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.

работа оборудования

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 из труб

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.
характеристика и особенности оборудования

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.
змеевик для теплоотдачи

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.

  • Валерий Лабанов

    Сколько будет стоить теплообменник из нержавеющей стали «труба в трубе», давление 0,6МПа и производительностью 24м3/ч?