Kupariputkien ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmönvaihtoputkien suorituskykyvertailu on seuraava:
1. Kupariputkien ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmönvaihtoputkien suorituskyvyn vertailu: lämmönjohtavuus
Koska kupariputkien lämmönjohtavuus on 100W/m aste ja ruostumattomien teräsputkien 13 W/m aste, tämä luonnollisesti vaikuttaa kokonaislämmönsiirtokertoimeen. Ruostumattomien teräsputkien seinämän paksuus voidaan kuitenkin pienentää 0,5–0,8 mm:iin, kun taas kupariputkien seinämän paksuus ei voi olla alle 1,2 mm lujuuden, eroosion ja kulumisen vuoksi.
Kaavan mukaan: Rc=(1)Missä: Rc--lämpövastus, m2k/w. λ--lämmönjohtavuus, W/(mk).
δ--putken seinämän paksuus, m
Kun putken materiaali on vakio ja λ on muuttumaton, kaavan (1) mukaan mitä pienempi δ, sitä pienempi Rc ja sitä suurempi lämmönsiirtokerroin. Tämä voi kaventaa eroa yleisessä lämmönsiirtokertoimessa ruostumattomien teräsputkien ja kupariputkien välillä.
Koska kupariputkien sisä- ja ulkoseinät ovat karheampia kuin ruostumaton teräs, ne ovat alttiita hilseilylle, mikä lisää kupariputkien lämmönkestävyyttä, mikä puolestaan kaventaa kupariputkien ja ruostumattomien teräsputkien lämmönsiirtokertoimien välistä kuilua.
II. Kupariputkien ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen lämmönvaihtoputkien suorituskykyvertailu: konvektiolämmön vapautuminen
Käytettäessä ruostumattomia teräsputkia tai kupariputkia putken virtausnopeus on turbulentti. Suurin konvektiolämmön vapautumiseen vaikuttava tekijä on laminaarisen pohjakerroksen paksuus, koska laminaarisen pohjakerroksen lämmönsiirto on lämmönjohtavuutta ja veden lämmönjohtavuus on erittäin alhainen. Samassa virtaustilassa laminaarisen pohjakerroksen paksuus riippuu putken sisäseinän karheudesta. Kupariputken sisäpinnalla on oksidia ja sen karheus on paljon suurempi kuin ruostumattoman teräsputken. Kupariputken laminaarisen pohjakerroksen paksuus on suurempi kuin ruostumattoman teräsputken laminaarisen pohjakerroksen paksuus. Tämä tekee ruostumattoman teräsputken konvektiolämmön vapautumiskertoimesta suuremman kuin kupariputken.
Rw=(2)
Missä: Rw{0}}konvektiolämmön vapautumisen lämpövastus, m2k/w. w--konvektiolämmön vapautumiskerroin, w/m2.k. ?Kaavan (2) mukaan mitä suurempi w on, sitä pienempi on Rw.
III. Kupariputken ja ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmönvaihtoputken suorituskykyvertailu: kondensaatiolämmön vapautumiskerroin
Kondensaatiolämmön vapautumiskertoimia on kahdenlaisia: kalvokondensaatio ja helmikondensaatio. Helmen kondensaatiolämmön vapautumiskerroin on paljon suurempi kuin kalvon kondensaatiolämmön vapautumiskerroin. Ei kuitenkaan ole selvää, onko ruostumattoman teräsputken vai kupariputken ulkoseinässä enemmän helmikondensaatiota, mutta voidaan sanoa, että suurin osa näiden kahden putken ulkoseinistä on kalvokondensaatiota. Kalvon kondensaation lämmönluovutuskerroin liittyy läheisesti kalvon paksuuteen, koska kalvon sisäpuoli johtaa lämpöä, vesikalvon lämmönjohtavuus on erityisen alhainen ja kalvon paksuus riippuu kalvon karheudesta. putken ulkoseinämä. Kupariputken ulkoseinä on oksidikerroksen vuoksi paljon karheampi kuin ruostumattoman teräsputken. Siksi ruostumattoman teräsputken ulkoseinän kondensaatiolämmön vapautumiskerroin on suurempi kuin kupariputken ulkoseinän.
Rm=(3)
Missä: Rm--putken ulkoseinän kondensaatiolämmön vapautumisvastus, m2k/wm--putken ulkoseinän kondensaatiolämmön vapautumiskerroin, w/m2.k. Kaavan (3) mukaan mitä suurempi m on, sitä pienempi on Rm.
IV. Kokonaislämmönsiirtokerroin suorituskyvyn vertailu kupariputken ja ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmönvaihtoputken välillä
K=(4)
Missä: R--kokonaislämpövastus, m2k/w. K--kokonaislämmönsiirtokerroin, w/m2.k.
Kohdasta (4) voidaan nähdä, että: jos konvektion lämpövastus, lämmönjohtavuuden vastus ja kondensaatiolämmön vapautumisen lämpövastus pienenevät, kokonaislämpövastus pienenee: jos kokonaislämpövastus pienenee, kokonaislämmönsiirto kerroin kasvaa.
Samalla seinäpaksuudella ruostumattoman teräsputken kokonaislämmönsiirtokerroin on 6 % pienempi kuin kupariputken. Kupariputkia ohuempien ruostumattomien teräsputkien käytön ansiosta ruostumattomien teräsputkien kokonaislämmönsiirtokerroin ja kondensaatiolämmön vapautumiskerroin ovat suurempia kuin kupariputkien, mikä parantaa ruostumattomien teräsputkien kokonaislämmönsiirtokerrointa.
