Меню

Теплообменник труба в трубе материал

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.

Читайте также:  Чем замазать дырку в потолке около трубы

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.

Источник

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;

• 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.

Источник

Adblock
detector