Els tubs amb aletes, també coneguts com a tubs d'intercanvi de calor, són elements de transferència de calor utilitzats per millorar la transferència de calor. Milloren l'eficiència de l'intercanvi de calor augmentant la superfície i són adequats per a entorns d'alta-temperatura, alta-pressió i corrosius en camps industrials com ara calderes, generació d'energia i metal·lúrgia. Les seves funcions bàsiques inclouen reduir la resistència tèrmica de contacte i posseir propietats anti-resistents a la corrosió i al desgast-, i s'utilitzen habitualment en equips de recuperació de calor residual i d'intercanvi de calor.
Els processos de fabricació inclouen la soldadura d'alta-freqüència i la laminació obliqua de tres-rolls. Els tubs d'aletes en espiral soldats d'alta-freqüència s'utilitzen àmpliament a causa del seu alt grau d'automatització, mentre que el mètode de laminació obliqua de tres-rodolls aconsegueix una unió perfecta a través del rodatge global. Els tubs amb aletes es classifiquen per procés en tipus enrotllats i soldats, i per forma d'aleta en tipus espirals i longitudinals. Els materials inclouen coure, alumini i acer, i es poden adaptar a diverses aplicacions com la refrigeració per aire i la recuperació de calor residual. Els mètodes de disposició dels paquets de tubs inclouen la disposició esglaonada (alta eficiència de transferència de calor) i la disposició en línia-(baixa resistència). El disseny de l'estructura de la caixa del tub s'ha d'ajustar segons la pressió del fluid i la diferència de temperatura.
Configura-a les aletes
El procés de col·locació-on l'aleta implica el pre-processament d'un lot d'aletes individuals mitjançant una premsa de punxó i, a continuació, l'ús de mètodes manuals o mecànics per col·locar les aletes a la superfície exterior del tub a una certa distància (pas de l'aleta) mitjançant l'ajust d'interferència. Aquest és un dels primers mètodes per processar tubs amb aletes. A causa de la senzillesa del procés de configuració-, els baixos requisits tècnics, el baix cost de l'equip i la facilitat de manteniment, moltes fàbriques encara utilitzen aquest mètode. Aquest procés és un procés-intensiu de mà d'obra i és adequat per al capital i les condicions tècniques de les petites fàbriques o les empreses municipals.
L'activació manual-es refereix a utilitzar eines i força humana per pressionar les aletes una per una. Com que la força de pressió de les aletes és limitada, l'ajust d'interferència és petit i les aletes són propenses a afluixar-se.
El muntatge mecànic-a les aletes es realitza en una màquina de fixació d'aletes. Com que la pressió de l'aleta es fa per força d'impacte mecànica o pressió hidràulica, la força de premsat és gran, de manera que es pot utilitzar un ajust d'interferència més gran. La força d'unió entre les aletes i el tub és alta i no es poden afluixar fàcilment. Les màquines de muntatge d'aletes d'accionament mecànic tenen una alta productivitat, però són sorolloses, tenen poca seguretat i les condicions de treball dels treballadors són pobres. Tot i que les màquines d'accionament hidràulic no presenten els problemes anteriors, l'equip és més car, requereix més habilitats tècniques del personal de manteniment i té una productivitat menor.
Aletes helicoïdals incrustades
Els tubs amb aletes helicoïdals incrustats es fabriquen mecanitzant primer solcs helicoïdals d'una certa amplada i profunditat sobre un tub d'acer, i després incrussant una cinta d'acer a les ranures d'un torn. Durant el procés de bobinat, a causa d'una certa pre-tensió, la cinta d'acer es pressiona fortament a la ranura helicoïdal, assegurant una certa àrea de contacte entre la cinta d'acer i el tub d'acer. Per evitar que la cinta d'acer rebot i es desprengui, els dos extrems de la cinta d'acer es solden al tub d'acer. Per facilitar el procés d'incrustació, hi hauria d'haver una certa distància lateral entre la cinta d'acer i la ranura helicoïdal. Si l'espai lliure lateral és massa petit, el que resulta en un ajust d'interferència, el procés d'inserció serà difícil de dur a terme sense problemes. A més, la cinta d'acer bobinada sempre tindrà una certa quantitat de rebot, cosa que fa que la cinta d'acer i la superfície inferior de la ranura helicoïdal no es puguin unir bé. Les aletes incrustades es poden fabricar en equips d'ús general-a un cost baix, però el procés és complex i l'eficiència de producció és baixa.
Tubs d'aletes helicoïdals soldats
El processament dels tubs d'aletes helicoïdals soldats es realitza en dos passos. Primer, la cinta d'acer s'enrotlla a la superfície exterior del tub de manera helicoïdal amb el pla de la cinta d'acer perpendicular a l'eix del tub, i els dos extrems de la cinta d'acer es solden al tub d'acer per a la fixació. Aleshores, per eliminar la bretxa al punt de contacte entre la cinta d'acer i el tub d'acer, la cinta d'acer i el tub d'acer es solden junts.
Com que aquest mètode és car, sovint s'utilitza un altre mètode, que és substituir-lo per una galvanització en calent-general del tub amb la cinta d'acer ja enrotllada. Tot i que la solució de revestiment pot no penetrar bé a l'espai molt petit entre les aletes i el tub d'acer durant la galvanització en calent-, es forma una capa galvanitzada completa a la superfície exterior de les aletes i a la superfície exterior del tub d'acer. En els tubs d'aletes helicoïdals que utilitzen galvanització en calent-, a causa de la limitació del gruix de la capa galvanitzada (quan la capa galvanitzada és gruixuda, la capa de zinc és menys duradora i es desenganxa fàcilment) i perquè la solució de zinc no pot penetrar completament a l'espai, la taxa d'unió entre les aletes i el tub d'acer encara no és alta. A més, la conductivitat tèrmica del zinc és inferior a la de l'acer (aproximadament el 78% de l'acer), de manera que la capacitat de transferència de calor és baixa. El zinc és molt susceptible a la corrosió en àcids, àlcalis i sulfurs. Per tant, els tubs d'aletes helicoïdals galvanitzats no són adequats per a la fabricació de preescalfadors d'aire (per recuperar la calor residual dels gasos de combustió de la caldera).
Tubs d'aletes espirals soldats d'alta-freqüència
Els tubs d'aletes espirals de soldadura d'alta-freqüència són un dels tipus de tubs d'aletes espirals més utilitzats i ara s'utilitzen àmpliament en la recuperació de calor residual a les indústries de l'energia, la metal·lúrgia i el ciment, així com a la indústria petroquímica. Els tubs d'aletes espirals soldats d'alta-freqüència es produeixen enrotllant simultàniament una cinta d'acer al voltant d'un tub d'acer mentre s'utilitzen l'efecte pell i l'efecte de proximitat del corrent d'alta-freqüència per escalfar la cinta d'acer i la superfície exterior del tub d'acer fins que arriben a un estat plàstic o es fonen. La soldadura es completa sota una certa pressió de la cinta d'acer bobinada. Aquesta soldadura d'alta-freqüència és essencialment un procés de soldadura en-fase sòlida. En comparació amb mètodes com ara la incrustació i la soldadura forta (o galvanització en calent-en general), és més avançat pel que fa a la qualitat del producte (índex de soldadura d'aleta elevat, fins al 95%), productivitat i automatització.
Tres-tubs d'aletes espirals integrals amb rodets inclinats
El principi de producció de tres-tubs d'aletes espirals integrals amb rodets de rodet és el següent: s'insereix un mandril al tub nu i, impulsat per la rotació de les fulles del laminador, el tub d'acer sense soldadura passa per la cavitat formada per la ranura de laminació i el cap del mandril, processant les aletes a la seva superfície exterior. Els tubs amb aletes produïts per aquest mètode tenen el tub base i les aletes exteriors com un tot integral, eliminant així el problema de la pèrdua de resistència tèrmica de contacte i resultant en una major eficiència de transferència de calor. En comparació amb el mètode de soldadura, aquesta línia de producció té els avantatges d'una alta eficiència de producció, un baix consum de matèries primeres i una alta taxa d'intercanvi de calor dels tubs amb aletes produïts.