Теплообмінник типу труба в трубі: конструктивні особливості, розрахунок

415

Теплообмінник типу ” труба в трубі, принцип роботи якого заснований на постійному контакті теплоносія з оброблюваної рідиною, використовується в технологічних системах для нагрівання або охолодження теплоносія з невеликою поверхнею теплообміну на підприємствах газової, нафтової, нафтохімічної та хімічної промисловості. Застосовуються теплообмінники з такою конструкцією і в харчовій промисловості, наприклад, у виноробстві і при виробництві молочних продуктів.

Зміст

  • Конструктивні особливості теплообмінників
  • Розрахунок теплообмінника
  • Виробництво теплообмінників

Опалювальне обладнання

Конструктивні особливості теплообмінників

Надійність роботи теплообмінників, виготовлених за типом труба в трубі, зручність їх експлуатації грунтується на таких факторах, як:

  • компенсація температурних деформацій;
  • щільність і міцність роз’ємних фланцевих з’єднань;
  • зручність при технічному обслуговуванні агрегату.
теплообменник из труб

Теплообмінник

Основним елементом теплообмінника даного типу є пристрій, що складається з двох труб, що мають різний діаметр.

Значна різниця в діаметрі дозволяє вставити одну трубу в іншу по поздовжній осі, залишаючи проміжок між стінками труб для вільного переміщення теплоносія. Підключення до системи забезпечує постійний пропуск протитечією оброблюваного продукту і гарячої води, пари або холодного розсолу.

Конструкція теплообмінника складається з кількох прямолінійних ділянок труб, розташованих один над одним. Внутрішні труби з меншим діаметром послідовно з’єднані один з одним дугами в півколо (перехідними каналами), які кріпляться фланцевим з’єднанням. З’єднання зовнішніх труб виконується спеціальними патрубками, дозволяють продукту вільно переміщатися по секції. Величина елементів труб і їх кількість в одній ланці може бути різним, що визначається в першу чергу необхідною продуктивністю теплообмінника.

Розрахунок теплообмінника

Теплообмінний апарат проектується на підставі:

  • Теплового розрахунку з визначенням площ поверхні теплообмінника,
  • Конструктивного розрахунку основних геометричних параметрів агрегату та його вузлів,
  • Гідравлічного розрахунку, що визначає втрату напору,
  • Розрахунку теплової ізоляції обладнання,
  • Підрахунку економічної ефективності.
характеристика и особенности оборудования

Теплообмінник труба в трубі

Технічні характеристика теплообмінників можуть сильно різнитися, що залежить від області їх використання, моделі і виробничої потреби технологічного процесу лінії або системи. При розрахунку агрегату приймається до уваги основне його призначення – обмін тепловими параметрами теплоносія і оброблюваної середовища. На основі фізичних властивостей теплоносіїв виконується розрахунок теплообмінника труба в трубі з урахуванням різних характеристик агрегату і системи в цілому. Для цього оцінюються наступні параметри:

  • рівень теплових втрат,
  • технологічна і теплова схема,
  • сукупність супутніх факторів,
  • встановлюється витрата теплоносія,
  • визначаються величини початкової і кінцевої температури,
  • визначається теплова навантаження,
  • складається баланс працездатності системи.

Крім цього необхідно враховувати ступінь агресивного впливу середовища на матеріал, з якого виготовляється теплообмінник, токсичність і фізико-хімічні властивості. Важливою частиною розрахунку є визначення напряму руху теплоносія.

Найбільш кращий варіант протитечійного напрямку руху, так як це дає можливість підвищити теплову продуктивність, зменшивши робочу поверхню обладнання.

При протиточному русі перепади температур в теплоносіях збільшуються, зменшується витрата енергії. Порядок розрахунку продуктивності теплообмінників вважається складною технічною задачею, тому для того щоб виготовити теплообмінник типу «труба в трубі» своїми руками, буде потрібно не тільки бажання, але і досить великий багаж професійних знань.

Виробництво теплообмінників

У промисловому виробництві теплообмінників використовуються сучасні технології і високоточне обладнання. Складний технологічний процес виробництва включає в себе десятки різних операцій. Для виготовлення використовується високоякісна листова сталь, що володіє стійкістю до агресивних середовищ і впливу високих температур. Використання автоматизованих зварювальних ліній, математична точність і строгий контроль на всіх ділянках виробництва забезпечують високу якість продукції.
Теплообмінники випускаються в наступних варіантах:

  • з приварними двійниками,
  • агрегати зі знімними двійниками.

За типами теплообмінники ділять на:

  • розбірні агрегати, малогабаритні тип ТТРМ,
  • однопоточні, нерозбірного типу ТТОН,
  • однопоточні, розбірного типу ТТОР,
  • багатопотокові розбірного типу ТТМ.
змеевик для теплоотдачи

Схема теплообмінника труба в трубі

Переваги теплообмінних агрегатів «труба в трубі»

Порівняно висока вартість на одиницю поверхні процесу теплообміну компенсується різноманітністю компоновок і можливістю складання агрегатів із стандартних елементів на місці установки агрегату. Це також дає можливість нарощування або зменшення числа секцій при зміні параметрів технологічного процесу.

Для забезпечення ефективного очищення внутрішньої поверхні теплообмінників використовується можливість вибору необхідних розмірів вхідних і вихідних патрубків. Конструкція агрегатів забезпечує контроль за розподілом потоків теплоносія на кожен канал, це особливо важливо у процесі охолодження в’язких рідин при роботі одного насоса в групі агрегатів.