Меню

Монтаж теплообменников труба в трубе



Теплообменники с неподвижными трубными решетками (тип Н)

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.

Трубная решетка теплообменника

Определение трубной решетки теплообменника

Трубная решетка обычно изготавливается из круглого плоского куска плиты, листа с отверстиями, просверленными для точного расположения труб и трубок относительно друг друга. Трубные решетки используются для крепежа и изоляции труб в теплообменниках и котлах или для крепежа фильтрующих элементов. Трубы прикрепляются к листу трубы гидравлическим давлением или с помощью роликового расширения.

Изображение трубной решетки

Применение трубной решетки

Трубная решетка может быть покрыта облицовочным материалом, который служит в качестве антикоррозионного барьера и изолятора. Трубные решетки из низкоуглеродистой стали могут содержать слой из высоколегированного металла, связанный с поверхностью для обеспечения более эффективной коррозионной стойкости без затрат на использование твердого сплава. Это означает, что это может сэкономить много затрат. Возможно, наиболее известное использование трубных решеток в качестве опорных элементов в теплообменниках и котлах. Эти устройства состоят из плотного расположения тонкостенных труб, расположенных внутри закрытой трубчатой ​​оболочки. Оба конца трубы проходят через трубную решетку, которые просверлены по заранее определенной схеме, чтобы позволить концам труб проходить через решетку. Концы труб, которые проникают в решетку, расширяются, чтобы зафиксировать их на месте и образовать уплотнение. Образец отверстия трубной решетки или «Шаг» изменяет расстояние от одной трубки до другой и угол наклона трубок относительно друг друга и направления потока. Это позволяет манипулировать скоростями жидкости и перепадом давления. За счет этого обеспечивается максимальное количество турбулентности и контакта поверхности трубы для эффективной передачи тепла.

Проектирование и производство трубной решетки

В случаях, когда крайне важно избежать перемешивания жидкости, может быть предусмотрена двойная решетка. Проектирование двойных решеток является довольно точным и сложным процессом, необходимо установить точное количество труб и рассчитать схему отверстий для их распределения, равномерно по поверхности трубной решетки. Через большие теплообменники может проходить несколько тысяч труб, сгруппированных в точно рассчитанные группы или связки. В настоящее время проектирование и изготовление решеток в значительной степени автоматизированы с помощью компьютерного программного обеспечения (такого как CAD), выполняющего вычисления и выполненного сверления трубной решетки, на станках с ЧПУ. В этой конструкции наружная трубная решетка находится вне контура оболочки, что практически исключает возможность перемешивания жидкости. Внутренняя трубная решетка имеет сообщение с атмосферой, поэтому любая утечка жидкости легко обнаруживается.

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.

Огромный промышленный теплообменник

Читайте также:  Правила безопасной эксплуатации труб пара

Составляющие

Они получили такое распространение во многих сферах промышленности, так как функциональностью конструкции. Аппарат включает в себя несколько элементов, которые расположены близко друг к другу. Каждый из элементов состоит из наружной большой и внутренней маленькой трубы, они соединены последовательно. Для того, чтобы иметь возможность очищать их, их соединяют съемными калачами. Благодаря сечению поперечного типа в теплообменнике достигается достаточно высокая скорость движения теплоносителя. Если количество теплоносителя большое, то теплообменник должен состоять из секций, которые находятся параллельно, к тому же они присоединяются к коллекторам общего назначения.

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.

Самостоятельная сборка пластинчатого теплообменника с вентилятором

При наличии подходящей кассеты пластинчатого теплообменника не сложно изготовить бытовой теплообменник — обогреватель. Он может использоваться, например, для передачи тепла от котла отопления (при условии наличия водяной рубашки) воздуху. Для работы приготовьте четыре обрезка многослойной фанеры или ориентированной стружечной плиты.

Соединение стенок корпуса будем осуществлять саморезами с использованием небольшой толщины угловых деревянных брусков.

Размеры готового ящика должны позволять плотно установить в него пластинчатую кассету (радиатор).

Одно дно ящика выполните из основного листового материала и выпилите в нем отверстие, размер которого позволит установить электровентилятор.

На противоположной стороне, на деревянной рамке закрепите два патрубка подходящего диаметра для воздухоотвода.

Источник

Теплообменники «труба в трубе» проектирование, изготовление и монтаж

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.

Теплообменные устройства: общие сведения

Работа теплообменника связана с необходимостью нагреть или охладить среду, циркулирующую в трубопроводе.

Поэтому все подобные устройства делятся на:

  • Охладители – аппараты, снижающие температуру транспортируемой среды, за счет нагрева жидкости или газа в теплообменнике;
  • Нагреватели – аппараты, повышающие температуру транспортируемой среды, за счет охлаждения циркулирующей в теплообменнике среды.

Схема работы первых устройств – охладителей – предполагает введение в теплообменник жидкости или газа с очень низкой температурой. И после контакта холодного теплообменника и разогретой среды в трубопроводе их температуры начнут выравниваться – циркулирующий в теплообменной сети теплоноситель нагреется, а прокачиваемая по трубопроводу среда – охладится.

Читайте также:  Чем заделать отверстие с газовой трубой

Схема работы вторых устройств – нагревателей – основана на обратном эффекте. То есть, в теплообменник подается перегретая жидкость (или газ), которая нагреет транспортируемую по трубопроводу среду.

Виды теплообменников

По конструктивному исполнению теплообменные аппараты первого и второго типа (охладители и нагреватели) делятся на:

  • Поверхностные устройства, теплообмен в которых происходит за счет контакта сред через стенку (поверхность).
  • Регенеративные системы, которые поддерживают попеременную подачу в насадку-теплообменник то холодной, то горячей среды.
  • Смесительные системы, основанные на прямом впрыске холодной или разогретой среды в трубопровод, транспортирующий жидкость или газ.

Причем самым простым и эффективным вариантом обеспечивающего тепловой обмен устройства является поверхностная схема типа «труба в трубе». И далее по тексту мы рассмотрим конструкцию именно такого аппарата.

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

Устройство и виды

Отличительная особенность теплообменника – два вида вещества изолированы друг от друга, одно из которых нагревается, другое – охлаждается. Внутри аппарата они обмениваются между собой тепловой энергией. В зависимости от температурных потребностей теплообменники бывают двух типов: нагреватели и холодильники.

Конструкции теплообменных аппаратов делятся на три вида:

1. Простой тип VLO – внутри основной трубы проходит одна поменьше.

2. Тип VLM – в одной трубе несколько маленьких.

3. Специальный тип VLA – для продуктов особой вязкости.

По способу передачи тепла теплообменники делятся на:

· поверхностные – обмен тепловой энергией происходит через разделительную стенку между двумя резервуарами;

· регенеративные – чередование этапов нагрева и охлаждения;

· смесительные – теплообмен осуществляется путем смешивания двух веществ.

Самый распространенный тип теплообменников — кожухотрубный. Труба заключена в кожух для более высокой теплоотдачи. Наиболее эффективен на крупных производственных предприятиях, предусмотрен для работы в условиях перепадов давления. Используется кожухотрубный агрегат в паровых системах, с агрессивными газами и жидкостями.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты используются на заводах различных типов производства. Популярны за счет простоты конструкции, доступности материалов и эффективности в работе.

Классифицируют кожухотрубчатые и кожухотрубные теплообменные аппараты по функциональным особенностям:

Также разделяют кожухотрубные и кожухотрубчатые агрегаты по типам конструкции (закрепленные, У-образные и плавающие) и расположению (горизонтальные и вертикальные).

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.

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.

Читайте также:  Элементы ковки из профильной трубы для ворот

Составляющие

Они получили такое распространение во многих сферах промышленности, так как функциональностью конструкции. Аппарат включает в себя несколько элементов, которые расположены близко друг к другу. Каждый из элементов состоит из наружной большой и внутренней маленькой трубы, они соединены последовательно. Для того, чтобы иметь возможность очищать их, их соединяют съемными калачами. Благодаря сечению поперечного типа в теплообменнике достигается достаточно высокая скорость движения теплоносителя. Если количество теплоносителя большое, то теплообменник должен состоять из секций, которые находятся параллельно, к тому же они присоединяются к коллекторам общего назначения.

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.

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

Источник