ASTM SA210 Gr A1 炭素鋼 熱交換器用縦型フィンチューブ

ASTM SA210 Gr A1 炭素鋼フィン付き縦型フィンチューブ
 
 
 

縦型フィンチューブは、金属ベースチューブ（鋼、銅、アルミニウムなど）の外表面に、軸方向に沿って金属薄フィンを密接に溶接または一体成形して作られた、一種の高効率熱伝達素子です。その核心的な価値は、チューブ外側の熱伝達面積を数倍から数十倍（フィン比は5〜20倍に達する可能性があります）に拡大することにあります。

この構造設計は、ガス（空気、排ガスなど）とチューブ内の流体（水、蒸気、冷媒など）間の熱交換における効率のボトルネック問題を具体的に解決します。ガス側の熱伝達係数が非常に低いため、システムの熱抵抗の主要な要因となることがよくあります。フィンは、熱伝達面を拡張することによりガス境界層を深く貫通し、フィンのエッジが気流に与える乱れ効果を利用して、ガス側の熱抵抗を大幅に低減し、ベアチューブと比較して全体の熱伝達効率を2〜10倍向上させることができます。

信頼性の高い製造は、その性能を達成するための鍵であり、主に高周波抵抗溶接、一体押出（アルミニウムチューブなど）、ろう付けなどのプロセスに依存します。これらのプロセスにより、フィンとベースチューブ間の接続インターフェースが高い熱伝導率（接触熱抵抗の低減）と、使用条件下での熱応力と振動に耐える十分な機械的強度を確保します。

縦型フィンチューブを設計する際には、熱伝達性能を最大化し、ガス流抵抗（圧力損失）を制御するバランスをとるために、フィンのパラメータ（高さ、厚さ、間隔）を細かく最適化する必要があります。同時に、硫黄含有排ガスなどの露点腐食を起こしやすい環境では耐食性材料（ND鋼またはコーティングなど）を選択し、粉塵が多いガス（フィン間隔を広くするなど）では耐灰性を考慮し、振動条件下での構造的信頼性を確保するなど、材料選択と特殊な作業条件の両方を考慮する必要があります。

優れたガス側熱伝達強化とコンパクト性に基づいて、縦型フィンチューブは、ガスと液体の熱交換が支配的で、高いスペースまたは効率要件があるさまざまなシナリオで広く使用されています。代表的な用途には、ボイラーシステムにおける廃熱回収装置（エコノマイザー、空気予熱器）、石油化学産業におけるプロセスガス冷却器/ヒーター、冷凍システムにおける蒸発器/凝縮器、および工業用乾燥装置における熱風ヒーターなどがあります。これは、コンパクトな機器と効率的なエネルギー利用を実現するための重要な技術です。

フィンの方向と気流の関係

熱伝達性能と抵抗の比較

用途
 
 

エネルギーと電力

ボイラーエコノマイザー、空気予熱器、ガスタービン廃熱ボイラー

石油化学

プロセスガスヒーター/クーラー、反応生成物凝縮器、潤滑油冷却

HVAC & 冷凍

蒸発凝縮器、エアクーラーコイル、ヒートポンプ室外機

産業廃熱回収

乾燥設備、セラミックキルン、ガラス溶解炉排ガス廃熱利用

輸送機械

ディーゼルエンジンインタークーラー、油圧オイルラジエーター