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フィンチューブ熱交換器(フィンコイル)は、あらゆるラジエーター、ドライクーラー、空冷凝縮器の主要部です。液体はチューブの内側を、空気はチューブの外側を流れます。空気は水よりはるかに熱伝達が劣るため、チューブの外側を薄いフィンで拡大して両側の釣り合いを取ります。優れたコイルは、前面1平方メートルあたり15〜20平方メートルのフィン面積を持ちます。設計者の腕は、負荷と現場に合わせてチューブ、フィン、ピッチ、列数を選ぶことにあります。
本ガイドでは、フィンコイルの各部分と、それぞれの選択が何をもたらすかを説明します。
チューブ、フィン、そしてその接合方法
エンジン用ラジエーターとドライクーラーの標準的なコイルは、銅チューブにアルミフィンの組み合わせです。銅は熱をよく伝え、ろう付けしやすく、水側の腐食に強い素材です。アルミは軽く、安価で、フィンとして熱伝導も良好です。フィンはカラー付きにプレス成形してチューブに積み重ね、チューブを機械的に拡管してカラーがしっかり密着するようにします。この接触の品質がコイルの品質です。高圧用や一部のプロセス用には鋼管、腐食性の流体にはステンレス鋼を使います。
フィン自体は平板形でも波形でもかまいません。波形やルーバー付きのフィンは空気を乱して単位面積あたりの熱伝達を高めますが、その代償として圧力損失が増え、汚れが付きやすくなります。粉塵の多い現場や頻繁に清掃が必要なコイルには、平板フィンが適しています。
フィンピッチ、列数、回路
フィンピッチはフィン同士の間隔で、一般に2〜4 mmです。ピッチが狭いとコイルに最も多くの表面積が収まり、清浄な空気の場合は最も短く安価なユニットになります。ピッチが広いと1メートルあたりの面積は減りますが、目詰まりが大幅に遅くなるため、空気が砂、セメント粉塵、種子、繊維を含む現場で選ばれます。列数は空気の流れ方向のコイルの奥行きです。列数が多いほど表面積が増え、空気側の圧力損失も大きくなってファンの負担が増えます。多くの負荷は2〜6列でカバーできます。
回路は、液体がチューブ内を通る並列経路の数です。回路数はチューブ内の流速を決めます。良好な熱伝達を得て層流や汚れを避けられる程度に速く、銅の侵食を避けられる程度に遅くする必要があります。パス数とあわせて、液体側の圧力損失も決まります。エンジン用ラジエーターでは、エンジンメーカーが定める外部圧力損失の限度が、何よりも先に回路構成を決めます。これを超えるコイルは、エンジンへの流量を不足させます。
沿岸、砂漠、産業向けの材料
素のアルミフィンは、C3環境で長持ちします。塩分はこれを侵し、銅チューブとアルミフィンの間の電食によって、フィンはカラー部分から外側へ向かって、熱を伝えなくなるまで腐食します。沿岸、洋上、産業用の現場(ISO 12944のC4、C5-M、CX)では、耐海水性合金のAlMg2.5でフィンを製作するか、製造後にコイル全体をエポキシコーティングするか、その両方を行います。コーティングはわずかな熱抵抗を加えますが、設計で考慮されており、ISO 9227に従って中性塩水噴霧試験で検証されます。
ケーシングも同じ区分に従います。C3とC4には溶融亜鉛めっき鋼、C5にはめっきの上にデュプレックス塗装を施した鋼、またはステンレス鋼を使います。締結部品、ガード、グランドもケーシングに合わせ、腐食区分と防食システムはデータシートに記載されます。
高温の空気、薄い空気、そしてコイル
外気温35 °Cで設計したコイルは、50 °Cでは小さすぎます。フィンを通して熱を駆動する温度差が3分の1縮むためです。標高が高いと空気が薄く(1,000 mあたり密度が10 %低下)、同じファンでは動かせる質量が減るため、コイルにはより多くの風量または表面積が必要になります。湿った空気は、同時に加熱しなければならない水蒸気を含みます。これらはコイルの構造を変えるのではなく、サイズを変えます。データシートには、容量が前提とする外気温、標高、湿度の基準が記載されます。
TECSは、イズミルの自社工場でフィンコイルを製造しています。チューブ、フィン、拡管、ろう付け、耐圧試験まで一貫して行い、各コイルを負荷と現場に合わせて設計します。コイルまたはラジエーター一式をご希望の場合は、熱負荷、流量、温度、現場条件、またはエンジンのデータシートをお送りください。
要点
- フィンは空気側の表面積を15〜20倍に拡大します
- 標準は銅チューブとアルミフィン。過酷な現場にはAlMg2.5とエポキシコーティング
- フィンピッチは2〜4 mm:清浄な空気には狭く、粉塵には広く
- 列数は表面積と空気側の圧力損失を、回路は管内流速と液体側の圧力損失を決めます
- ラジエーターのコイルの回路構成は、エンジンメーカーの圧力損失の限度で決まります
- TECSは自社工場でコイルを製造し、負荷と現場に合わせて個別に設計します
コイルの設計をご依頼いただくには
- 熱負荷、液体の流量、入口温度と出口温度
- 液体:水、グリコール濃度、オイル、その他
- 液体側の許容圧力損失
- 空気条件:外気温、標高、粉塵、塩分
- 既存のケーシングに収める必要がある場合は、利用可能な前面面積と奥行き
- 接続口のサイズと位置
よくあるご質問
なぜフィンは銅ではなくアルミで作られるのですか?
アルミは薄いフィンとして十分に熱を伝え、重さは銅の3分の1で、はるかに安価です。銅フィンは特殊な場合にのみ使われます。腐食への対策は、銅ではなく、アルミマグネシウム合金またはコーティングです。
私の現場に適したフィンピッチはどれですか?
清浄な空気で最もコンパクトなユニットを求める場合は狭いピッチ、空気が粉塵、種子、繊維を含む場合は広いピッチです。清掃の間隔の間も風量を保つ必要があるためです。選定は、フィン形状とあわせて、現場に合わせて設計時に行います。
列数が多いほど常に容量は大きくなりますか?
表面積は確かに増えますが、空気は各列を通るごとに温まるため、列を追加するごとに増える効果は前の列より小さくなり、空気側の圧力損失は列ごとに上がります。ある深さを超えたら、コイルを長く、または幅広くするほうが容量を増やす良い方法です。
既存のラジエーターのコイルを交換できますか?
通常は可能です。コイルはケーシングの寸法と接続口に合わせて製作します。元のコイルが現場に合っていなかった場合は、フィン材料やピッチを変更する機会でもあります。
コイルはどのように試験されますか?
すべてのTECSコイルは、出荷前に工場で耐圧試験を行います。試験圧力と結果は、ユニットに添付する試験記録に記載されています。
お問い合わせ
熱負荷、流体温度と流量、周囲条件、設置上の制約をお送りください。設計提案にてご回答します。次の方法でもご連絡いただけます： WhatsApp。
