Принцип теплопередачи

Почему ребро работает, сколько поверхности оно действительно добавляет и откуда берётся предел эффективности — физика геометрий оребрения, которые мы производим.

Цепочка сопротивлений

Тепло от горячей среды к воздуху преодолевает пять последовательных сопротивлений: плёнку со стороны трубы, стенку трубы, контакт ребра с трубой (если он есть), само ребро и плёнку со стороны воздуха. В аппарате воздушного охлаждения плёнка со стороны воздуха обычно составляет 80–90 % общего сопротивления, поэтому наращивание поверхности именно с этой стороны так эффективно.

Эффективность ребра

Ребро не изотермично. Его вершина холоднее основания, а отношение фактической теплоотдачи к идеальной (изотермической) и есть эффективность ребра. Высокие, тонкие и хорошо проводящие рёбра менее эффективны, чем короткие и толстые. Типичные значения эффективности:

Высота ребра	Алюминиевое ребро, воздушная сторона	Эффективность
6 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0.95
12 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0.85
16 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0.76
25 mm	h = 60 W/m²K	≈ 0.62

Именно поэтому очень высокое ребро не даёт пропорциональной отдачи: свыше примерно 16 мм добавленная площадь работает всё хуже, если только материал ребра не обладает высокой теплопроводностью и коэффициент со стороны воздуха не низок.

Умножение площади поверхности

Ребро высотой 12 мм с шагом 3,2 мм на трубе 25 мм увеличивает гладкую поверхность примерно в 8–10 раз. Точное значение зависит от толщины, шага и высоты ребра; мы рассчитываем его для каждого проекта и указываем на чертеже.

Зубчатые и разрезные рёбра

Разрезание ребра на сегменты разрушает пограничный слой и повышает коэффициент со стороны воздуха на 10–20 %. Плата за это — несколько большее сопротивление и большая уязвимость ребра при очистке, поэтому зубчатые рёбра лучше всего подходят для чистых газовых потоков.