通过增强热传递，更好地发挥您的热交换器效能：第三部分——外部散热片管道的使用在本系列文章中，我们将探讨传热增强的概念。增强的好处是，热交换器能以更低成本提供相同性能，或者在相同或更小的整体尺寸和占地下提供更好的性能。

我们将详细介绍热交换器管外侧（外侧）的散片。此类管也称为低鳍管或整体鳍管（IFT）。

何时使用低鳍管

如参考文献所示，有几个因素需要考虑 [1]

新车与后装：低鳍管的价值主张将因项目是新设备还是对现有设备进行改造或消除瓶颈而有所不同。设计新热交换器时，首先考虑壳侧电阻是否具有控制作用（详见第二部分“控制电阻”的解释），即壳体侧的热传递阻力远高于管状侧。在改装现有热交换器以增加热量时，低鳍管可以在不改变壳体尺寸或管道布局的情况下，使壳体侧面表面积增加2.5到3倍。即使弹壳侧面的阻力无法起作用，低鳍管仍可能有助于实现改装的消除瓶颈目标。

成本与收益：对于新设备，如果壳侧电阻比至少高出3：1，通常就是散热阀增加成本被整体热交换器体积和成本所抵消的阈值。在考虑多种壳体设计和昂贵的材料时，这一经验法则也有例外。以下展示了两个节省成本的例子，参考文献[1]：

采用单相气体、壳侧冷却海水的压缩机中冷器，轻松达到壳侧3：1的阻力控制比例，采用散热片管设计相比光滑管，无论材料如何，体积、重量和成本均显著降低。

参见表1，比较两种用海水冷却高压空气的设计，使用25.4毫米（1英寸）钛合金管。壳体直径减少了18%，管数减少了42%，维持合理航速所需的海水量减少了33%，重量也减少了3.6吨。在某些情况下，减重可能很重要，比如海上平台。注意，表面积基于外表面，鳍密度为1181鳍/米（30鳍/英寸）。在光滑管的情况下，传热比约为10：1。我们假设评估中存在一定的污渍阻力。第二个例子是冷凝器，其控制电阻位于壳侧，但电阻比较小，仅为2：1，这通常不会被带鳍管考虑。然而，如果需要非常昂贵的材料，如钛合金、超级双层钢或合金625，仍值得考虑低鳍管，因为材料成本上升，鳍片成本比例相应降低。例如，考虑一根19毫米（0.75英寸）的管子：

光滑合金625管：每线性英尺成本20美元除以表面积0.20（平方英尺长度）= 100美元/平方英尺有鳍：每线性英尺成本25美元除以表面积0.50（平方英尺/长度）= 50美元/平方英尺带鳍状管在这种合金类型中每线性英尺成本高出20%，但其外部表面积每平方英尺的成本仅为其一半。

多壳体及总安装成本：当热交换器需要多个壳体时，通常采用带鳍状管来减少壳体数量。在比较有鳍状管和光滑管设计时，重要的是评估总安装成本，而不仅仅是制造的热交换器成本。假设光滑管设计需要六个弹壳并联，而翼管设计允许四个弹壳并联。即使垂板管设计未能相比光滑管设计降低直接设备成本，但包括管道、地基和间接成本在内的总安装成本仍可能带来显著的项目成本节约。原因在于热交换器的安装成本通常是每壳制造成本的2到3倍。

作为设计师，如果有疑问，我们建议你去看看。快速对比鳍状管与光滑管设计，很快就能快速筛查。低鳍内胎在富有创造力和开放思想的工程师手中可以成为强大的工具。如果您太忙无法进行比较，或缺乏评级工具或专业知识，NEOTISS可以根据本文所述的原则进行快速筛选设计审查。

表1。光滑管与低鳍管设计的比较。

壳牌 OD

热交换器重量（湿式）

每小时的电费

其他考虑因素

如图1底部所示，散热片厚度可能明显小于管壁厚度。因此，如果担心壳体腐蚀，管材可能需要升级以达到理想的鳍片寿命。可以通过生命周期成本分析来证明管材升级的合理性，例如从黄铜管改为双芯不锈钢管。在更关键的服务领域，如FCC分馏器架空冷凝器，通常所需的工艺效益足以证明有鳍状管的合理性。常见的限制是冷却水流量，由系统液压控制，以及污垢。

在钢束改造场景中，可能需要根据管材或壁厚的变化调整挡板间距。TEMA关于无支撑管跨的指南未考虑潜在的流动诱导管振动;因此可能需要额外的管子支撑。建议利用热交换器制造厂提供的机械图纸进行振动分析，以确保管子在不同工作条件下不易受损。

关于符合设计压力规范，计算允许压力时使用鳍片下方的壁厚和鳍根直径。在壳侧高压情况下，ASME代码2149（钛和铜镍）可用于从样品塌陷测试中经验计算鳍下设计壁厚。根据ASME规范，这将使壁面厚度大幅减少，因为它考虑了冷成型外径鳍片的加劲（加固）效果。这种设计方法还能为设计师和最终客户带来进一步的成本节约。

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