Kako cijev s perajama postiže učinkovit prijenos topline?
U izmjenjivaču topline sastavljenom od običnih čeličnih cijevi (glatke cijevi), u mnogim slučajevima, koeficijent prijenosa topline tekućine izvan cijevi i tekućine unutar cijevi na stijenku cijevi je različit. Takozvani koeficijent prijenosa topline odnosi se na količinu prijenosa topline po jedinici površine prijenosa topline i temperaturnu razliku jedinice (temperaturna razlika između tekućine i zida), a predstavlja kapacitet prijenosa topline između tekućine i zida. Na primjer: Koeficijent prijenosa topline kada se voda kondenzira na zidu je: 10000-20000w/(m2. °C) Kada voda prokuha na zidu, koeficijent prijenosa topline je: 5000----10000---- kada voda teče kroz zid Koeficijent prijenosa topline je približno: 2000----10000---- Koeficijent izmjene topline kada zrak ili dimni plin teče kroz zid je: 20----80---- Koeficijent izmjene topline kada je zrak prirodno konvektivan je samo: 5----10----
Može se vidjeti da je razlika u kapacitetu izmjene topline između tekućine i zida vrlo različita. Zatim zamislite stvarnu situaciju izmjene topline: unutrašnjost cijevi je puna tekuće vode, a koeficijent prijenosa topline je 5000 (----), dok je vanjski dio cijevi sav dimni plin, a koeficijent prijenosa topline je samo 50 (-- --), razlika između njih je 100 puta. Kada se toplina prenosi s unutarnje strane cijevi na vanjsku stranu cijevi, ili s vanjske strane cijevi na unutarnju stranu cijevi, gdje dolazi do "uskog grla" ili "maksimalnog otpora" procesa prijenosa topline? Naravno, to je strana dimnog plina izvan cijevi, jer strana dimnih plinova ima najniži koeficijent prijenosa topline, odnosno kapacitet prijenosa topline je najniži, što ograničava povećanje prijenosa topline.
Kako možemo povećati prijenos topline okrugle cijevi? Jedna od najučinkovitijih metoda je korištenje proširene površine na vanjskoj površini cijevi, odnosno na strani dimnih plinova, odnosno za izradu cijevi s perajama. Pod pretpostavkom da je stvarno područje prijenosa topline cijevi s perajama nekoliko puta vanjska površina izvorne glatke cijevi, iako je koeficijent prijenosa topline dimnog plina još uvijek vrlo nizak, učinak prijenosa topline koji se odražava na vanjsku površinu glatke cijevi bit će uvelike povećan, tako da je cijeli proces prijenosa topline poboljšan, i pod uvjetom određenog ukupnog prijenosa topline, smanjuje se potrošnja metala opreme i poboljšava gospodarstvo.
