درون ژنراتورهای بخار بازیابی حرارت (HRSG) عظیم، لوله‌های پره‌دار بی‌شماری به آرامی وظایف تبادل حرارت خود را انجام می‌دهند و حرارت اتلافی را به بخار با ارزش تبدیل می‌کنند. این لوله‌های پره‌دار، شبیه پره‌های رادیاتور، سطح و راندمان انتقال حرارت را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. اما آیا می‌دانستید که این پره‌ها در دو نوع متمایز - دندانه‌دار و توپر - وجود دارند که هر کدام دارای ویژگی‌های عملکردی و کاربردهای منحصربه‌فردی هستند؟

همانطور که از نامش پیداست، لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار دارای لبه‌های دندانه‌دار در امتداد پره‌های خود هستند. این طراحی، سطح انتقال حرارت بسیار بیشتری را در مقایسه با پره‌های توپر با ابعاد یکسان فراهم می‌کند. هندسه پیشرفته، ضریب انتقال حرارت بالاتری را ارائه می‌دهد و امکان انتقال انرژی حرارتی سریع‌تر و بهبود راندمان کلی HRSG را فراهم می‌کند.

عملکرد برتر پره‌های دندانه‌دار ناشی از دو مزیت کلیدی است:

• سطح افزایش یافته: پروفیل دندانه‌دار، قرار گرفتن کل سطح پره را افزایش می‌دهد و تبادل حرارت مؤثرتری را با محیط اطراف تسهیل می‌کند.
• تولید آشفتگی افزایش یافته: لبه‌های نامنظم، جریان گاز را در سراسر سطوح پره مختل می‌کنند و شرایط آشفته‌ای را ایجاد می‌کنند که باعث اختلاط و انتقال حرارتی بهتر می‌شود.

با توجه به این مزایای عملکردی، اکثر HRSGهای مدرن، لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار را ترجیح می‌دهند. با این حال، این راه‌حل با راندمان بالا، دارای محدودیت‌های عملیاتی است.

لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار در برابر آلودگی ذرات، آسیب‌پذیر هستند. هنگام پردازش جریان‌های گازی حاوی مواد ذرات قابل توجه، این ذرات در بریدگی‌های پره جمع می‌شوند و در نهایت کانال‌های جریان را مسدود می‌کنند و راندمان انتقال حرارت را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهند - درست مانند گرد و غبار که پره‌های رادیاتور را مسدود می‌کند.

علاوه بر این، طرح‌های دندانه‌دار، افت فشار بالاتری ایجاد می‌کنند. هندسه پیچیده، مقاومت جریان را افزایش می‌دهد و در نتیجه، مصرف انرژی بیشتری برای حرکت گاز در سیستم ایجاد می‌شود. افت فشار بیش از حد می‌تواند مزایای راندمان را با نیاز به فن‌های قدرتمندتر، خنثی کند.

پیاده‌سازی موفقیت‌آمیز پره‌های دندانه‌دار، نیازمند استانداردهای دقیق تمیزی گاز، کنترل دقیق دمای نوک پره برای جلوگیری از آسیب حرارتی و بررسی دقیق تأثیرات افت فشار بر طراحی کلی سیستم است.

در مقابل همتایان دندانه‌دار خود، لوله‌های پره‌دار توپر دارای پره‌های پیوسته و لبه‌دار هستند. در حالی که در انتقال حرارت، راندمان کمتری دارند، اما سازگاری برتری را در شرایط عملیاتی متنوع نشان می‌دهند.

پرهای توپر چندین مزیت متمایز را ارائه می‌دهند:

• مقاومت برتر در برابر رسوب: سطوح صاف، از تجمع ذرات جلوگیری می‌کند و آنها را برای رسیدگی به جریان‌های گازی کثیف ایده‌آل می‌کند.
• افت فشار کاهش یافته: هندسه ساده، مقاومت جریان را به حداقل می‌رساند و نیازهای انرژی فن را کاهش می‌دهد.
• پایداری حرارتی بهبود یافته: ساختار پیوسته، توزیع و خنک‌سازی بهتر حرارت را تضمین می‌کند و امکان عملکرد در دماهای بالاتر را فراهم می‌کند.

انتخاب بهینه لوله پره، کاملاً به شرایط عملیاتی خاص بستگی دارد:

• پرهای دندانه‌دار در کاربردهای گاز تمیز که حداکثر راندمان انتقال حرارت در اولویت است، عالی هستند.
• پرهای توپر هنگام پردازش گازهای حاوی ذرات یا زمانی که محدودیت‌های افت فشار وجود دارد، ضروری هستند.

انتخاب عملی، نیازمند ارزیابی جامع ترکیب گاز، پارامترهای دما و فشار، همراه با الزامات کلی طراحی HRSG است. تنها از طریق تطبیق دقیق ویژگی‌های پره با نیازهای عملیاتی است که مهندسان می‌توانند هم راندمان و هم قابلیت اطمینان سیستم را به حداکثر برسانند.