Bakır borular ile paslanmaz çelik ısı eşanjör borularının performans karşılaştırması aşağıdaki gibidir:
1. Bakır boruların ve paslanmaz çelik ısı eşanjör borularının performans karşılaştırması: ısıl iletkenlik
Bakır boruların ısı iletkenliği 100W/m derece ve paslanmaz çelik boruların ısı iletkenliği 13W/m derece olduğundan, bu elbette genel ısı transfer katsayısını etkileyecektir. Ancak, paslanmaz çelik boruların duvar kalınlığı 0,5~0,8 mm'ye düşürülebilirken, bakır boruların duvar kalınlığı mukavemet, aşınma ve yıpranma nedeniyle 1,2 mm'den az olamaz.
Formüle göre: Rc=(1) Burada: Rc--ısı direnci, m2k/w. λ--ısı iletkenliği, W/(mk).
δ--tüp duvar kalınlığı, m
Boru malzemesi sabit ve λ değişmediğinde, formül (1)'e göre, δ ne kadar küçükse, Rc o kadar küçük ve ısı transfer katsayısı o kadar büyük olur. Bu, paslanmaz çelik borular ile bakır borular arasındaki genel ısı transfer katsayısındaki boşluğu daraltabilir.
Bakır boruların iç ve dış cidarları paslanmaz çelik borulardan daha pürüzlü olduğundan kireçlenmeye daha yatkındırlar, bu da bakır boruların ısıl direncini artırır, bu da bakır boruların ve paslanmaz çelik boruların genel ısı transfer katsayıları arasındaki farkı daraltır.
II. Bakır borular ve paslanmaz çelik ısı eşanjör borularının performans karşılaştırması: konveksiyon ısı salınımı
Paslanmaz çelik borular veya bakır borular kullanıldığında, borudaki akış hızı türbülanslıdır. Konveksiyon ısı salınımını etkileyen en büyük faktör laminer alt tabakanın kalınlığıdır, çünkü laminer alt tabakadaki ısı transferi ısı iletimidir ve suyun ısıl iletkenliği çok düşüktür. Aynı akış durumunda, laminer alt tabakanın kalınlığı borunun iç duvarının pürüzlülüğüne bağlıdır. Bakır borunun iç yüzeyinde oksit vardır ve pürüzlülüğü paslanmaz çelik borununkinden çok daha fazladır. Bakır borunun laminer alt tabakasının kalınlığı paslanmaz çelik borunun laminer alt tabakasının kalınlığından daha fazladır. Bu, paslanmaz çelik borunun konveksiyon ısı salınım katsayısını bakır borununkinden daha büyük yapar.
Rw=(2)
Nerede: Rw--konveksiyon ısı salınımı termal direnci, m2k/w. w--konveksiyon ısı salınımı katsayısı, w/m2.k. ?Formül (2)'ye göre, w ne kadar büyükse, Rw o kadar küçüktür.
III. Bakır boru ve paslanmaz çelik ısı değişim borusunun performans karşılaştırması: yoğuşma ısı salınım katsayısı
İki tip yoğuşma ısı yayılım katsayısı vardır: film yoğuşması ve boncuk yoğuşması. Boncuk yoğuşma ısı yayılım katsayısı, film yoğuşması ısı yayılım katsayısından çok daha büyüktür. Bununla birlikte, paslanmaz çelik borunun veya bakır borunun dış duvarında daha fazla boncuk yoğuşması olup olmadığı net değildir, ancak iki borunun dış duvarlarının çoğunun film yoğuşması olduğu söylenebilir. Film yoğuşmasının ısı yayılım katsayısı, filmin kalınlığıyla yakından ilgilidir, çünkü filmin içi ısı iletimidir, su filminin ısıl iletkenliği özellikle düşüktür ve filmin kalınlığı, borunun dış duvarının pürüzlülüğüne bağlıdır. Bakır borunun dış duvarı, oksit tabakası nedeniyle paslanmaz çelik borununkinden çok daha pürüzlüdür. Bu nedenle, paslanmaz çelik borunun dış duvarının yoğuşma ısı yayılım katsayısı, bakır borunun dış duvarından daha büyüktür.
Oda=(3)
Burada: Rm--yoğuşma ısısı salınımı borunun dış duvarının ısıl direnci, m2k/wm--yoğuşma ısısı salınımı borunun dış duvarının katsayısı, w/m2.k. Formül (3)'e göre, m ne kadar büyükse, Rm o kadar küçüktür.
IV. Bakır boru ile paslanmaz çelik ısı değişim borusu arasındaki genel ısı transfer katsayısı performans karşılaştırması
K=(4)
Burada: R--toplam ısıl direnç, m2k/w. K--genel ısı transfer katsayısı, w/m2.k.
(4)'ten görülebileceği gibi: eğer konveksiyon ısıl direnci, ısıl iletkenlik direnci ve yoğuşma ısı salınımı ısıl direncinin hepsi azaltılırsa, toplam ısıl direnç azalacaktır: eğer toplam ısıl direnç azaltılırsa, genel ısı transfer katsayısı artacaktır.
Aynı duvar kalınlığı altında, paslanmaz çelik borunun genel ısı transfer katsayısı bakır borudan %6 daha düşüktür. Bakır borulardan daha ince paslanmaz çelik boruların kullanılması nedeniyle, paslanmaz çelik boruların genel ısı transfer katsayısı ve yoğuşma ısı salınım katsayısı bakır borulardan daha büyüktür, bu da paslanmaz çelik boruların genel ısı transfer katsayısını iyileştirir.
