현대 산업 생산에서 효율적인 열교환 기술은 에너지 활용을 최적화하고 장비 성능을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 핀 튜브는 널리 사용되는 열 전달 요소로서, 열교환 튜브 표면에 핀을 추가하여 외부 표면적을 증가시킴으로써 열교환 효율을 크게 향상시킵니다. 그러나 핀 튜브에 사용되는 용접 공정은 궁극적인 열 전달 성능에 무시할 수 없는 영향을 미칩니다.

핀 튜브의 기본 원리는 핀이 제공하는 증가된 표면적을 활용하여 튜브 내부와 외부의 유체 간의 열 전달을 향상시키는 것입니다. 뜨거운 유체가 튜브 내부로 흐르거나 차가운 유체가 외부 표면을 통과할 때, 열은 튜브 벽을 통해 핀으로 전달된 다음 주변 환경으로 발산됩니다. 발전소 보일러에서 핀 튜브는 고온 연도 가스에서 열을 회수하여 공기 또는 물을 예열하여 연소 효율을 향상시킬 수 있습니다. 화학 산업에서는 다양한 화학 반응 공정에서 열교환 및 전달에 사용됩니다. 냉동 및 에어컨 시스템에서는 냉매와 공기 또는 물 사이의 열교환을 촉진하여 온도를 조절합니다.

고주파 용접은 고주파 전류의 표피 효과와 근접 효과를 기반으로 합니다. 용접 중 고주파 전류는 강철 스트립과 베이스 튜브의 외부 표면을 플라스틱 또는 용융 상태로 빠르게 가열하여 감긴 강철 스트립의 압력 하에서 용접을 완료합니다. 이 방법은 높은 품질의 용접을 생성하며, 핀 용접 접합 비율이 잠재적으로 95%에 달할 수 있습니다. 용접 중 열이 표면에 집중되기 때문에 열 영향부가 작아 베이스 재료 특성에 미치는 영향을 최소화합니다. HF 용접은 빠르고, 높은 생산 효율과 낮은 에너지 소비를 제공하며, 강철 핀이 있는 강철 튜브 또는 구리 핀이 있는 구리 튜브와 같은 유사한 재료를 사용하여 핀 튜브를 대량 생산하는 데 적합합니다. 산업용 라디에이터, 보일러 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.

레이저 용접은 고에너지 밀도 레이저 빔을 사용하여 핀을 베이스 튜브에 접합합니다. 레이저 용접은 접합부에서 최소한의 열 저항으로 매우 높은 품질의 용접을 생성하여 열이 베이스 튜브에서 핀으로 원활하게 전달되도록 합니다. 레이저 매개변수를 정밀하게 제어함으로써 핀 모양과 배열을 정확하게 설계하고 제조하여 튜브 외부의 유체 흐름을 최적화하고 대류 열 전달 계수를 향상시킬 수 있습니다. 레이저 용접 핀 튜브는 열 전달 면적을 늘리는 데 뛰어나며 기존 용접 방식에 비해 열 전달 효율을 10%-20% 향상시킬 수 있습니다. 우수한 내식성과 고온 성능으로 인해 발전소 보일러 및 화학 산업과 같은 복잡한 작동 조건에 적합합니다.

가스 차폐 용접은 아르곤 또는 이산화탄소와 같은 가스를 보호 매체로 사용하여 용접 영역을 대기 공기로부터 차폐하여 용접 금속의 산화 및 질화를 방지합니다. 이러한 방법 중 텅스텐 불활성 가스 (TIG) 용접은 높은 용접 품질, 미적으로 보기 좋은 용접 외관 및 작은 열 영향부를 제공하여 스테인리스강, 알루미늄 및 알루미늄 합금과 같은 재료의 용접에 적합합니다. 그러나 용접 속도가 비교적 느리고 비용이 더 높습니다. 금속 불활성 가스 (MIG) 및 금속 활성 가스 (MAG) 용접은 더 빠른 용접 속도, 높은 생산 효율 및 높은 증착률을 제공하며 다양한 금속 재료의 용접에 사용할 수 있습니다. 그러나 더 높은 작업자 기술이 필요하며 가스 차폐가 효과적이지 않으면 기공과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 가스 차폐 용접은 자동차 라디에이터 및 에어컨 열교환기와 같이 높은 품질과 대량 생산이 필요한 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

브레이징은 베이스 재료의 융점보다 낮은 융점을 가진 필러 금속을 사용합니다. 조립품과 필러 금속을 필러 금속의 융점 이상, 베이스 재료의 융점 미만의 온도로 가열하여 액체 필러 금속이 베이스 재료를 적시고, 접합 틈새를 채우고, 확산되어 연결을 형성하도록 합니다. 연납땜은 450°C 미만의 융점을 가진 필러 금속을 사용하며, 낮은 용접 온도를 포함하고 베이스 재료 특성에 미치는 영향이 최소화되지만, 낮은 접합 강도를 초래합니다. 낮은 하중과 중간 작동 온도에서 사용하기에 적합합니다. 경납땜 (또는 은납땜/브레이즈 용접)은 450°C 이상의 융점을 가진 필러 금속을 사용하여 더 높은 하중과 온도에 노출되는 핀 튜브 용접에 적합한 더 높은 강도 접합을 생성합니다. 브레이징은 일반적으로 알루미늄 및 구리 핀 튜브에 사용되며 냉동 및 에어컨과 같은 산업 분야에서 널리 적용됩니다.

용접 공정은 핀과 베이스 튜브 사이의 연결 품질을 직접 결정하여 접촉 열 저항에 영향을 미칩니다. HF 용접 및 레이저 용접과 같은 방법은 낮은 접촉 열 저항으로 단단한 연결을 생성하여 열이 베이스 튜브에서 핀으로 효율적으로 전달되도록 하여 후속 열 발산 공정을 위한 견고한 기반을 구축합니다. 반대로, 수동 아크 용접 품질은 용접공의 기술 수준에 따라 크게 달라질 수 있으며, 잠재적으로 더 높은 접촉 열 저항을 유발하여 열 전달을 방해할 수 있습니다.

고품질 용접은 핀과 베이스 튜브 사이의 연결의 무결성을 보장하여 전달 중 열 누출 또는 방해를 일으킬 수 있는 틈새 또는 결함을 방지합니다. 예를 들어, HF 용접은 일반적으로 틈새가 거의 없어 누출 위험을 크게 줄여 열교환 중 장비의 안전하고 안정적인 작동을 보장하고 더 높은 열 전달 효율에 기여합니다. 반대로, 가스 차폐 용접이 부적절한 가스 보호로 인해 기공과 같은 결함이 발생하면 용접의 연속성과 강도가 손상되어 열 전달 효율이 감소할 수 있습니다.

용접 공정은 핀의 구조적 무결성에 상당한 영향을 미칩니다. 레이저 용접은 공정을 정밀하게 제어하여 의도한 핀 모양과 배열을 유지하고 유체 흐름을 최적화하며 대류 열 전달 계수를 향상시킵니다. 브레이징 중 온도와 유지 시간이 제대로 제어되지 않으면 필러 금속 침식 또는 베이스 재료 과열과 같은 문제가 발생하여 핀의 구조적 무결성에 영향을 미치고 열 전달 효율을 감소시킬 수 있습니다.

다양한 핀 튜브 용접 공정은 용접 품질, 접촉 열 저항 및 핀 구조적 무결성과 같은 요소를 통해 열 전달 효율에 상당한 영향을 미칩니다. 고주파 용접은 높은 용접 접합 비율, 낮은 접촉 열 저항 및 높은 생산 속도로 인해 산업 응용 분야에서 강력한 열 전달 성능을 보여줍니다. 레이저 용접은 고정밀도, 낮은 열 저항 및 최적화된 유체 흐름의 장점을 활용하여 복잡한 작동 조건 및 매우 높은 열 전달 효율이 필요한 응용 분야에서 뛰어납니다. 가스 차폐 용접 및 브레이징은 해당 재료 및 응용 시나리오에서 중요한 역할을 합니다. 실제 응용 분야에서는 핀 튜브의 작동 환경, 재료 요구 사항 및 비용 고려 사항과 같은 요소를 종합적으로 고려하여 적절한 용접 공정을 선택해야 합니다. 이를 통해 핀 튜브가 최적의 열 전달 효율을 달성하여 산업 공정의 효율적인 운영을 위한 강력한 지원을 제공합니다.