09.10.2020

Труба в трубе теплообменник: Теплообменник труба в трубе | Блог инженера теплоэнергетика – 1.4 Теплообменные аппараты типа -«труба в трубе»

Содержание

Теплообменник труба в трубе: назначение, расчет, виды

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.

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.

Теплообменники типа «труба в трубе»

Аппараты этого типа используют чаще всего для теплообмена между жидкими средами при относительно небольших расходах теплоносителей. Их можно использовать также для теплообмена между жидкими или газовыми потоками и для конденсации паров при повышенных давлениях.

К преимуществамэтих теплообменников по сравнению с кожухотрубчатыми можно отнести меньшее гидравлическое сопротивление межтрубного пространства; к

недостаткам— большую металлоемкость, меньшую компактность.

Аппараты выполняют одно- или многопоточными; разборными или неразборными.

Неразборныетеплообменники являются аппаратами жесткой конструкции, в этой связи возможно возникновение температурных деформаций при существенной разнице температур теплообменивающихся потоков. Поэтому их рекомендуется использовать при разности температур сред не более 40С. К недостаткам этой конструкции можно отнести также невозможность очистки поверхности труб со стороны потока, протекающего по наружным трубам.

Неразборный однопоточный теплообменник (рис. 2.26) состоит из внутренних труб, расположенных в наружных (кожуховых) трубах большего диаметра. При этом один поток проходит по внутренним трубам, а другой — в пространстве между наружными и внутренними трубами. Внутренние трубы аппарата соединены в единый змеевик при помощи колен, а наружные — при помощи штуцеров; кольцевой зазор между трубами наглухо заварен.

При разнице температур сред более 70С можно использовать неразборные аппараты, в которых крепление труб осуществляется с использованием компенсирующих устройств. В этом случае кольцевое пространство между внутренними и наружными трубами наглухо заваривается с одной стороны, а с другой стороны уплотняется при помощи сальника (см. рис. 2.26). Это дает возможность некоторого удлинения наружных труб относительно внутренних при более высоких значениях разницы температур между потоками.

Рис. 2.26. Неразборный теплообменник типа «труба в трубе» с вариантом жесткого крепления труб (а) и с компенсирующим устройством (б):

1,2 – наружные и внутренние трубы, 3 – колена, 4 — штуцера

Эксплуатация и ремонт сосудов

Эксплуатационные параметры: давление, температура (учитывают износ – эрозийный и коррозию).

Пуск аппаратов:

1. Перед пуском необходимо проведение испытаний на прочность и плотность (гидро- или пневмоиспытания)

—      опрессовку сосуда производить водой пробным давлением, указанным в паспорте, установив на время опрессовки заглушки под предохранительные клапана, и подводящие трубопроводы;

—      полностью удалить воздух при заполнении сосуда водой;

—      производить плавное повышение давления в сосуде;

—      контролировать давление в сосуде двумя манометрами; оба манометра должны быть одного типа, предела измерения, одинаковых классов точности, цены деления;

—       выдержать сосуд под пробным давлением в течение определенного времени. Время выдержки устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии указаний в проекте время выдержки должно быть не менее значений, указанных в табл.

 

Таблица

Толщина стенки сосуда, мм

Время выдержки, мин

До 50

10

Свыше 50 до 100

20

Свыше 100

30

Для литых неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки

60

—  после выдержки под пробным давлением снизить давление в сосуде до расчетного, при котором произвести осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений.

2.  Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

—   течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

—   течи в разъемных соединениях;

—   видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.

3.   При наружном, внутреннем осмотрах и гидравлическом испытании должны быть выявлены и устранены все дефекты, снижающие прочность сосуда, особое внимание обратить на состояние защитного слоя от коррозии;

4.   Обязательными местами для замера толщины стенок методом толщинометрии являются точки вокруг штуцеров (не менее 40 для каждого штуцера на расстоянии 50 мм.).

Теплообменники труба в трубе для нагрева и охлаждения рабочей среды. Поставка в Саратов и Саратовскую область

Описание

Теплообменники труба в трубе предназначены для эксплуатации на нефтегазовых, химических и нефтехимических предприятиях, где используются для нагрева или охлаждения теплоносителя в системах отопления.

Теплоносителем внутри теплообменника типа труба в трубе может быть как пар, так и вода. Вариативность позволяет достичь универсального применения в конкретном технологическом процессе, обеспечивая равномерный прогрев рабочей среды.

ТД САРРЗ поставляет следующие типы теплообменников труба в трубе до любого города Саратовской области:

Тип теплообменникаКонструкцияДопустимый состав средыОчистка поверхности труб
ТТОН Однопоточный неразборный Отсутствие засорений и возможных отложений на поверхности труб Не требуется
ТТОР Однопоточный разборный Сильное загрязнение среды, наличие механических и иных примесей Допускается очистка внутренней и наружной стенок
ТТМ и ТТРМ Многопоточный разборный Наличие примесей, большой расход среды в пределах 10-300 тонн в час

Каждый тип теплообменника труба в трубе сконструирован таким образом, чтобы сделать технологические проверки и операции максимально удобными. Одной из важных операций во время эксплуатации является чистка внутренних стенок, которая не занимает много времени и позволяет продлить срок службы.

Технические характеристики* теплообменников труба в трубе

Наименование параметровЗначения параметров для теплообменников типа
ТТОНТТОРТТМТТРМ
Поверхность теплообмена гладких труб, м2 0,11-4,45 5,0-18,0 3,9-93,0 0,55-4,6
Наружный диаметр теплообменных труб, мм 25; 38; 48; 57; 89; 108; 133; 159. 89; 108; 133;159 38; 48; 57 25; 38; 48; 57.
Наружный диаметр кожуховых труб, мм 57; 76; 89; 108; 133; 159; 219 133; 159; 219 89; 108. 57; 76; 89; 108.
Условное давление, МПа, не более в трубах 1,6; 4,0; 6,3 1,6; 4,0 1,6; 4,0 6,3
в кожухе 1,6; 4,0; 6,3 1,6; 4,0 1,6; 4,0 1,6; 4,0; 6,3
Температура рабочей среды, °С в трубах От минус 30 до 300 От минус 30 до 400 От минус 30 до 400 От минус 30 до 400
в кожухе От минус 30 до 300 От минус 30 до 400 От минус 30 до 400 От минус 30 до 400
Длина теплообменных труб, мм 1500; 3000; 4500; 6000; 9000. 4500; 6000; 9000 3000; 4500; 6000; 9000. 1500; 3000; 4500; 6000

Поверхность теплообмена и проходные сечения аппарата типа ТТОН

Условное обозначение группы элементовНоминальная наружная поверхность теплообмена, м², при длине теплообменных труб, мм
1500300045006000900015003000450060009000
с приварными двойникамисо съемными двойниками
ТТОН 25/57-6,3/4,0 0,11 0,23 0,11 0,23
ТТОН 25/57-16,0/4,0
ТТОН 25/57-16,0/10,0
ТТОН 38/57-6,3/4,0 0,17 0,35 0,17 0,35
ТТОН 38/57-16,0/4,0
ТТОН 38/57-16,0/10,0
ТТОН 38/76-6,3/4,0
ТТОН 38/89-6,3/4,0 - 0,525 - 0,525
ТТОН 48/76-6,3/4,0 0,44 0,66 0,89 0,44 0,66 0,89
ТТОН 48/76-10,0/6,3
ТТОН 48/76-16,0/10,0 - - -
ТТОН 48/89-10,0/6,3 0,437 0,664 0,890
ТТОН 48/89-16,0/10,0 - - -
ТТОН 48/108-6,3/4,0 0,44 0,66 0,89
ТТОН 48/108-10,0/6,3
ТТОН 57/89-10,0/6,3 - 787 1,06 - 0,79 1,06
ТТОН 57/89-16,0/10,0 - -
ТТОН 57/108-6,3/4,0 0,79 1,06
ТТОН 57/108-10,0/6,3
ТТОН 57/108-16,0/10,0 - -
ТТОН 89/133-1,6/1,6 - - 1,65 2,49
ТТОН 89/133-4,0/1,6
ТТОН 89/133-6,3/4,0 1,65 2,49
ТТОН 89/133-10,0/6,3 - -
ТТОН 89/133-16,0/10,0
ТТОН 89/159-1,6/1,6 - - 1,65 2,49
ТТОН 89/159-4,0/1,6
ТТОН 89/159-6,3/4,0 1,65 2,49
ТТОН 89/159-10,0/6,3 - -
ТТОН 89/159-16,0/10,0
ТТОН 108/159-1,6/1,6 - - 2 3,02
ТТОН 108/159-4,0/1,6
ТТОН 108/159-6,2/4,0 2 3,02
ТТОН 108/159-10,0/6,3 - -
ТТОН 108/159-16,0/10,0
ТТОН 133/219-4,0/1,6 - 3,72
ТТОН 133/219-10,0/1,6
ТТОН 133/219-10,0/4,0 3,72
ТТОН 133/219-10,0/6,3
ТТОН 133/219-16,0/10,0
ТТОН 159/219-1,6/1,6 - 2,94 4,45
ТТОН 159/219-4,0/1,6 4,45
ТТОН 159/219-6,2/4,0
ТТОН 159/219-10,0/6,3 - -

Площадь проходных сечений и сортамент труб теплообменника типа ТТОН

Условное обозначение группы элементов Сортамент труб, мм Площадь
проходных
сечений, см²
теплообменныхкожуховыхвнутри
тепло-
обменных
труб
снаружи
тепло-
обменных
труб
ТТОН 25/57-6,3/4,0 25×3 57×4 2,83 13,9
ТТОН 25/57-16,0/4,0 25×4 2,25
ТТОН 25/57-16,0/10,0 57×5 12,4
ТТОН 38/57-6,3/4,0 38×4 57×4 7,05 7,5
ТТОН 38/57-16,0/4,0 38×5 6,12
ТТОН 38/57-16,0/10,0 57×5 6,0
ТТОН 38/76-6,3/4,0 38×4 76×4 7,05 24,9
ТТОН 38/89-6,3/4,0 89×5 37,5
ТТОН 48/76-6,3/4,0 48×4 76×4 12,55 18,2
ТТОН 48/76-10,0/6,3 48×5 76×5 11,33 16,2
ТТОН 48/76-16,0/10,0 76×6 14,2
ТТОН 48/89-10,0/6,3 89×5 31
ТТОН 48/89-16,0/10,0
ТТОН 48/108-6,3/4,0 48×4 108×5 12,55 57,4
ТТОН 48/108-10,0/6,3 48×5 108×6 11,33 54,0
ТТОН 57/89-10,0/6,3 57×5 89×5 17,34 23,5
ТТОН 57/89-16,0/10,0 57×6 89×6 16,9 19,5
ТТОН 57/108-6,3/4,0 57×5 108×5 17,34 50
ТТОН 57/108-10,0/6,3 108×6 46,6
ТТОН 57/108-16,0/10,0 57×6 108×8 15,9 40,7
ТТОН 89/133-1,6/1,6 89×5 133×6 49 53
ТТОН 89/133-4,0/1,6
ТТОН 89/133-6,3/4,0
ТТОН 89/133-10,0/6,3 89×6 133×8 46,5 45
ТТОН 89/133-16,0/10,0 89×8 42
ТТОН 89/159-1,6/1,6 89×5 159×6 49 108
ТТОН 89/159-4,0/1,6
ТТОН 89/159-6,3/4,0
ТТОН 89/159-10,0/6,3 89×6 159×8 46,5 98,5
ТТОН 89/159-16,0/10,0 89×8 159×12 42 81
ТТОН 108/159-1,6/1,6 108×5 159×6 75,5 78
ТТОН 108/159-4,0/1,6 108×6 72
ТТОН 108/159-6,2/4,0
ТТОН 108/159-10,0/6,3 108×8 159×8 66,5 69
ТТОН 108/159-16,0/10,0 108×10 159×12 61 51,5
ТТОН 133/219-4,0/1,6 133×6 219×6 115 197
ТТОН 133/219-10,0/1,6 133×8 107,5
ТТОН 133/219-10,0/4,0 133×8 219×8 107,5 184,5
ТТОН 133/219-10,0/6,3 219×12 159,5
ТТОН 133/219-16,0/10,0 133×12 93,5
ТТОН 159/219-1,6/1,6 159×6 219×6 170 137
ТТОН 159/219-4,0/1,6
ТТОН 159/219-6,2/4,0 159×8 219×8 161 125
ТТОН 159/219-10,0/6,3 159×12 219×12 143 100

Поверхность теплообмена и проходные сечения аппарата типа ТТОР

Условное обозначение группы теплообменников Номинальная наружная поверхность теплообмена, м², при длине теплообменных труб, мм Сортамент труб, мм Площадь проходных сечений, см²
тепло­обмен­ных кожу­ховых внутри
теплооб­мен­ных
труб
снаружи
теплооб­мен­ных
труб
4500 6000 9000
ТТОР 89/133-1, 6/1,6 5,0 6,7 10,0 89×5 133×5 49 56
ТТОР 89/133-4,0/1,6
ТТОР 89/133-4,0/4,0 133×6 53
ТТОР 89/159-1,6/1,6 159×5 112
ТТОР 89/159-4,0/1,6
ТТОР 89/159-4,0/4,0 133×6 159×6 107
ТТОР 108/159-1,6/1,6 6,1 8,2 12,2 108×5 159×5 75 83
ТТОР 108/159-4,0/1,6 108×6 72
ТТОР 108/159-4,0/4,0 159×6 78
ТТОР 133/219-1,6/1,6 - 10 15 133×5 219×7 119 191
ТТОР 133/219-4,0/1,6 133×6 115
ТТОР 133/219-4,0/4,0
ТТОР 159/219-1,6/1,6 12 18,0 159×5 219×7 174 131
ТТОР 159/219-4,0/1,6 159×6 170
ТТОР 159/219-4,0/4,0

Поверхность теплообмена и проходные сечения теплообменников типа ТТМ

Условное
обозначение группы теплообменников
Номинальная наружная
поверхность теплообмена, м2, при длине теплообменных труб, мм
Сортамент труб, мм Площадь сечений, проходных, см2
тепло­обмен­ных кожу­ховых внутри
тепло­об­менных
труб
снаружи
тепло­обменных
труб
3000 4500 6000 9000
ТТМ5 38/89 3,9 5,9 7,9 - 38×3,5 89×5 37,7 188,3
ТТМ5 48/89 5 7,5 10 48×4 89×5 62,8 154,5
ТТМ5 48/108 108×5 286,5
ТТМ5 57/108 5,9 8,9 11,9 57×4 108×5 94,2 249,4
ТТМ7 38/89 - 8,3 11,0 16, 5 38×3,5 89×5 52,8 263,6
ТТМ7 48/89 10,5 14 21 48×4 89×5 87,9 216,3
ТТМ7 48/108 108×5 401,2
ТТМ7 57/108 12,5 16,5 25,0 57×4 108×5 131,9 349,2
ТТМ12 38/89 - 19,0 28,5 38×3,5 89×5 90,5 451,8
ТТМ12 48/89 24 36 48×4 89×5 150,7 370,8
ТТМ12 48/108 108×5 687,6
ТТМ12 57/108 28,5 42,5 57×4 108×5 226,2 598,6
ТТМ22 38/89 34,5 52,0 38×3,5 89×5 165,8 828,4
ТТМ22 48/89 44 66 48×4 89×5 276,3 679,8
ТТМ22 48/108 108×5 1260,6
ТТМ22 57/108 52,0 78,5 57×4 108×5 414,6 1097,5
ТТМЗ1 38/89 49,0 73,5 38×3,5 89×5 233,7 1167,3
ТТМЗ1 48/89 62, 0 93, 0 48×4 89×5 389, 4 958,0

Поверхность теплообмена и проходного сечения аппарата типа ТТРМ

Условное
обозна­чение
группы тепло­обмен­ников
Сортамент труб, мм Площадь проходных сечений, см2 Номиналь­ная наруж­ная
поверх­ность тепло­обмена,
м2, при длине кожу­ховых труб, мм
теп­ло­об­мен­ных ко­жу­хо­вых внутри
тепло­обмен­ных труб
снаружи
тепло­обмен­ных труб
однопо­точных двухпo­точных однопо­точных двухпо­точных 1500 3000 4500 6000
ТТРМ 25/57-6,3/1,6 25×3 57×4 2,8 5,6 13,9 27,8 0,55 1,02 - -
ТТРМ 25/57-6,3/4,0
ТТРМ 25/57-10,0/6,3 25×4 57×5 2,25 4,5 12,4 24,8
ТТРМ 25/57-16,0/10,0
ТТРМ 38/57-10,0/1,6 38×4 57×4 7 14 7,5 15 0,86 1,53
ТТРМ 38/57-10,0/4,0
ТТРМ 38/76-10,0/1,6 76×4 24,9 49,8 0,92 1,63
ТТРМ 38/76-10,0/4,0
ТТРМ 38/76-16,0/10,0 38×5 76×6 6,10 12,20 20,70 41,40
ТТРМ 38/89-6,3/1,6 38×4 89×5 7 14 37,5 75 - 2,34
ТТРМ 38/89-6,3/4,0
ТТРМ 48/76-6,3/1,6 48×4 76×4 12,5 25 18,2 36,4 2,1 3
ТТРМ 48/76-6,3/4,0
ТТРМ 48/89-6,3/1,6 89×5 31 62,00 3,9
ТТРМ 48/89-6,3/4,0
ТТРМ 48/89-10,0/6,3 48×5 11,30 22,6
ТТРМ 48/108-6,3/1,6 48×4 108×5 12,5 25 57 114 -
ТТРМ 48/108-6,3/4,0
ТТРМ 57/89-10,0/1,6 57×5 89×5 17,3 34,6 23,5 47 3,6 4,5
ТТРМ 57/89-10,0/4,0
ТТРМ 57/108-10,0/1,6 108×5 49,5 99
ТТРМ 57/108-10,0/4,0
ТТРМ 57/108-10,0/6,3 108×6 46,50 93,00

Конструкция теплообменников типа труба в трубе

Конструкция теплообменников данного типа представляет собой две трубы со значительной разницей диаметров, что позволяет вставлять одну трубу в другую по продольной оси. Образовавшийся промежуток между стенками заполняется теплоносителем, таким как пар, вода или вязкие жидкости. Нагреваемая вода движется по внутренним трубам, а греющая среда перемещается противотоком по отношению к обрабатываемому продукту.

Материалом для изготовления теплообменника труба в трубе выступает нержавеющая сталь, которая имеет высокие коэффициент прочности и устойчивости к механическим деформациям. Сталь не подвержена влиянию коррозии и оптимально подходит для долгого срока службы.

Чертеж* теплообменника труба в трубе

Чертеж теплообменника труба в трубе

1-внутренняя труба, 2-внешняя труба, 3-калач, 4-фланец, 5-болт М12, 6-фланец, 7-гайка М12, 8-шайба 12, А-вход воды, Б-выход воды, В-вход газа, Г-выход газа

* Технические характеристики и чертеж приведены для примера и могут отличаться при проектировании по индивидуальным параметрам.

Материальное исполнение теплообменного аппарата типа труба в трубе

Группа Материалы деталей трубного пространстваМатериалы деталей межтрубного пространства
Трубы тепло­обменныеРешетки
тепло­обмен­ных
труб
Камера
рас­пре­дели­тельная
первая
Трубы кожуховыеРешетки
кожуховых
труб
Камера рас­пре­дели­тельная втораяКамера поворотная
M1 Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В,
ГОСТ 8733 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
гp.IV, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731
гр.В,
ГОСТ 8733
гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520. ГОСТ 8477
гp.IV, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520.
Тру6ы — Сталь 20 ГОСТ 1050.
ГОСТ 8731 гр.В
М2 Стали 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632, ГОСТ 7350
гр.М2б,
ГОСТ 25054
гp.IV
Двухслойная сталь
16ГС+12Х18Н10Т,
СтЗсп+12Х18Н10Т ГОСТ 10885
Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В,
ГОСТ 8733 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8477
гp.IV, ГОСТ 19281
Cталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520.
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050.
ГОСТ 8731 гр.В
МЗ Стали 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 - - Стали 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 - - -
М4 Сталь 15Х5М
ГОСТ 20072,
ГОСТ 550 гр.А
Сталь 15Х5М
ГОСТ 20072.
ГОСТ 7350
гр.М2б
Двухслойная сталь
12МХ+08Х13
ГОСТ 10885,
Сталь 15Х5М
ГОСТ 20072
Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В.
ГОСТ 8733 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
гp.1V, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050.
ГОСТ 8731 гр.В
М5 Алюминий
марки АмгЗ
ГОСТ 4784
ТУОП 1-809-154
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
гp.IV, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В,
ГОСТ 8733 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
гp.IV, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 16 ГС ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
М6 Сталь 08Х22Н6Т ГОСТ 5632, ГОСТ 9941 Сталь
08Х22Н6Т
ГОСТ 5632,
ГОСТ 7350
гр.М2б
Сталь О8Х22Н6Т ГОСТ 5632 Сталь 20
ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В,
ГОСТ 8733 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520, ГОСТ 8479
гp.IV, ГОСТ 19281
Сталь 16ГС
ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В
Сталь 16ГС ГОСТ 5520,
Трубы — Сталь 20 ГОСТ 1050,
ГОСТ 8731 гр.В

Как в Саратове приобрести по выгодной цене теплообменник труба в трубе?

Купить теплообменник труба в трубе с доставкой до объекта можно следующим образом:

  • позвонить нашим специалистам по телефону 8-800-555-86-36, 8 (8452) 250-298 (для Саратова и области)
  • прислать на электронную почту  технические условия эксплуатации
  • скачать и заполнить Опросный лист и прислать на электронную почту

Условные обозначения при заказе

Теплообменник ТТОН-2-57/108-6,3/4,0 / 6-Г-М1-У

Теплообменник труба в трубе однопоточный неразборный — ТТОН со съемными двойниками (исполнение 2), с диаметром теплообменных и кожуховых труб d/D=57/108 мм, на условные давления внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн=6,3/4,0 МПа, с гладкими теплообменными трубами — Г длиной 6 м, материального исполнения M1, климатического исполнения — У.

расчет и проектирование, конструкция, таблица коэффициентов

Термообменники маслоохладителиТиповые теплообменники (труба в трубе) предназначены для решения всего одной задачи – изменения температуры транспортируемой среды. Проще говоря: теплообменник нужен для охлаждения или нагрева прокачиваемых сквозь трубопровод жидкостей или газов.

Потребности в контроле температуры транспортируемой среды могут возникнуть в процессе эксплуатации любого трубопровода. В итоге, теплообменники типа «труба в трубе» можно встретить и в домашних сетях, и в промышленных линиях. Поэтому в данной статье мы рассмотрим конструкцию и методику расчета подобных устройств. С учетом распространенности теплообменников эта информация будет интересна самому широкому кругу читателей.

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.

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:

  • Теплообменник нагревательПоверхностные 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.

Конструкция теплообменника (труба в трубе)

Спроектированные по принципу «труба в трубе» аппараты характеризуются следующими особенностями конструкции:

  • Во-первых, такие устройства предполагает пакетную компоновку, когда несколько объединенных звеньев располагаются практически бок обок.
  • Во-вторых, как устройства поверхностного типа, придерживающиеся принципа труба в трубе теплообменники, собираются путем инсталляции в трубопровод пакета труб меньшего диаметра, сквозь который будет пропускаться охлаждающая или нагревающая среда.
  • В-третьих, исходя из принципа непрерывности, трубы теплообменников должны пронизывать внутреннее пространство трубопровода по всей длине транспортирующей системы. Причем для обеспечения ремонта сборку труб и теплообменника, и трубопровода реализуют с помощью разъемных соединений. То есть, всю конструкцию можно разобрать и собрать в любой момент.
  • В-четвертых, сечение трубы в транспортирующем канале должно быть больше сечения трубы в канале теплообменника. Ведь помимо возможности инсталлировать теплообменник в трубопровод такое соотношение габаритов позволяет разогнать теплоноситель в охлаждающей или нагревающей системе до максимальной скорости.
  • В-пятых, непрерывная схема «труба в трубе» дает возможность прокачивать сквозь систему любой объем транспортируемой жидкости или теплоносителя.

Преимущества теплообменников «труба в трубе»

Опираясь на описанные выше конструктивные особенности, подобные теплообменники приобретают следующий набор преимуществ:

  • Теплообменники труба в трубеТакой аппарат гарантирует оптимальный режим транспортировки жидкости. Ведь скорость течения теплоносителя и транспортируемой среды может быть практически любой. Ну а возможные недостатки можно откалибровать путем подбора диаметров труб теплообменника прямо в процессе сборки.
  • Теплообменные аппараты  подобного типа не требуют особого внимания в процессе эксплуатации – чистка труб теплообменника и транспортной системы выполняется за считанные минуты. Кроме того, в случае поломки эти устройства можно отремонтировать за пару часов, путем демонтажа поврежденного модуля (отрезка) и установки новой  детали с аналогичными характеристиками.
  • Подобная конструкция не имеет ограничений по типу среды, используемой в системе транспортировки или теплообмена. То есть, сквозь подобный теплообменник можно прокачивать и воду, и пар, и вязкие жидкости, и газообразные среды.

Недостатки теплообменников

Впрочем, упомянутые выше особенности конструкции теплообменника являются причиной не только достоинств, но и недостатков.

Причем к числу недостатков схемы «труба в трубе» можно причислить следующее:

  • Довольно значительные габариты системы. Ведь внутри транспортирующего канала размещается трубопровод теплообменника, в итоге, для сохранения прежней пропускной способности нужно увеличить диаметр основной (наружной) трубы.
  • Высокую стоимость подобной системы. На создание такого теплообменника расходуется достаточно большой объем металла. А сам процесс сборки систем типа труба в трубе» требует привлечения квалифицированных и дорогостоящих специалистов.
  • Сложный процесс расчета и проектирования подобных конструкций.

Причем последнему пункту следует уделить особое внимание. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим нюансы процесса расчета и проектирования таких аппаратов.

Расчет и проектирование теплообменников «труба в трубе»

Процесс создания любого аппарата начинается с расчета его рабочих параметров и последующего проектирования устройства, способного реализовать эти параметры на практике.

Поэтому расчет теплообменника труба в трубе начинается с подбора конструкционного материала для системы транспортировки охлаждающей или нагревающей жидкости. Ведь теплопроводность трубы теплообменника будет зависеть именно от типа материала, из которого изготовят данную деталь.

Помимо конструкционного материала в проектировании теплообменников придется принять во внимание еще и такие параметры, как:

  • Площадь поверхности теплообменника, которая зависит от габаритов «внутренней» трубы. Причем, чем больше площадь, тем эффективнее теплообмен.
  • Разницу в температурах теплоносителя и транспортируемой среды. С ростом этой величины увеличивается эффективность теплообмена.
  • Коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в системе, которые будут зависеть от множества параметров.
  • Гидравлические характеристики работы системы транспортировки теплоносителя, зависящие от формы трубопроводов.
  • Механическую прочность внешней и внутренней трубы, определяемую характеристиками трубного проката, задействованного в процессе сборки трубопровода.

Словом, расчет и проектирование – это очень сложная задача, выполнить которую может далеко не каждое конструкторское бюро. Поэтому в процессе сборки бытовых теплообменников лучше всего ориентироваться на табличные и справочные данные, увязывающие предполагаемые рабочие параметры с реальными габаритами труб и формами трубопроводов.

теплообменник труба в трубе — патент РФ 2502931

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйств. Теплообменник типа «труба в трубе», во внутренней трубе и в межтрубном пространстве которого установлены винтовые вставки. Внутреннее пространство внутренней трубы и межтрубное пространство между внутренней и наружной трубами представляют из себя винтовые полости, образованные стенками труб и винтовыми вставками. Винтовые вставки установлены таким образом, что внутренняя винтовая вставка соединена преимущественно с помощью сварки или пайки с внутренней поверхностью внутренней трубы. Винтовая вставка в межтрубном пространстве соединена таким же образом с наружной поверхностью внутренней трубы и с внутренней поверхностью наружной трубы. Материалы внутренней трубы, винтовых вставок и мест стыков винтовых вставок со стенками внутренней трубы должны иметь минимальное термическое сопротивление. Потоки жидких или газообразных сред во внутренней трубе и в межтрубном пространстве протекают по винтовым спиралям. Изобретение позволяет сократить длину теплообменников «труба в трубе» до десяти и более раз и уменьшить массу и габаритные размеры теплообменника. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2502931

Заявленное изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйств.

Известны теплообменники типа «труба в трубе», представляющие из себя две трубы, одна из которых, меньшего диаметра, расположена внутри другой — большего диаметра, с кольцевым зазором, называемым межтрубным пространством. По внутренней трубе прокачивается среда (жидкая или газообразная) например, более высокой температуры (горячая), а по межтрубному пространству — среда с меньшей температурой (холодная). При этом стенка внутренней трубы нагревается и передает тепло холодной среде, у которой таким образом температура повышается. Направление передачи тепла может быть таким, как указано выше, или в противоположном направлении в зависимости от соотношения температур во внутренней трубе и в межтрубном пространстве.

Эффективность теплообмена, кроме того, зависит от степени турбулизации потока и от вязкости сред — эффективность возрастает с ростом турбулизации и с уменьшением вязкости.

Если для конкретных сред принять одинаковыми их начальные температуры, а следовательно вязкости, и диаметры труб, то единственным способом увеличения эффективности теплообмена между ними останется увеличение турбулентности, которого при гладких трубах можно достичь только увеличением скоростей сред.

Повышение эффективности теплообмена позволяет сократить необходимую площадь теплообмена, уменьшить длину теплообменника, другие его габариты и массу. Но повышение скоростей сред в трубах требует увеличения мощности насосов, которые прокачивают эти жидкости. Если учесть, что повышение турбулентности пропорционально скорости среды, а требующиеся мощности насосов — квадрату скоростей, то очевидно, что повышение скоростей сред имеет определенный предел, после достижения которого дальнейшее повышение скоростей становится невыгодным.

Поэтому стремятся увеличить турбулизацию за счет установки во внутренней трубе и в межтрубном пространстве различного вида турбулизующих элементов.

Например, известны теплообменники «труба в трубе», в которых на внутреннюю трубу намотана проволока, имеющая различные шаги навивки и конфигурацию.

Недостатком таких теплообменников является незначительное повышение турбулизации с опережающим ростом гидравлического сопротивления.

Известны, также, теплообменники, на внутреннюю трубу которых установлены, например, на сварке, винтообразные ребра, высота которых почти равна расстоянию от внутренней трубы до наружной. Такие ребра в большей степени повышают турбулентность среды в межтрубном пространстве по сравнению с намоткой проволоки. Кроме того они увеличивают площадь теплового контакта стенки внутренней трубы со средой межтрубного пространства, т.е. повышают эффективность теплообмена.

Недостатками таких теплообменников являются следующие:

— не вся среда в межтрубной полости вовлекается в винтовое движение — часть ее протекает сквозь кольцевой зазор между винтовыми ребрами и наружной трубой;

— увеличение скорости среды, ее турбулизации происходит всего на несколько процентов, в крайнем случае, на несколько десятков процентов, поскольку угол подъема винтовой линии ребер невелик, а с увеличением угла подъема гидравлическое сопротивление возрастает значительно быстрее роста турбулизации и все большее количество среды начинает протекать сквозь кольцевой зазор;

— теплоотдача от среды во внутренней трубе к ее стенке остается на прежнем, сравнительно низком уровне, а оно и определяет эффективность теплопередачи в целом.

Известен теплообменник «труба в трубе» по патенту № SU 1222207. В этом теплообменнике внутрь внутренней трубы установлена турбулизирующая вставка в виде закрученной по винтовой линии полосы из металлического листа с турбулизирующими лепестками вдоль ее продольных кромок. Эта вставка вызывает закручивание по винтовой линии, существенно увеличивает турбулизацию среды во внутренней трубе и теплоотдачу от среды к стенке.

Указанный теплообменник принят за прототип.

Однако он имеет следующие недостатки:

— не вся среда во внутренней трубе вовлекается в винтовое движение (ориентировочно только 20-30%), что не позволяет достичь максимально возможной турбулизации среды;

— велико контактное термическое сопротивление турбулизирующей вставки с внутренней поверхностью трубы (турбулизирующая вставка касается внутренней поверхности трубы только в отдельных точках, причем, простым прижатием к ней за счет упругих сил. А такое прижатие не вполне надежно и в любой момент может ослабнуть — т.е. термическое сопротивление в месте контакта увеличится и может стать неприемлемо большим).

— большое контактное термическое сопротивление лишает турбулизирующую вставку существенной своей функции — передавать тепло от нее к стенке внутренней трубы за счет теплопроводности, (что равносильно увеличению теплообменной поверхности внутренней трубы).

Целью настоящего изобретения является более существенное увеличение коэффициента теплопередачи — не на десятки процентов, а в несколько раз, что, в свою очередь позволит во столько же раз сократить длину теплообменника и, следовательно, также в разы уменьшить его габариты и массу, хотя в несколько меньшей степени, чем уменьшение длины.

Предлагаемый настоящим изобретением теплообменник «труба в трубе» отличается от прототипа тем, что внутреннее пространство внутренней трубы и межтрубное пространство между внутренней и наружной трубами представляют из себя винтовые полости, образованные стенками труб и винтовыми вставками, установленными внутри внутренней трубы и внутри межтрубного пространства таким образом, что внутренняя винтовая вставка соединена, преимущественно с помощью сварки или пайки, с внутренней поверхностью внутренней трубы, а винтовая вставка в межтрубном пространстве соединена таким же образом с наружной поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью наружной трубы, причем, материалы внутренней трубы, винтовых вставок и места стыков винтовых вставок со стенками внутренней трубы должны иметь минимальные термические сопротивления.

Устройство предлагаемого теплообменника схематически показано на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 показан продольный разрез теплообменника, на фиг.2 — его поперечный разрез.

Фиг.1: 1 — внутренняя труба; 2 — наружная труба; 3 — винтовая вставка во внутренней трубе; 4 — винтовая вставка в межтрубном пространстве; 5 — винтовая полость во внутренней трубе; 6 — винтовая полость в межтрубном пространстве; Б — вход среды во внутреннюю трубу; В — выход среды из внутренней трубы; Г — вход среды в межтрубное пространство; Д — выход среды из межтрубного пространства.

Фиг.2: Е — винтовое движение среды во внутренней трубе; Ж — винтовое движение среды в межтрубном пространстве.

Работает теплообменник следующим образом: в винтовую полость трубы поз.1 поступает горячая среда и сразу приобретает винтовое движение, например, по часовой стрелке. При своем движении среда омывает поверхность винтовой вставки поз.3 и внутреннюю поверхность трубы поз.1 и передает им тепло. Одновременно тепло к внутренней поверхности трубы поз.1 передается теплопроводностью по винтовой вставке поз.3.

Эффективность теплоотдачи от среды в трубе поз.1 к ее стенке в первом приближении пропорциональна критерию Рейнольдса (Re), а тот, в свою очередь, пропорционален скорости среды относительно стенки при прочих равных условиях. Если во внутреннюю трубу не устанавливать винтовую вставку, то скорость среды внутри нее будет равна скорости таковой на входе в трубу (т.е. по стрелке Б, фиг.1) и путь среды будет равен длине взятого отрезка трубы.

При установленной вставке и при шаге ее винтовой поверхности равной, например, внутреннему диаметру трубы поз.1 путь среды относительно стенки увеличивается в 3,14 раза. Но, чтобы вся среда, поступающая в винтовую полость трубы поз.1 успела пройти этот отрезок трубы, скорость ее должна возрасти также в 3,14 раза. Пропорционально этому увеличивается критерий Рейнольдса и, следовательно, также пропорционально и коэффициент теплоотдачи.

Таким образом, коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке увеличивается по меньшей мере в 3,14 раза. В действительности увеличение будет больше, поскольку при оценке не были учтены два существенных фактора, способствующих повышению коэффициента теплоотдачи:

а) турбулизация пограничного слоя у внутренней стенки трубы;

б) передача тепла к внутренней стенке за счет теплопроводности винтовой вставки.

Оценить степень влияния названных факторов на повышение коэффициента теплоотдачи точно не представляется возможным, а примерно это — 40-80%.

Но, даже без учета этих двух факторов, увеличение коэффициента теплоотдачи весьма впечатляюще. Тем более, что возможно его увеличение еще в несколько раз. Для этого следует только уменьшить шаг винтовой вставки во внутренней трубе. Например, при уменьшении этого шага в три раза, примерно во столько же раз увеличатся соответственно скорость среды относительно внутренней стенки внутренней трубы, критерий Рейнольдса и в целом коэффициент теплоотдачи.

Аналогичная картина наблюдается в межтрубном пространстве. Т.е. с установленной винтовой вставкой, в зависимости от внутреннего диаметра наружной трубы и шага винтовой вставки в ней, увеличивается коэффициент теплоотдачи от стенки внутренней трубы к межтрубной среде примерно во столько же раз, как и от среды во внутренней трубе к ее стенке.

Использование изобретения позволяет интенсифицировать теплообмен как за счет улучшения гидродинамической структуры течения и повышения переносных свойств среды, так и за счет фактора развития теплообменной поверхности. Это влечет за собой сокращение необходимой длины теплообменников типа «труба в трубе» до десяти и более раз и соответствующее уменьшение массы и габаритных размеров теплообменников.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теплообменник типа труба в трубе, во внутренней трубе и в межтрубном пространстве которого установлены винтовые вставки, отличающийся тем, что внутреннее пространство внутренней трубы и межтрубное пространство между внутренней и наружной трубами представляют из себя винтовые полости, образованные стенками труб и винтовыми вставками, установленными таким образом, что внутренняя винтовая вставка соединена, преимущественно с помощью сварки или пайки, с внутренней поверхностью внутренней трубы, винтовая вставка в межтрубном пространстве соединена таким же образом с наружной поверхностью внутренней трубы и с внутренней поверхностью наружной трубы, причем материалы внутренней трубы, винтовых вставок и мест стыков винтовых вставок со стенками внутренней трубы должны иметь минимальное термическое сопротивление, потоки сред (жидких или газообразных) во внутренней трубе и в межтрубном пространстве протекают по винтовым спиралям.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о