Isı eşanjörleri tasarlarken, hem verimliliğe hem de dayanıklılığa ulaşmak için tüpler için doğru malzemeyi seçmek çok önemlidir. En sık kullanılan malzemeler arasında, her biri ısı transfer performansı açısından kendi avantajları ve dezavantajları olan paslanmaz çelik, bakır ve alüminyum bulunmaktadır. Bu malzemelerin nasıl karşılaştırıldığını anlamak, uzun ömürü sağlarken ve maliyetleri en aza indirirken ısı transferini en üst düzeye çıkaran ısı eşanjörleri tasarlamaya önemli bilgiler sağlayabilir.
Isı eşanjörleri için paslanmaz çelik tüpler olağanüstü güçleri, korozyon direnci ve çok yönlülükleri ile bilinir. Bakır veya alüminyum ile karşılaştırıldığında daha düşük bir termal iletkenliğe sahip olmalarına rağmen, onları birçok ısı eşanjörü uygulaması için ideal hale getiren avantajlar sunarlar. Paslanmaz çeliğin düşük termal iletkenliği - 15 w/m · k -arta -, ısıyı yaklaşık 400 w/m · k veya alüminyum bir iletkenliğe sahip olan bakır kadar verimli bir şekilde aktarmadığı anlamına gelir. Bununla birlikte, ısı transfer verimliliğindeki fark genellikle malzemenin sağlamlığı ve sert ortamlara dayanma yeteneği gibi diğer faktörlerle dengelenebilir. Paslanmaz çelik, ısı eşanjörünün agresif sıvılara, yüksek basınçlara veya aşırı sıcaklıklara maruz kalacağı ortamlar için özellikle uygundur, bu da diğer malzemelerin zamanla bozulmasına neden olabilir.
Örneğin, tuzlardan veya kimyasallardan korozyonun sürekli bir endişe olduğu kimyasal işleme veya deniz uygulamaları gibi endüstrilerde, paslanmaz çeliğin üstün korozyon direnci onu tercih eden malzeme haline getirir. Belirli kimyasallara veya deniz suyuna maruz kaldığında aşındırabilen bakır ve alüminyumun aksine, paslanmaz çeliğin pasivasyon tabakası, ısı eşanjörünün ömrünü uzatarak pasa karşı doğal bir direnç sunar. Bu esneklik, ısı transfer verimliliği biraz daha düşük olsa bile, sistemin uzun ömürlülüğünün ve güvenilirliğinin bu ortamlarda değerli bir seçim haline getirdiği anlamına gelir.
Bakır ve alüminyum, ısı iletkenliği açısından paslanmaz çelikten daha iyi performans gösterirken, bunlar sınırlamasız değildir. Bakır’ın mükemmel ısı transfer özellikleri, ısı değişim verimliliğinin soğutma sistemleri veya ısı geri kazanım sistemleri gibi mutlak öncelik olduğu uygulamalar için bariz bir seçim haline getirir. Bununla birlikte, bakırın korozyona duyarlılığı, özellikle asidik veya yüksek hızlı ortamlarda kullanımını sınırlar. Alüminyum ise daha hafiftir ve aynı zamanda iyi ısı iletkenliği sunar. Genellikle ağırlığın otomotiv veya havacılık ısı eşanjörleri gibi kritik bir faktör olduğu sistemlerde kullanılır. Bununla birlikte, alüminyum oksidasyona daha yatkındır, bu da uygun şekilde tedavi edilmezse performansın azalmasına yol açabilir.
Bu malzemeleri ısı değiştirici tasarımı açısından karşılaştırırken, seçim genellikle termal iletkenlik, mekanik özellikler ve çevresel direnç dengesine bağlıdır. Her şeyden önce termal verimliliğe öncelik veren tasarımlarda, bakır veya alüminyum bariz seçimler gibi görünebilir. Bununla birlikte, paslanmaz çeliğin yüksek sıcaklıklara, agresif kimyasallara ve fiziksel aşamaya dayanma yeteneği, dayanıklılık ve bakım maliyetlerinin kritik kaygılar olduğu endüstriyel uygulamalarda genellikle tercih edildiği anlamına gelir. Ayrıca, paslanmaz çeliğin biraz daha düşük ısı transfer verimliliği, ısı eşanjörünün tasarımını optimize ederek - tüplerin yüzey alanını arttırmak veya birden fazla sıvı geçişi kullanmak gibi - malzemenin iletkenlik dezavantajına rağmen performansın yüksek kalmasını sağlayarak telafi edilebilir.
Tüp kalınlığı, yüzey kaplaması ve konfigürasyon da ısı transfer verimliliğinde önemli roller oynar. Örneğin, pürüzsüz bir yüzeye sahip ince duvarlı paslanmaz çelik tüpler, malzemenin düşük termal iletkenliğine rağmen ısı transfer oranlarını iyileştirmeye yardımcı olabilir. Ek olarak, çok tüp veya kanatlı tüp konfigürasyonları, yüzey alanını artırarak ısı değişimini artırabilir ve paslanmaz çeliğin termal iletkenlik sınırlamalarını daha da telafi edebilir. Benzer şekilde, bakır ve alüminyum başlangıçta daha yüksek termal iletkenlikleri nedeniyle daha verimli görünse de, korozyona karşı nispeten daha yüksek duyarlılıkları daha sık bakım ve değiştirme ile sonuçlanarak ısı eşanjörünün genel yaşam döngüsü maliyetini artırabilir.
Sırasında Isı eşanjörleri için paslanmaz çelik tüpler bakır ve alüminyum, dayanıklılıkları, korozyona karşı dirençleri ve aşırı çalışma koşullarına dayanma yeteneklerine kıyasla ısı transfer verimliliğinde liderler değildir. Doğru materyalin seçilmesi sadece termal verimliliğe değil, aynı zamanda çevresel maruz kalma, bakım döngüleri ve uzun vadeli maliyetler gibi faktörlere de bağlıdır. Uzun ömür ve minimum kesinti süresi gerektiren endüstriler için, paslanmaz çeliğin avantajları genellikle daha düşük ısı iletkenliğinden daha ağır basar ve bu da güvenilir, verimli ve uygun maliyetli bir ısı eşanjörü çözümü ile sonuçlanır. .
