을 더 쉽게 청소하는 등의 기능을 수행하는 다양한 패턴과 개선 사항을 사용하여 만들 수 있습니다. 널리 사용되는 핀 표면은 다음과 같습니다.
플랫 핀
골판지느러미
사인파 핀
제기 랜스 핀
루버 핀
3. 열 전달 성능: 플레이트 핀 코일은 2차 표면적이 더 크기 때문에 나선형으로 감싼 핀이 제공하는 것보다 공기 측에서 더 나은 열 전달 계수를 제공할 수 있습니다. 이는 에너지가 코일을 통해 더 효율적으로 전달된다는 것을 의미합니다.
4. 핀 밀도 가변성: 플레이트 핀 열 교환기의 설계는 일반적인 범위 1~25FPI의 다양한 핀 밀도를 허용합니다. 표준 나선형으로 감싼 핀이 있는 코일은 이 영역에서 더 제한적인 경향이 있으며 4~13FPI가 일반적인 범위이지만 핀 높이가 매우 낮은 일부 나선형으로 감싼 핀은 훨씬 더 큰 FPI를 달성할 수 있습니다.
나선형 핀
나선형 핀 디자인이라고도 불리는 나선형으로 감싼 핀은 본질적으로 튜브를 감싸는 나선형 핀입니다. 공통 핀을 통과하는 여러 튜브를 포함하는 플레이트 핀 설계와 달리 나선형 랩 핀은 각 튜브가 전체 길이에 걸쳐 나선형 핀으로 둘러싸여 있습니다.
장점
1. 쉬운 교체 가능성: 개별 구성 요소를 제거하고 교체하는 것이 전체 코일을 교체하는 것보다 덜 경제적일 수 있는 플레이트 핀 설계와 달리 특정 나선형으로 감싼 설계를 사용하면 튜브가 손상될 경우 쉽게 교체할 수 있습니다.
2. 매우 우수한 핀-튜브 접촉 및 결합(특히 임베디드 핀 방법을 사용할 때): 나선형으로 감싼 핀 튜브를 만드는 데 사용되는 몇 가지 방법이 있습니다. 임베디드 핀 방법은 최고의 핀-튜브 결합을 생성하고 더 높은 온도에서 사용할 수 있는 반면, 가장자리 상처 및 L-피트 옵션은 낮은 온도 응용 분야에 더 적합합니다.
• 가장자리 감김 – 핀 재료 스트립이 수직 방향으로 튜브에 감겨져 튜브 길이를 따라 연속적인 나선형 핀을 만듭니다. 핀과 튜브는 장력에 의해 결합됩니다.
• 랩 온(Wrap-on) 또는 "L"-발 – 핀 스트립의 일부가 90° 구부러지는 방식으로 핀 재료 스트립이 튜브에 평행하게 놓이게 되어 "발"을 생성합니다. 이 발은 튜브와의 핀 접촉 면적을 늘려 추가적인 열 전달을 제공합니다. 이 방법은 또한 장력 결합에 의존합니다.
• 임베디드: 이 방법의 경우 튜브 표면에 홈을 파고 핀 스트립을 홈에 감습니다. 홈의 가장자리는 핀 가장자리 위로 다시 아래로 밀려 핀이 제자리에 고정됩니다. 이 방법을 사용하면 튜브 재료 자체가 핀과 결합되며, 이러한 결합은 고온 응용 분야에서도 유지됩니다.
3. 고온에서 더 많은 재료 옵션: 400~700°F 사이의 공기 온도와 관련된 응용 분야의 경우 알루미늄과 강철로 만든 나선형으로 감싼 핀이 실현 가능한 반면, 플레이트 핀 코일은 그러한 온도에서 작동할 때 강철 핀과 튜브를 사용하여 만들어야 합니다.
