Секционные труба в трубе

• Содержание:
• Общая информация про теплообменник труба в трубе
• Конструкционные особенности
• Достоинства теплообменника
• Особенности проектировки

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.

  «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.

Устройство и использование теплообменников труба в трубе

Если нужно нагреть либо остудить теплоноситель, самый простой вариант решения такой задачи – использовать теплообменник труба в трубе. Данная технология применяется, как в промышленности, так и в домашних условиях, естественно, при условии наличия дома умелых рук. Поговорим о конструкции, свойствах и принципе действия агрегата.

Принцип работы устройства

Из чего состоит теплообменник типа труба в трубе? Нетрудно догадаться: из пары труб, вмонтированных одна в другую (по-научному – коаксиально расположенных). По каждому из элементов двигается теплоноситель.

«Девайс» можно регулировать за счет правильного подбора диаметра элементов. Конструкция настолько проста, что теплообменник труба в трубе сделать своими руками может любой хозяин, имеющий немного времени и желание.

Так выглядит теплообменник для водопровода

Особенности функционирования аппарата

Описанные устройства применяют для охлаждения либо нагрева теплоносителя для сравнительно умеренных по площади поверхностей теплообмена – порядка 50 квадратных метров. Если сделать особенный расчет теплообменного аппарата типа труба в трубе, то можно добиться даже процесса кипения, а то и конденсации теплоносителя.

Также в случае необходимости площадь теплообмена реально увеличить, но придется строить дополнительные секции.

Чтобы очистка поверхности одинаково качественно осуществлялась в любой части конструкции, с обеих сторон, важно правильно выбрать и умело присоединить выходные/входные патрубки. Тогда агрегат будет работать эффективно, равномерно распределяя потоки по каждому из каналов. Этот момент особенно важен для установки охлаждающих устройств, когда понижение температуры недопустимо.

Принцип работы «девайса» предельно прост: пара теплоносителей отделена друг от друга перегородкой, через которую осуществляется теплообмен. Расположение «бок о бок» позволяет добиться относительной компактности сооружения. Распределение процессов внутри устройства происходит так: насыщенный пар концентрируется между трубами, а жидкость перемещается по внутренней трубе.

Цена описываемого аппарата не бывает низкой, однако и миссия у него, согласитесь, важная. Конструкция теплообменника типа труба в трубе может разниться, базируясь на разных вариантах компоновок. Однако любой из придуманных типов агрегата хорошим мастерам вполне под силу собрать прямо на месте, используя стандартные элементы и опираясь на чертеж.

1– труба теплообменная; 2 – труба кожуховая; 3 – опора; 4 – решетка кожуховых труб; 5 – камера

Сфера применения приборов

Такой вид теплообменников используют во множестве сфер – как в промышленном сегменте, так и в бытовой области. Добыча и транспортировка газа, подача и очистка нефти, обработка осадочных вод, перемещение химических составов – все эти процессы становятся возможными благодаря задействованию конструкций труба в трубе.

Широко распространено применение данного типа теплообменников и в коммунальном хозяйстве – для снабжения горячей водой населения, заводов, фабрик и других зданий. Если сделать специальный расчет теплообменника типа труба в трубе, то такую конструкцию можно задействовать даже в теплоэнергетике. Одно из самых интересных применений «героя» статьи – изготовление вина и молочных продуктов.

Даже в пищевой промышленности без теплообменников не обойтись.

Плюсы и минусы агрегатов

Сначала о преимуществах:

• надежность в функционировании;
• удобство в эксплуатации и простота ремонта;
• прочность конструкции благодаря фланцевым соединениям;
• легкость в сборке;
• скорость монтажа;
• компенсация температурных деформаций;
• возможность подбора оптимального сечения труб;
• высокая скорость перемещения веществ внутри системы;
• безотказность в работе;
• компактность сооружения;
• универсальность схемы;
• колоссальная популярность;
• долгий срок службы;
• возможность применения и жидких, и парообразных агентов.

Чтобы перечислить минусы, не понадобится перечень. Их два: необходимость регулярной чистки и «кусающаяся» цена, но скупой, как мудро замечено, платит дважды.

Часть элементов для сборки прибора

Особенности проектирования

Если вы посмотрите на чертеж теплообменника труба в трубе, то увидите, что устройство представляет собой соединенные особым образом звенья.

Делая расчеты, инженеры определяют, какой материал стоит задействовать для изготовления конструкции, просчитывают предельные величины. В любом случае предпочтение рекомендуется отдавать нержавеющим составам, к примеру, специально обработанной стали либо меди.

Расчет теплообменника

Чтобы правильно спроектировать аппарат, оценивают такие параметры:

• расход теплоносителя;
• порядок потерь тепла;
• степень сопротивления используемых материалов;
• величины температур (стартовую и конечную);
• технологическую схему;
• тепловую нагрузку;
• гидравлические данные;
• направление трафика тепла;
• баланс работоспособности сети;
• физико-химические свойства материала;
• комбинацию сопутствующих факторов.

А теперь о базовых «китах» проекта, на основании которого монтируется агрегат:

• расчет потери напора;
• определение экономической эффективности;
• подсчет площади теплообменника;
• вычисление тепловой изоляции оснащения;
• определение геометрических величин «девайса», включая узлы.

Готовый агрегат выглядит так

Теплообменник труба в трубе – находка, как для промышленных производств, так и для домашних владений.

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.

• Содержание

Отопительное оборудование

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.

Теплообменник

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.

Теплообменник типа труба в трубе по хорошей цене от производителя — ОПЭКС

Общая информация

КОЖУХОТРУБНЫЕ теплообменники типа труба в трубе ОТ ОПЭКС ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Теплообменники типа «труба в трубе» широко используется для нагревания или охлаждения теплоносителей в системах коммунальной и промышленной энергетики, в пищевой промышленности (например в виноделии и при производстве молочных продуктов), в нефтегазовой, химической и других отраслях, где теплообменные среды имеют высокую вязкость, плотность или загрязнены твердыми частицами или волокнами. Теплообменники для пищевой промышленности изготавливаются из полированной нержавеющей стали с соединениями по стандарту, применяемому в пищевой промышленности.

Техническая характеристика

Наименование параметра	Значение
Диапазон рабочих температур, ºC	-60 …+250 С
Условное давление в кожухе, МПа	0,6; 1,0; 1,6
Условное давление в межтрубном пространстве, МПа	0,6; 1,0; 1,6
Диаметр кожуха, Ду	50, 65, 80, 100, 125, 200
Поверхность теплообмена, м2	0,5…100
Конструктивное исполнение	сварной неразборной
Материал кожуха	12Х18Н10Т, AISI304, AISI316, другие
Материал труб	12Х18Н10Т, AISI304, AISI316, другие
Не стандартное исполнение	Возможно по запросу

Описание

Кожухотрубный теплообменник — теплообменный аппарат, который представляет из себя пучок труб, закрепленный между двумя трубными досками, установленный, в так называемый, кожух, представляющий собой трубу большего диаметра. Одна из сред поступает в трубный пучок, другая – в межтрубное пространство.

Техническая документация

Описание Файл

Брошюра	Скачать

Теплоэнергетическое оборудование от производителя

Компания OPEKS Energysystems в России

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.

Промышленный теплообменник

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.

Агрегат состоит из нескольких звеньев

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.

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.

Достоинством агрегата в том, что в нем используют разнообразные вещества. В качестве контактной среды выступает вода, пар, газ, любые вязкие жидкости.

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.

Огромный промышленный теплообменник

Недостатки теплообменников «труба в трубе»

Конструктивные особенности агрегата содержат в себе не только достоинства, но и недостатки. Устройство достаточно громоздко. Чтобы теплоноситель мог свободно перемещаться используются наружные комплектующие с увеличенным диаметром.

Стоимость оборудования высока. Для изготовления таких агрегатов требуется много металла. Из других материалов изготавливать теплообменник такого типа нецелесообразно. Теплоотдача металлов, к примеру, меди, оптимальна для конструкций такого типа.

Изготовить воздушный теплообменник «труба в трубе» самостоятельно сложно. Приходится прибегать к помощи опытных мастеров. Изготовлению агрегата предшествует расчет теплообменника . Без соответствующей подготовки и расчета вряд ли получится изготовить эффективную конструкцию.

Проектировка теплообменника «труба в трубе»

Первый этап изготовления устройства — это теплотехнический расчет и схема теплообменника. В первую очередь подбирают материал, из которого изготовят агрегат. От теплопроводности трубы зависит эффективность механизма в целом.

Расчет теплообменников подразумевает вычисление следующих параметров:

• от размера внутренней трубы зависит площадь внешней поверхности теплообменника. Теплообмен будет эффективнее, если увеличить эту площадь.
• необходимо вычислить температурную разницу между теплоносителем и контактной средой. Чем выше разница, тем эффективнее теплообмен.
• скорость перемещения веществ внутри устройства зависит от формы трубопровода. Кроме того, вычисляют оптимальную скорость перемещения веществ. Без правильного баланса устройство не сможет функционировать надлежащим образом.

Для изготовления агрегата используют нержавеющие материалы: медь и в редких случаях нержавеющую сталь. Это связано с тем, что теплоноситель способствуют образованию ржавчины внутри устройства.  Теплообменники для отопления — необходимые агрегаты для промышленности.

Теплообменник труба в трубе: 4 варианта конструкции

Опубликовано 28 Фев 2020 Рубрика: Теплотехника | 54

(Статья дополнена P. S. (20.10.2019).)

Для нагрева холодной воды (разумеется, без смешивания) от системы отопления используются теплообменные аппараты — рекуператоры, в которых две среды движутся в своих полостях, разделенные металлической стенкой. …

…Горячая вода системы отопления, остывая, через стенку нагревает холодную воду в системе горячего водоснабжения.

Из рекуператоров наибольшее распространение получили пластинчатые и кожухотрубчатые теплообменники, которые широко используются не только в коммунальном хозяйстве, но и в первую очередь в различных отраслях промышленности и энергетики. При этом в качестве греющих и нагреваемых сред могут быть самые разнообразные жидкости и газы.

  Вентиляция котельной в доме – все требования к системе

Пластинчатые теплообменники компактнее и эффективнее «древних советских» кожухотрубчатых рекуператоров, однако, последние более просты в изготовлении и в несколько раз дешевле. А некоторые современные образцы отечественных кожухотрубных теплообменников обыгрывают в разы по всем статьям западные пластинчатые аналоги (rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=341).

Теплообменник «труба в трубе» – это простейший вариант кожухотрубного аппарата.

В этой статье представлен алгоритм и теплотехнический расчет в Excel водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе». Если греющая и нагреваемая среды — не вода, то некоторые исходные данные и формулы, использованные в программе, требуется существенно изменить!

Водо-водяной теплообменник «труба в трубе». Расчет в Excel

На рисунке, представленном ниже, внутренняя труба является теплообменной, а наружная – кожуховой. Греющая вода движется слева направо и остывает, отдавая тепло через стенку внутренней трубы нагреваемой воде. Нагреваемая вода движется справа налево и нагревается.

Снаружи аппарат теплоизолирован. В расчете далее условно принято, что теплоизоляция обеспечивает абсолютное отсутствие теплообмена между наружной трубой и окружающей средой.

Если наружная труба не изолируется, то в расчете необходимо учесть потери тепла окружающему пространству. Как это сделать, можно посмотреть здесь.

Изображенная на рисунке схема движения жидкостей называется противотоком – нагреваемая вода движется навстречу греющей. Прямотоком, соответственно, будет движение потоков в одном направлении.

Из скриншота программы очевидно, что пользователю нужно заполнить светло-бирюзовые и бледно-зеленые ячейки исходными данными и в светло-желтых ячейках считать результаты вычислений.

Расчет в Excel теплообменника «труба в трубе» выполняется по нижеприведенному алгоритму

• i=1 – для греющей воды и внутренней стенки теплообменной трубы
• i=2 – для нагреваемой воды и внешней стенки теплообменной трубы
• x=1 – при прямотоке
• x=2 – при противотоке
• 9. Средняя температура воды
• ti=(tiвх+tiвых)/2
• 10. Средняя температура поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы в первом приближении
• tст1=tст2=(t1+t2)/2
• 11. Передаваемая тепловая мощность
• N=G2*Cp*(t2вых-t2вх)
• 8. Температура греющей воды на выходе
• t1вых=t1вх-N/(G1*Cp)
• 12. Средняя плотность воды
• ρi=-0,003*ti2-0,1511*ti+1003,1
• 13. Среднее значение коэффициента кинематической вязкости воды
• νi=0,0178/(1+0,0337*ti+0,000221*ti2)/10000
• 14. Среднее значение коэффициента теплопроводности воды
• λi=0,581+0,0012*ti
• 15. Среднее значение критерия Прандтля для воды
• Pri=7,5-0,0694*ti

  Водяное отопление своими руками лучшие системы и схемы

1. 16.

   Скорость движения воды во внутренней трубе и в кольцевом пространстве наружной трубы

2. v1=G1/(π*d12/4)/ρ1
3. v2=G2/(π*(d22-D12)/4)/ρ2

Желательно чтобы скорость движения воды находилась в диапазоне 0,25…2,5 м/с. Большие значения из диапазона предпочтительнее с точки зрения увеличения турбулентности потока и, следовательно, коэффициента теплоотдачи, но не предпочтительны с точки зрения увеличения гидравлического сопротивления системы, требующего насосы повышенных мощностей.

• 17. Число Рейнольдса для греющего и нагреваемого потоков
• Re1=v1*d1/ν1
• Re2=v2*(d2— D1)/ν1

Режим течения воды по трубам должен быть турбулентным, т.е. Re>2300 (еще лучше, если Re>10000).

1. 18. Среднее значение критерия Прандтля для внутренней и внешней поверхностей стенки теплообменной внутренней трубы
2. Prстi=7,5-0,0694*tстi
3. 19. Критерий Нуссельта со стороны греющей и со стороны нагреваемой воды
4. Nu1=0,021*Re10,8*Pr10,43*(Pr1/Prст1)0,25
5. Nu2=0,017*Re20,8*Pr20,4*(Pr2/Prст2)0,25*(d2/D1)0,18
6. 20. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды стенке и от стенки нагреваемой воде
7. α1=Nu1*λ1/d1
8. α2=Nu2*λ2/(d2-D1)
9. 21. Коэффициент теплопередачи
10. K=1/(1/α1+((D1— d1)/2)/λст-1/α2)
11. 22. Максимальный температурный напор
12. Если x=1 (прямоток), то
13. Δtmax=t1вх— t2вх
14. Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых>t1вых— t2вх, то
15. Δtmax=t1вх— t2вых
16. Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых