Практичный теплообменник труба в трубе – особенности конструкции

Теплообменник типа труба в трубе: конструктивные особенности, расчет

Теплообменник типа труба в трубе, принцип работы которого основан на постоянном контакте теплоносителя с обрабатываемой жидкостью, используется в технологических системах для нагревания или охлаждения теплоносителя с небольшой поверхностью теплообмена на предприятиях газовой, нефтяной, нефтехимической и химической промышленности. Применяются теплообменники с такой конструкцией и в пищевой промышленности, например в виноделии и при производстве молочных продуктов.

Конструктивные особенности теплообменников

Надежность работы теплообменников, изготовленных по типу труба в трубе, удобство их эксплуатации основано на таких факторах как:

  • компенсация температурных деформаций;
  • плотность и прочность разъемных фланцевых соединений;
  • удобство при техническом обслуживании агрегата.

Основным элементом теплообменника данного типа является устройство, которое состоит из двух труб, имеющих разный диаметр.

Значительная разница в диаметре позволяет вставить одну трубу в другую по продольной оси, оставляя промежуток между стенками труб для свободного перемещения теплоносителя. Подключение к системе обеспечивает постоянный пропуск противотоком обрабатываемого продукта и горячей воды, пара или холодного рассола.

Конструкция теплообменника состоит из нескольких прямолинейных участков труб, расположенных друг над другом. Внутренние трубы с меньшим диаметром последовательно соединены друг с другом дугами в полуокружность (переходными каналами), которые крепятся фланцевым соединением. Соединение наружных труб выполняется специальными патрубками, позволяющими продукту свободно перемещаться по секции. Величина элементов труб и их количество в одном звене может быть различным, что определяется в первую очередь необходимой производительностью теплообменника.

Расчет теплообменника

Теплообменный аппарат проектируется на основании:

  • Теплового расчета с определением площадей поверхности теплообменника,
  • Конструктивного расчета основных геометрических параметров агрегата и его узлов,
  • Гидравлического расчета, определяющего потерю напора,
  • Расчета тепловой изоляции оборудования,
  • Подсчета экономической эффективности.

Теплообменник труба в трубе

Технические характеристика теплообменников могут сильно различаться, что зависит от области их использования, модели и производственной потребности технологического процесса линии или системы. При расчете агрегата принимается во внимание основное его назначение – обмен тепловыми параметрами теплоносителя и обрабатываемой среды. На основе физических свойств теплоносителей выполняется расчет теплообменника труба в трубе с учетом различных характеристик агрегата и системы в целом. Для этого оцениваются следующие параметры:

  • уровень тепловых потерь,
  • технологическая и тепловая схема,
  • совокупность сопутствующих факторов,
  • устанавливается расход теплоносителя,
  • определяются величины начальной и конечной температуры,
  • определяется тепловая нагрузка,
  • составляется баланс работоспособности системы.

Кроме этого необходимо учитывать степень агрессивного воздействия среды на материал, из которого изготавливается теплообменник, токсичность и физико-химические свойства. Важной частью расчета является определение направления движения теплоносителя.

Наиболее предпочтителен вариант противоточного направления движения, так как это дает возможность повысить тепловую производительность, уменьшив рабочую поверхность оборудования.

При противоточном движении перепады температур в теплоносителях увеличиваются, уменьшается расход энергии. Порядок расчета производительности теплообменников считается сложной технической задачей, поэтому для того чтобы изготовить теплообменник типа «труба в трубе» своими руками, потребуется не только желание, но и достаточно большой багаж профессиональных знаний.

Производство теплообменников

В промышленном производстве теплообменников используются современные технологии и высокоточное оборудование. Сложный технологический процесс производства включает в себя десятки различных операций. Для изготовления используется высококачественная листовая сталь, обладающая устойчивостью к агрессивным средам и воздействию высоких температур. Использование автоматизированных сварочных линий, математическая точность и строгий контроль на всех участках производства обеспечивают высокое качество продукции.
Теплообменники выпускаются в следующих вариантах:

  • с приварными двойниками,
  • агрегаты со съемными двойниками.

По типам теплообменники делят на:

  • разборные агрегаты, малогабаритные тип ТТРМ,
  • однопоточные, неразборного типа ТТОН,
  • однопоточные, разборного типа ТТОР,
  • многопоточные разборного типа ТТМ.

Схема теплообменника труба в трубе

Преимущества теплообменных агрегатов «труба в трубе»

Сравнительно высокая стоимость на единицу поверхности процесса теплообмена компенсируется разнообразием компоновок и возможностью сборки агрегатов из стандартных элементов на месте установки агрегата. Это также дает возможность наращивания или уменьшения числа секций при изменении параметров технологического процесса.

Для обеспечения эффективной очистки внутренней поверхности теплообменников используется возможность выбора необходимых размеров входных и выходных патрубков. Конструкция агрегатов обеспечивает контроль по распределению потоков теплоносителя на каждый канал, это особенно важно в процессе охлаждения вязких жидкостей при работе одного насоса в группе агрегатов.

Теплообменники типа «труба в трубе»: 3 секрета и идеальное решение

Теплообменник – это конструкция, назначением которой является изменение температуры проходящих внутри нее газов или жидкостей. Теплообменные агрегаты могут нагревать и охлаждать потоки, при этом процессы часто сопровождаются испарением, появляется конденсат. Подобные системы предназначены для теплообмена между потоками, при этом один из них нагревается, а другой охлаждается. Неважно, какая задача стоит в приоритете – нагрев или охлаждение. Принцип работы теплообменников основывается на обмене теплом между двумя средами.

Виды теплообменных агрегатов:

  1. поверхностные. В данном случае теплоносители находятся по обе стороны от разделяющей их стенки через которую и происходит обмен теплом;
  2. смесительные. Конструкция теплообменника этого типа предусматривает непосредственное смешивание теплоносителей. Такие агрегаты эффективны, для их изготовления требуется меньше металла. Минус таких установок заключается в ограниченной область использования, так как не всегда допускается смешение потоков.
  3. регенеративные. Устройство теплообменника предполагает нагрев потоков при помощи специального инструмента, который переменно нагревается и охлаждается.

Виды теплообменников по назначению:

  • нагреватели. Нагрев одного потока осуществляется за счет остывания другого. Такие установки экономичны, так как сокращается необходимость в подведении тепла извне;
  • охлаждающие установки (холодильники). Охлаждение потока осуществляется с использованием специального вещества (охлажденной воды, воздуха, пропана). Основным назначением таких агрегатов является охлаждение, нагрев спецвещества – это побочное действие.

К промышленным теплообменникам выдвигается ряд требований:

  1. коэффициент теплоотдачи материалов должен быть максимально возможным;
  2. конструкция должна занимать как можно меньше места и расходовать минимум материалов и топлива;
  3. чистка теплообменника должна осуществляться легко и быстро, при этом в процессе работы конструкция должна быть полностью герметичной и надежной.

Эти же требования предъявляются и к бытовым теплообменным установкам.

По конструкционным особенностям теплообменные установки бывают следующих разновидностей:

  • трубчатые. Это наиболее простой тип теплообменников. Отличаются такие устройства низкой ценой, малыми размерами и высокой эффективностью. Конструкции этого типа применяются в химической индустрии. Конструкция выполнена в форме цилиндра, в который помещен ряд трубок. Корпус цилиндра полый, в нем находится теплоноситель. Полость с трубками заполняется другим веществом. Подобные теплообменники используются как конденсаторы. По трубкам протекает в этом случае охлаждающее вещество, а в полость корпуса поступает пар;
  • «труба в трубе»;
  • пластинчатые. Достоинство этого типа обменников заключается в малом весе и габаритах. Обмениваться теплом могут более двух теплоносителей. Агрегат может содержать неограниченное количество пластин;
  • спиралевидные. Такие конструкции состоят из двух листов, изготовленных из стали и закрученных в спираль. Листы образуют клапаны. Теплоноситель поступает в центр конструкции и проходит по периметру, контактная среда движется в противоположном направлении. Устройство защищено корпусом, который снимают для чистки;
  • башенные. Основу такого типа обменников составляет разбрызгивание нагретой жидкости в верхней части емкости. Разбрызгиваясь, жидкость теряет часть тепла. Поток воздуха, который проходит в нижней части конструкции поглощает тепло. Недостаток устройства – его огромный размер, который достигает в высоту 100 м.

Теплообмен может происходить в разных с конструктивной точки зрения аппаратах. При выборе конструкции опираются на свойства теплоносителя и контактной среды, сферу использования устройства.

Конструкция теплообменника «труба в трубе»

Теплообменник «труба в трубе» используется в бытовых целях и на промышленных предприятиях. Конструкция состоит из двух труб разного диаметра, расположенных одна внутри другой. Жидкость, которую требуется нагреть или охладить, находится в непосредственном контакте с теплоносителем. Теплообменные трубы располагают вдоль друг друга. Разница в их диаметре позволяет свободно перемещаться теплоносителю. Работает теплообменник по принципу обмена теплом между контактной жидкостью и теплоносителем.

Теплообменные агрегаты такого типа удобны в эксплуатации. Их используют в нефтяной, газовой, химической и пищевой промышленности. Обусловлено это надежностью устройства, герметичностью, удобством обслуживания. Промышленное отопление по вышеописанному типу является оптимальным для больших помещений.

Агрегат состоит из нескольких звеньев. Подача жидкости осуществляется при помощи патрубков. Конструкция выполнена в форме спирали. Прямые участки располагают друг над другом последовательно. Внутренний трубопровод соединяется при помощи специальных дуг. Обвязка теплообменника осуществляется патрубками таким образом, чтобы теплоноситель мог свободно перемещаться. Размер и величина отдельных секций определяется требуемой мощностью теплообменника.

Читайте также:  Как обустроить из кирпича дымоход для твердотопливного котла

Теплообменники для отопления нередко используются в загородных домах. Но теплообменник своими руками изготовить не так просто. Для этого нужно произвести профессиональный расчет технических параметров устройства, что невозможно без наличия определенных знаний. Процесс сборки агрегата намного проще, нежели его расчеты.

Для самостоятельного изготовления устройства подбирают два отрезка труб разного диаметра. Лучше использовать тонкостенные элементы, так скорость теплообмена значительно повысится. Единственный фактор, влияющий на толщину стенок – это давление жидкости. Важно, чтобы конструкция не деформировалась. Зазор между трубами, помещенными одна в другую должен составлять 1,5 мм – 3 мм со всех сторон. Длина внутренней трубы должна быть меньше внешней. На торцах внешней трубы нужно вмонтировать Т-образные тройники.

Самостоятельное изготовление теплообменников лучше производить из медных элементов. Альтернативой могут стать стальные трубы, но в этом случае эффективность устройства понизится.

Преимущества теплообменников «труба в трубе»

Преимущества теплообменников типа «труба в трубе» основываются на конструкционных особенностях устройства. Перемещение жидкости по агрегату происходит с оптимальной для ее нагрева или охлаждения скоростью. Теплоноситель и константная жидкость находятся между собой в правильном балансе. Достигается это путем подбора оптимального диаметра элементов. Теплообменники для отопления должны быть сконструированы по всем правилам.

Устройства не требуют специального ухода, их не требуется обслуживать. Прочистку теплообменника осуществляют за считанные минуты. Достигается это за счет того, что секции соединены разъемными фланцами. Конструкцию легко разобрать. Это касается и ее ремонта. Вышедшая из строя секция легко демонтируется и заменяется новой либо ремонтируется.

Очистка теплообменника осуществляется не только вручную, но и при помощи специальных механизмов. Устройство для промывки теплообменников представляет собой насосную конструкцию, позволяющую быстро и эффективно удалять все отложения, скопившиеся внутри трубопровода. Таким способом прочищают полностью засоренные конструкции. Для удаления загрязнений используют специальный раствор. Чистящее средство сохраняют и используют неоднократно.

Практичный теплообменник труба в трубе особенности конструкции

  • 1 Знакомство с конструкцией
  • 2 Плюсы и минусы конструкции
    • 2.1 Преимущества
    • 2.2 Недостатки
  • 3 Особенности проектирования конструкции
  • 4 Вывод

Комфортное проживание может быть только в тех случаях, когда мы довольны и получаем все блага современной жизни, в том числе и достаточное количество тепла. Но мы поговорим не об общей отопительной системе, а рассмотрим теплообменник труба в трубе — своими руками который соорудить проблематично, но об этом более подробно в следующих разделах.

Чтобы самостоятельно смонтировать подобную конструкцию необходимо уметь пользоваться сварочным аппаратом и иметь его в своем распоряжении

Знакомство с конструкцией

Для начала хотелось бы рассказать об особенностях изделия, которые характерны именно данному виду теплообменника:

  • Принцип конструкции заключается в сооружении труб большого диаметра, в которые размещаются изделия меньшего диаметра – по ним будет протекать нагревающая жидкость.

На рисунке показано, как перемещается вода – стрелочки указывают на ввод и вывод

Примечание!
Разность сечения необходима еще и с возможностью ускорения движения жидкости, это позволяет отапливать большие площади с меньшими затратами.

  • Теплообменник создается таким образом, чтобы в случае обнаружения неполадок и необходимости ремонта можно было отсоединить одну часть и заменить ее. При этом достаточно просто перекрыть подачу горячей воды.
  • Теплообменник типа труба в трубе интересен высокой пропускной способностью, сквозь который можно транспортировать большой объем жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

Плюсы и минусы конструкции

Теперь давайте перейдем непосредственно к выявлению положительных и отрицательных характеристик выбранного нами теплообменника:

Промышленные агрегаты используют как для нагрева окружающей среды, так и для ее охлаждения

Преимущества

Основываясь на особенностях конструкции, можно выделить несколько существенных качеств:

  • Гарантируется стабильная транспортировка теплоносителя по трубам, ведь как мы указали ранее, объем движущейся жидкости легко регулируется используемыми трубами. Причем диаметры изделий можно редактировать непосредственно во время монтажа отопительной системы. (См. также статью Разводка труб отопления: особенности.)
  • Опять-таки вышеуказанная особенность про возможность частичного демонтажа порождает несомненный плюс – чистка системы отопления занимает всего несколько часов.

К сведению!
Подобные конструкции теплообменников отличаются простотой в уходе, нет нужды в профилактических действиях в том объеме, в котором рекомендуют аварийные службы.
Достаточно изредка добавлять специальные средства, счищающие налет с внутренних стенок трубопровода.

Таблица того, как зависит расход используемого топлива от «засоров»

  • Допускается использование любого теплоносителя: вода, пар, газообразные среды и вязкое топливо. Все зависит от того, какой вариант наиболее подходит для вас и вашего загородного дома, решающим фактором становится именно цена топлива.

Недостатки

А теперь укажем на отрицательные качества, которые порождаются теми же особенностями выбранной конструкции:

  • Из-за размещения канала теплообменник внутри трубопровода увеличиваются габариты системы, так как минимальный используемый диаметр 100 мм. Можно, конечно, установить более узкие трубы, но это неблагоприятно скажется на пропускной способности.
  • К недостаткам можно отнести высокую стоимость сооружения, это связано с несколькими факторами:
    • Необходимость использования наемных рабочих для установки системы.
    • Увеличенный расход материалов для сооружения отопительного трубопровода.
    • Расчет теплообменника труба в трубе также лучше доверить специалистам, а за это придется доплатить.

Готовые проекты отопительных систем можно также найти и в интернете, только необходимо подставить нужные параметры и произвести расчет исходя из полученных данных

Но если вы все же хотите немного сэкономить, то следующий раздел поможет в этом.

Особенности проектирования конструкции

Правильные расчеты и подробный чертеж – залог положительного и эффективного результата.

Если ваш бюджет не позволяет обратиться в специальные организации, и вы будете заниматься данным процессом самостоятельно, то инструкция такова:

  • Определите материал, который будет служить основой для конструкции – именно от него зависит эффективность и ассортимент используемого топлива.
  • Расчет полезной площади теплообменника в зависимости от площади, которую необходимо отопить. Вы должны понимать, чем больше габаритов «внутренних» труб, тем и больше тепла будет поступать в помещение.
  • Прочность используемых материалов, которые должны гарантировано эксплуатировать в течение нескольких десятков лет.
  • Учесть гидравлические характеристики системы, которая осуществляет транспортировку топлива для отопления.
  • Обойти все коммуникации, чтобы не при монтаже, не при каких-то непредвиденных обстоятельствах они не пострадали.
  • Уделить особое внимание оконным проемам и входной двери, которые являются основными источниками холода и потери тепла.

К сведению!
Не забывайте, что продолжительная трубопроводная система отопления обладает небольшим недостатком – постепенно температура теплоносителя будет снижаться.

Теперь остается готовый чертеж теплообменника труба в трубе показать рабочим, которые займутся сваркой системы и дожидаться готового результата. А в это время определиться с выбором бригады, которая будет производить монтаж конструкции. (См. также статью Однотрубная система отопления: особенности.)

На фото – вариант готового изделия, используемого на промышленных объектах

Вывод

Труба в трубе – как видите, теплообменник весьма эффективный и способен создать благоприятную среду в вашем доме для проживания. Из существующих недостатков только один можно назвать существенным – габариты конструкции, поскольку придется заранее спланировать ниши и место для прокладки системы. Это будет проблематично в уже готовом жилом помещении, так как придется перекраивать обжитой интерьер.

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Практичный теплообменник труба в трубе – изюминки

Комфортное проживание возможно лишь в тех случаях, в то время, когда мы довольны и получаем все блага нашей жизни, а также и достаточное количество тепла. Но мы поболтаем не об неспециализированной отопительной системе, а рассмотрим теплообменник труба в трубе – своими руками который соорудить проблематично, но об этом более детально в следующих разделах.

Знакомство с конструкцией

Для начала хотелось бы поведать об изюминках изделия, каковые свойственны как раз данному виду теплообменника:

  • Принцип конструкции содержится в сооружении труб громадного диаметра, в каковые размещаются изделия меньшего диаметра – по ним будет протекать нагревающая жидкость.

Примечание! Разность сечения нужна еще и с возможностью ускорения движения жидкости, это разрешает отапливать громадные площади с меньшими затратами.

  • Теплообменник создается так, дабы при обнаружении неполадок и необходимости ремонта возможно было отсоединить одну часть и заменить ее. Наряду с этим достаточно подачу тёплой воды.
  • Теплообменник типа труба в трубе увлекателен высокой пропускной свойством, через который возможно транспортировать громадный количество жидкости, применяемой в качестве теплоносителя.
Читайте также:  Экотопливо в современной жизни

Плюсы и минусы конструкции

Сейчас давайте перейдем конкретно к выявлению хороших и отрицательных черт выбранного нами теплообменника:

Преимущества

Основываясь на изюминках конструкции, возможно выделить пара значительных качеств:

  • Гарантируется стабильная транспортировка теплоносителя по трубам, поскольку как мы указали ранее, количество движущейся жидкости легко регулируется применяемыми трубами. Причем диаметры изделий возможно редактировать конкретно на протяжении монтажа отопительной системы. (См. кроме этого статью Разводка труб отопления: изюминки.)
  • Опять-таки указанная выше изюминка про возможность частичного демонтажа порождает несомненный плюс – чистка системы отопления занимает всего пара часов.

К сведению! Подобные конструкции теплообменников отличаются простотой в уходе, нет потребности в профилактических действиях в том объеме, в котором советуют аварийные работы. Достаточно иногда додавать особые средства, счищающие налет с внутренних стенок трубопровода.

Недостатки

А сейчас укажем на отрицательные качества, каковые порождаются теми же изюминками выбранной конструкции:

  • Из-за размещения канала теплообменник в трубопровода возрастают габариты системы, поскольку минимальный применяемый диаметр 100 мм. Возможно, само собой разумеется, установить более узкие трубы, но это неблагоприятно скажется на пропускной свойстве.
  • К недостаткам возможно отнести большую цена сооружения, это связано с несколькими факторами:
  • Необходимость применения наемных рабочих для установки системы.
  • Увеличенный расход материалов для сооружения отопительного трубопровода.
  • Расчет теплообменника труба в трубе кроме этого лучше доверить экспертам, а за это нужно будет доплатить.

Но если вы все же желаете мало сэкономить, то следующий раздел окажет помощь в этом.

Особенности проектирования конструкции

Верные расчеты и подробный чертеж – залог положительного и действенного результата.

В случае если ваш бюджет не разрешает обратиться в особые организации, и вы станете заниматься данным процессом самостоятельно, то инструкция такова:

  • Выясните материал, который будет являться основой для конструкции – как раз от него зависит эффективность и ассортимент применяемого горючего.
  • Расчет нужной площади теплообменника в зависимости от площади, которую нужно отопить. Вы должны понимать, чем больше габаритов «внутренних» труб, тем и больше тепла будет поступать в помещение.
  • Прочность применяемых материалов, каковые должны гарантировано эксплуатировать на протяжении многих лет.
  • Учесть гидравлические характеристики системы, которая осуществляет транспортировку горючего для отопления.
  • Обойти все коммуникации, дабы не при монтаже, не при каких-то непредвиденных событиях они не пострадали.
  • Выделить особенное внимание оконным проемам и входной двери, каковые являются основными источниками холода и теплопотери.

К сведению! Помните, что продолжительная трубопроводная система отопления владеет маленьким недочётом – неспешно температура теплоносителя будет понижаться.

Сейчас остается готовый чертеж теплообменника труба в трубе продемонстрировать рабочим, каковые займутся сваркой системы и ждать готового результата. А сейчас определиться с выбором бригады, которая будет создавать монтаж конструкции. (См. кроме этого статью Однотрубная система отопления: изюминки.)

Вывод

Труба в трубе – как видите, теплообменник очень действенный и может создать благоприятную среду в вашем доме для проживания. Из существующих недостатков лишь один возможно назвать значительным – габариты конструкции, потому, что придется заблаговременно спланировать ниши и место для прокладки системы. Это будет проблематично в уже готовом жилом помещении, поскольку нужно будет перекраивать обжитой интерьер.

В представленном видео в данной статье вы отыщете дополнительную данные по данной теме.

Как работает теплообменник труба в трубе – преимущества и недостатки устройства

Теплообменник труба в трубе служит для нагревания или охлаждения теплоносителя в системах отопительного и промышленного типа. Данные аппараты используются также в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности.

Общая информация про теплообменник труба в трубе

При помощи теплообменных аппаратов, или теплообменников, осуществляется обмен тепловой энергией между двумя веществами, использующимися в роли теплоносителя. Это приводит к нагреванию одного из них, и охлаждению другого. Исходя из этой способности одни теплообменники на тепловых трубах выполняют роль нагревателей, другие – холодильников.

Способ передачи тепла устройствами может быть:

  • Поверхностным. Служит для разделения теплоносителя. В данном случае предусмотрена специальная стенка, хорошо проводящая тепло между двумя отделениями резервуара.
  • Регенеративным. Процедура передачи тепла включает в себя два этапа, в процессе которых специальная насадка попеременно нагревается и охлаждается.
  • Смесительным. Для теплообмена двух сред применяется их прямой контакт и перемешивание.

Конструкционные особенности

Данную группу аппаратов относят к поверхностным тепловым приборам. Устройство теплообменника труба в трубе не отличается особой сложностью. Чаще всего в состав теплообменника входит несколько элементов: их располагают друг над другом, соединяя между собой специальным креплением. В состав каждого отдельного звена входят вставленные друг в друга трубы, предназначенные для теплообмена между собой. Внешнюю трубу большего диаметра соединяют с аналогичными элементами соседних отделений.

Это же касается и расположенных внутри труб меньшего диаметра: для них также применяется последовательное соединение. Для обеспечения возможности регулярных чисток на всех соединениях устанавливаются разъемы. Внутренние трубы в основном соединяют съемными калачами. За счет маленького поперечного сечения внутри системы достигается высокая скорость перемещения теплоносителя по трубам и между ними.

Если теплообмен требуется для теплоносителя в больших объемах, конструкцию аппарата дополняют несколькими добавочными секциями, для объединения которых предусмотрены общие коллекторы.

Достоинства теплообменника

Простая схема теплообменника труба в трубе не является помехой для его значительной популярности. Что касается обслуживания, то простота устройства дает возможность проводить его самостоятельно, без привлечения сантехников.

К основным преимуществам аппаратов данного типа можно отнести следующее:

  1. Оптимальная скорость транспортировки теплоносителя. Это достигается благодаря тщательному подбору водопроводных труб необходимого диаметра: это дает возможность раствору двигаться внутри системы беспрепятственно.
  2. Простота изготовления и ухода. Это позволяет без проблем проводить регулярную чистку устройства, позитивно влияющую на продолжительность его службы.
  3. Универсальность. Данное свойство теплообменника позволяет использовать не только жидкий, но также парообразный теплоноситель. Как результат, аппарат с успехом может применяться в самых разных системах.

К недостаткам оборудования обычно относят такие моменты:

  • Большие размеры. Это накладывает свой отпечаток как на транспортировку, так и эксплуатацию прибора. Особенно это касается приватного использования, т.к. дополнительное пространство на установку аппарата найти не всегда просто.
  • Дороговизна. Стоимость наружных труб, не занятых в теплообмене, а также труб, которыми оснащается грунтовый теплообменник (если они имеются в общей конструкции) довольно значительна.
  • Сложность проектирования. Данная процедура по силам разве что профессионалам, так как требует проведения сложных вычислений и знания точных параметров системы. Как результат, общая стоимость монтажных работ увеличивается.

Несмотря на имеющиеся недостатки теплообменников труба в трубе, положительные стороны это успешно компенсируют: это объясняет большую популярность данных аппаратов не только в промышленных сферах, но и частных домовладениях.

Особенности проектировки

Во время проведения расчетных мероприятий теплообменника труба в трубе нужно подобрать наиболее оптимальный материал, из которого он будет изготовлен. Кроме того, на этом этапе определяют основные параметры конструкции. Хотя ниже и будут рассмотрены основные моменты проектировки аппаратов данной группы, однако самостоятельное проведение подобных работ не рекомендуется. Читайте также: “Как сделать теплообменник на трубу дымохода – варианты конструкции и способы монтажа”.

Лучше всего, если этим займутся специалисты по теплотехнике. Так как для целого ряда теплоносителей характерна повышенная коррозийная активность, основные элементы теплообменника стараются изготовлять из нержавеющей стали. Этим также обеспечивается максимально возможная продолжительность службы аппарата. При использовании для изготовления другого материала потребуется проведение тщательного анализа особенностей эксплуатации теплообменника.

Чтобы рассчитать габариты основных секций теплообменника труба в трубе, потребуется информация о следующих параметрах:

  • Средний показатель разницы температур теплоносителей.
  • Тепловая нагруженность прибора.
  • Коэффициент теплоотдачи, происходящей между стенками аппарата и теплоносителем.
  • Показатель теплового сопротивления стенок теплообменника.
  • Площадь расчетной поверхности, вдоль которой осуществляется теплообмен.

Теплотехнические характеристики потребуется дополнить еще некоторыми расчетами. В первую очередь это касается гидравлических параметров, которыми обладает аппарат. Принцип работы теплообменника труба в трубе во многом зависит и от того, какая механическая нагрузка оказывается на металлические трубы системы отопления. Что касается коэффициентов теплообмена труб, то они напрямую зависят от рабочих сред, с которыми взаимодействуют: их знание позволит самостоятельно рассчитать теплообменную систему.

Несложная конструкция теплообменника труба в трубе содействует значительной распространенности аппаратов данного типа. Главное, чтобы большие габариты системы не являлись помехой в установке и последующей ее эксплуатации.


Теплообменник «труба в трубе»

Теплообменник «труба в трубе», обозначаемый маркировкой «ТТ», – теплообменный аппарат, состоящий из двух труб разного диаметра, вмонтированных одна в другую. Одна труба меньшего диаметра помещается и раскрепляется в трубе большего диаметра. В результате такой компоновки образуется 1-й канал в узком трубопроводе и 2-й – концентрического сечения. В процессе работы одна из сред течет по внутренней трубе, другая циркулирует по кольцевому пространству и защищена снаружи трубчатым кожухом.

Теплообменники позволяют производить нагрев или охлаждение обрабатываемого продукта, горячей воды или пара за счет передачи или отбора тепла между двумя перекачиваемыми агентами. В процессе прокачки не происходит перемешивания сред (за исключением смесительной конструкции), также каждый из них изолирован от окружающей атмосферы.

Как вид теплового оборудования ТТ отличаются несложным функционалом и надежны в эксплуатации. Благодаря этим качествам, в совокупности с «демократичной» ценой изделий, они получили широкое распространение в теплотехнике. За возможность самостоятельного изготовления простых сварных конструкций и неприхотливость в обслуживании они пользуются признанием среди «эксплуатационщиков» систем теплоснабжения.

Компоненты и технические характеристики

Теплообменники представляют инсталляцию «одна в одну» 2 труб разного диаметра, Внутренняя туба имеет меньший диаметр d и называется «теплообменной», наружная с диаметром D именуется «кожуховой». Изделия производятся в соответствии с ТУ 3612-014-00220302-99. Теплообменные устройства выпускаются производителями в следующих типоразмерах и имеют следующие технические характеристики:

В зависимости от назначения теплообменник подразделяются на нагреватели и холодильники.
Объединение отдельных теплообменных устройств производится соединением кожуховых труб калачами и сочленением встык теплообменных труб в проточные тракты. После этого они подключается раздельно к своему контуру технологической системы или отопительной сети.

Недостаток от «бюджетного преимущества» аппарата: как его устранить?

Однако, отмечая дешевизну теплообменника как безусловное преимущество, нельзя забывать об «обратной стороне медали». Простые конструкции теплообменников уступают более дорогим аналогам по теплотехническим характеристикам. Достаточно сравнить ТТ с другими кожухотрубными аппаратам, малобюджетной разновидностью которых, собственно говоря, он является. Как гласит мудрость: «Если в одном месте прибавилось, то в другом убавится».

В данном случае слабость конструкции «труба в трубе» проявилось в недостаточной площади поверхности теплообмена гладких труб, что ограничивает применение агента в паре «газ-газ»/«газ-жидкость». При сниженных установочных затратах применение таких аппаратов увеличивает расходы в процессе эксплуатации теплового оборудования.

Однако существует ряд превентивных мер и конструктивных доработок действие которых, если не устраняет полостью, то значительно нивелирует указанный недостаток. Они особенно интенсифицируют теплоотдачу в системах, прокачивающих «жидкость-жидкость», заметно снижая стоимость на единицу поверхности процесса:

• подбор теплоносителя с высокой удельной теплоемкостью;

• использование противотока агентов (прокачки потоков во встречных направлениях);

• применение насосов/компрессоров наряду с конвекцией для транспортировки теплоносителя со скоростью до 3 м/c;

• увеличение межтрубного кольцевого пространства в изделиях до 20–30 мм:

• локализация ребристых и ошипованных труб увеличенной площади соприкосновения с теплоносителем;

• использование реверсирования потоков для периодической очистки от загрязнений кольцевого пространства и теплообменных труб.

Какой теплоноситель использовать в агрегате?

Если теплоноситель не является продуктом переработки, а его выбор однозначно не предусмотрен технологическим процессом, могут применяться различные жидкие и газообразные агенты. В адаптированных к определенному носителю системах ГВС или парогазового отопления с оборудованием сочетаются следующие теплоносители. Они расположены в порядке убывания частоты применения в агрегатах этого вида:

• вода как теплоноситель с низкой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью 4,2 кДж/кг * °С оптимально подходит под данный тип тепловых аппаратов;

• водяной пар обладает высоким удельным теплосодержанием, в случае охлаждения до 100°С и переходе в другое агрегатное состояние выделяет 2260 кДж/кг высвобождаемой энергии (скрытая теплота конденсации);

• топочные газы образуются в результате сжигания твердого или газообразного топлива, требуют больших поверхностей теплоотдачи, поэтому использование в данном типе теплообменников агента не столь эффективно при рециркуляции;

• высококипящие промышленные теплоносители с температурой кипения до 420°С и «незамерзайки» (антифриз, этиленгликоль, глицерин, органические и минеральные масла) имеют высокую теплоотдачу, но некоторые требуют дополнительных затрат на прокачку в гидравлическом тракте по причине повышенной вязкости;

• теплообменные аппараты часто заправляют дифинольной смесью на основе 26,5% дифинила и 73,5% одноименного спирта, она используется в 40% технологических установок и представляет прозрачную жидкость специфического янтарного цвета с высокой теплоемкостью.

В отопительных системах вязкость теплоносителя является часто определяющим параметром в пользу выбора того или иного теплового носителя. Ввиду серьезных затрат на дополнительную установку компрессоров и насосного оборудования, высокой стоимости потребляемой электроэнергии на прокачку агента эта статья расходов существенно влияет на тарифы за отопление.

Поэтому учитываются не только конструктивные возможности тепловых агрегатов по использованию того или иного агента в, но и подсчитывается эффективность работы системы теплоснабжения. Особенно на это обращают внимание при устройстве индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) частных домовладений и котельных многоквартирных жилых домов (МКД).

Варианты производства изделий

Современные аппараты производятся на высокотехнологичном оборудовании с использованием автоматизированных высокоточных линий сварки. В процессе изготовления используется высококачественная сталь различных сортаментов.

Она обладает стойкостью к реагентам и агрессивному воздействию рабочей среды. Сложный технологический процесс предусматривает использование в конструкции инновационных материалов и компонентов.

Существует исполнение изделий «У» для умеренного и «Т», предназначенное для эксплуатации в тропическом климате. Все без исключения ТТ могут размещаться в зонах с 7-ми балльной (по 12-ти балльной шкале) сейсмичностью. Вся территория РФ, за исключением 3 регионов, находится в зоне умеренной сейсмичности, не превышающей этих значений. В зависимости от типа аппарата назначенный срок службы устройств составляет от 5 до 12 лет.

Теплообменные девайсы выпускаются в следующих вариантах исполнения:

1. с приварными на изделии двойниками;

2. со съемными двойниками агрегата.

Типы аппаратов ТТ

По типам теплообменники делят на:

ТТОН – однополочные неразборные. Существует исполнение с приварными двойниками. Оно предназначено для работы в среде, не дающей отложений в концентрическом пространстве и внутри теплообменных труб. Следовательно, они совместимы с чистыми теплоносителем и обрабатываемой средой. В устройствах со съемным двойником операция очистки предусмотрена.

ТТОР – однополочные разборные, предназначены для транспортировки и подогрева сильно загрязненных сред. Работают в очистных установках сточных вод с расходом жидкого агента до 60 т/час, паровом подогревателе умеренно загрязненного продукта. Конструкцией предусмотрено температурное удлинение теплообменных труб при температуре до 150°С.

ТТМ – многопоточные разборные применяются для конвективного теплообмена, конденсации или испарения рабочих сред. Незаменимы в условиях работы, отягченных повышенной вязкостью. Используются в установках с высокой пропускной способностью до 300 т/час. С целью интенсификации теплообмена используются трубы с продольными ребрами или ошипованные трубопроводы.

ТТРМ – малопоточные разборные незаменимы в системах с относительно малым расходом агента от 100 до 15000 кг в трубном пространстве. Применяются в лабораторных и пилотных установках (маслоохладителях, мазутоподогревателях). Используются процессы конденсации/испарения в концентрическом пространстве.

Пример расшифровки маркировки теплообменника

Например, аббревиатура изделия ТТОР-159/219-6,¾,0/9-Г-М2-Т расшифровывается:

• теплообменник тип ТТ однопоточный, разборный;

• диаметр теплообменной трубы/кожуха 159/219 мм;

• условное внутреннее/ внешнее давление теплообменной трубы 6,¾,0 Мпа;

• 9-ти метровыми трубами;

• гладкая (Г) поверхность теплообменной трубы;

• материал компонентов M2 (cталь);

Чем привлекательны аппараты?

ТТ обладают рядом конкурентных преимуществ, которые отсутствуют у аналогов:

• подобная конструкция не имеет ограничений по типу теплоносителя и обрабатываемого продукта,

• в случае поломки проблемный участок оперативно демонтируется и заменяется посредством наращивания новых секций,

• качественная чистка труб может осуществляться промывкой без разборки функциональных узлов.

Где используются теплообменники ТТ?

Сфера применения теплообменников распространяется на промышленность и теплоэнергетику, транспортировку продукта в различном агрегатном состоянии. Конструкции ТТ применяются в системах ГВС, нефтегазовой промышленности, установках очистки осадочных вод. Они незаменимы в пищевой промышленности: виноделии и производстве молочных продуктов.

Ссылка на основную публикацию