Лабораторные работы / теплообменник труба в трубе

Устройство системы

Итак, назначение приспособления – передавать температуру от одной среды к другой. Источниками тепла и теплоносителями могут быть различные жидкости, газы и пар. Нестабильные среды разделяются материалом, имеющим для этого подходящий показатель теплопроводности. Простейший пример теплообменника – обычный комнатный радиатор. Источник тепла – вода в отоплении. Нагреваемая среда – воздух в комнате. А разделяющий материал – металл, из которого сделан радиатор.

Большую роль в том, какой использовать промежуточный материал, имеет его степень теплопроводности. Лидерами по этому показателю являются серебро и медь. Но по понятным причинам, чаще всего применяется медь.

Устройство теплообменника

Медь в 7,5 раз лучше передаёт тепло, чем сталь, а пластик в 200 раз хуже, чем сталь. Получается, что при прочих равных условиях, 1,7 метра медной, 12 метров стальной и 2000 метров пластиковой трубы передадут одно и то же количество тепла.

Приступаем к монтажу

Последовательность выполнения работ зависит от конструктивных особенностей теплообменника.

Установка прибора с регистром

При монтаже в старую печь придется разобрать часть кладки. Последовательность выполнения работ выглядит следующим образом:

1. Готовим фундамент для змеевика прямо в полости топки.
2. Устанавливаем змеевик.
3. Укладываем разобранный ряд кирпичей, оставляя места для входной и выходной части труб.
4. Подключаем теплообменник к системе отопления.

До начала эксплуатации резервуар стоит в обязательном порядке проверить на герметичность. Убедиться в отсутствии протечек можно путем заполнения его водой, желательно, под давлением.

Монтаж устройства с емкостью

Наилучший вариант для печи или камина. Изготавливается из металлического бака и двух медных трубок. Объем бака, как правило, составляет около 20 литров. При отсутствии готового изделия резервуар достаточного объема изготавливается своими руками путем сваривания листовой стали.

Для изготовления теплообменника следует использовать материал толще 2,5 мм. Сварку стоит производить таким образом, чтобы толщина формируемого шва была минимальной.

Резервуар необходимо установить на 1 метр выше уровня пола, но не дальше 3 метров от печи. В баке проделываются два отверстия: одно около дна, второе – в наивысшей точке с противоположной стороны. Эффективность теплоотдачи зависит от расположения магистралей.

Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальное отклонение нижнего отвода в направлении пола составляло 2 градуса. Верхний должен быть подключен под углом 20 градусов в противоположном направлении.

Производится монтаж сливного крана в накопительный бак. Предусматривается еще один кран, предназначенный для слива всей системы, который устанавливается в самой нижней точке. После проверки герметичности система готова к эксплуатации. Эффективность такой печи с теплообменником можно будет по достоинству оценить в холодное время года.

Общая информация про трубный змеевик труба в трубе

С помощью теплообменников, или трубных змеевиков, выполняется обмен тепловой энергетикой между 2-мя веществами, применяющимися в роли теплового носителя. Это приводит к процесса нагрева одного из них, и охлаждению иного. Исходя из данной способности одни трубные змеевики на тепловых трубах выполняют роль нагревателей, иные – холодильников.

Способ теплопередачи устройствами может быть:

• Поверхностным. Служит для деления теплового носителя. В этом случае предусматривается специализированная стенка, отлично проводящая тепло между 2-мя отделениями резервуара.
• Регенеративным. Процедура теплопередачи в себя включает два этапа, в процессе которых специализированная насадка поперемено нагревается и охлаждается.
• Смесительным. Для теплопередачи 2-ух сред применяется их прямой контакт и смешивание.

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:

• Такой 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

Варианты производства изделий

     Современные аппараты производятся на высокотехнологичном оборудовании с использованием автоматизированных высокоточных линий сварки. В процессе изготовления используется высококачественная сталь различных сортаментов.

Она обладает стойкостью к реагентам и агрессивному воздействию рабочей среды. Сложный технологический процесс предусматривает использование в конструкции инновационных материалов и компонентов.

     Существует исполнение изделий «У» для умеренного и «Т», предназначенное для эксплуатации в тропическом климате. Все без исключения ТТ могут размещаться в зонах с 7-ми балльной (по 12-ти балльной шкале) сейсмичностью. Вся территория РФ, за исключением 3 регионов, находится в зоне умеренной сейсмичности, не превышающей этих значений. В зависимости от типа аппарата назначенный срок службы устройств составляет от 5 до 12 лет.

Теплообменные девайсы выпускаются в следующих вариантах исполнения:

1. с приварными на изделии двойниками;

2. со съемными двойниками агрегата.

Технологические схемы подключения теплообменников

На изображении ниже мы видим схему подключения кожухотрубчатых теплообменников вида мб

и направления движения теплоносителей, одним их которых является масло предназначенное для системы смазки турбины, а другим вода, подаваемая в маслоохладители для организации процесса охлаждения.

На схеме

Не много расскажу о составных частях. Охладители мы подробно рассмотрели чуть выше, что и как там происходит, а масляные насосы 4 и 5 служат для закачки масла в них. Остановлюсь подробней на фигуре №6. А это фильтр щелевой, который служит для очистки воды перед подачей ее в охлаждающие или нагревающие устройства. Многие предприятия стараются обходиться без них, кстати поэтому и не указывают на схемах, тем самым подвергая свои устройства возможному преждевременному выходу из строя, из-за более быстрого износа теплообменных элементов и водяных камер вследствии механических воздействий на металлические поверхности различных механических примесей, по сравнению с теми кто использует такие устройства. Подробней о них можно почитать в материале производство емкостных патронных щелевых фильтров. Применение фильтров для установки перед кожухотрубными охладителями или подогревателями с экономической точки зрения очень оправданно, да и с точки зрения правильной организации тепловых процессов.

Недостаток от «бюджетного преимущества» аппарата: как его устранить?

Однако, отмечая дешевизну теплообменника как безусловное преимущество, нельзя забывать об «обратной стороне медали». Простые конструкции теплообменников уступают более дорогим аналогам по теплотехническим характеристикам. Достаточно сравнить ТТ с другими кожухотрубными аппаратам, малобюджетной разновидностью которых, собственно говоря, он является. Как гласит мудрость: «Если в одном месте прибавилось, то в другом убавится».

В данном случае слабость конструкции «труба в трубе» проявилось в недостаточной площади поверхности теплообмена гладких труб, что ограничивает применение агента в паре «газ-газ»/«газ-жидкость». При сниженных установочных затратах применение таких аппаратов увеличивает расходы в процессе эксплуатации теплового оборудования.

Однако существует ряд превентивных мер и конструктивных доработок действие которых, если не устраняет полостью, то значительно нивелирует указанный недостаток. Они особенно интенсифицируют теплоотдачу в системах, прокачивающих «жидкость-жидкость», заметно снижая стоимость на единицу поверхности процесса:

• подбор теплоносителя с высокой удельной теплоемкостью;

• использование противотока агентов (прокачки потоков во встречных направлениях);

• применение насосов/компрессоров наряду с конвекцией для транспортировки теплоносителя со скоростью до 3 м/c;

• увеличение межтрубного кольцевого пространства в изделиях до 20–30 мм:

• локализация ребристых и ошипованных труб увеличенной площади соприкосновения с теплоносителем;

• использование реверсирования потоков для периодической очистки от загрязнений кольцевого пространства и теплообменных труб.

Типы аппаратов ТТ

По типам теплообменники делят на:

• ТТОН – однополочные неразборные. Существует исполнение с приварными двойниками. Оно предназначено для работы в среде, не дающей отложений в концентрическом пространстве и внутри теплообменных труб. Следовательно, они совместимы с чистыми теплоносителем и обрабатываемой средой. В устройствах со съемным двойником операция очистки предусмотрена.

• ТТОР – однополочные разборные, предназначены для транспортировки и подогрева сильно загрязненных сред. Работают в очистных установках сточных вод с расходом жидкого агента до 60 т/час, паровом подогревателе умеренно загрязненного продукта. Конструкцией предусмотрено температурное удлинение теплообменных труб при температуре до 150°С.

• ТТМ – многопоточные разборные применяются для конвективного теплообмена, конденсации или испарения рабочих сред. Незаменимы в условиях работы, отягченных повышенной вязкостью. Используются в установках с высокой пропускной способностью до 300 т/час. С целью интенсификации теплообмена используются трубы с продольными ребрами или ошипованные трубопроводы.

• ТТРМ – малопоточные разборные незаменимы в системах с относительно малым расходом агента от 100 до 15000 кг в трубном пространстве. Применяются в лабораторных и пилотных установках (маслоохладителях, мазутоподогревателях). Используются процессы конденсации/испарения в концентрическом пространстве.

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.

https://youtube.com/watch?v=ROZYA07PzRU

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

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.

Пример расчета теплообменника

Основной целью проведения расчета является вычисление необходимой площади теплообменной поверхности. Тепловая (холодильная) мощность обычно задается в техзадании, однако в нашем примере мы рассчитаем и её, для, скажем так, проверки самого техзадания. Иногда бывает и так, что в исходные данные может закрасться ошибка. Одна из задач грамотного инженера — эту ошибку найти и исправить. В качестве примера выполним расчет пластинчатого теплообменника типа «жидкость — жидкость». Пусть это будет разделитель контуров (pressure breaker) в высотном здании. Для того чтобы разгрузить оборудование по давлению, при строительстве небоскрёбов очень часто применяется такой подход. С одной стороны теплообменника имеем воду с температурой входа Твх1 = 14 ᵒС и выхода Твых1 = 9 ᵒС, и с расходом G1 = 14 500 кг/ч, а с другой — тоже воду, но только вот с такими параметрами: Твх2 = 8 ᵒС, Твых2 = 12 ᵒС, G2 = 18 125 кг/ч.

Необходимую мощность (Q0) рассчитаем по формуле теплового баланса (см. рис. выше, формула 7.1), где Ср – удельная теплоёмкость (табличное значение). Для простоты расчетов возьмём приведённое значение теплоёмкости Срв = 4,187 [кДж/кг*ᵒС]. Считаем:

Q1 = 14 500 * (14 — 9) * 4,187 = 303557,5 [кДж/ч] = 84321,53 Вт = 84,3 кВт – по первой стороне и

Q2 = 18 125 * (12 —

Обратите внимание, что, согласно формуле (7.1), Q0 = Q1 = Q2, независимо от того, по какой стороне проведён расчет. Далее по основному уравнению теплопередачи (7.2) находим необходимую площадь поверхности (7.2.1), где k – коэффициент теплопередачи (принимаем равным 6350 [Вт/м2]), а ΔТср.лог. – среднелогарифмический температурный напор, считаемый по формуле (7.3):

– среднелогарифмический температурный напор, считаемый по формуле (7.3):

Далее по основному уравнению теплопередачи (7.2) находим необходимую площадь поверхности (7.2.1), где k – коэффициент теплопередачи (принимаем равным 6350 [Вт/м2]), а ΔТср.лог. – среднелогарифмический температурный напор, считаемый по формуле (7.3):

ΔТ ср.лог. = (2 — 1) / ln (2 / 1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F то = 84321 / 6350 * 1,4428 = 9,2 м2.

В случае когда коэффициент теплопередачи неизвестен, расчет пластинчатого теплообменника немного усложняется. По формуле (7.4) считаем критерий Рейнольдса, где ρ – плотность, [кг/м3], η – динамическая вязкость, [Н*с/м2], v – скорость среды в канале, [м/с], d см – смачиваемый диаметр канала .

По таблице ищем необходимое нам значение критерия Прандтля и по формуле (7.5) получаем критерий Нуссельта, где n = 0,4 – в условиях нагрева жидкости, и n = 0,3 – в условиях охлаждения жидкости.

Далее по формуле (7.6) вычисляется коэффициент теплоотдачи от каждого теплоносителя к стенке, а по формуле (7.7) считаем коэффициент теплопередачи, который и подставляем в формулу (7.2.1) для вычисления площади теплообменной поверхности.

В указанных формулах λ – коэффициент теплопроводности, ϭ – толщина стенки канала, α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи от каждого из теплоносителей стенке.

Какой теплоноситель использовать в агрегате?

     Если теплоноситель не является продуктом переработки, а его выбор однозначно не предусмотрен технологическим процессом, могут применяться различные жидкие и газообразные агенты. В адаптированных к определенному носителю системах ГВС или парогазового отопления с оборудованием сочетаются следующие теплоносители. Они расположены в порядке убывания частоты применения в агрегатах этого вида:

• вода как теплоноситель с низкой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью 4,2 кДж/кг * °С оптимально подходит под данный тип тепловых аппаратов;

• водяной пар обладает высоким удельным теплосодержанием, в случае охлаждения до 100°С и переходе в другое агрегатное состояние выделяет 2260 кДж/кг высвобождаемой энергии (скрытая теплота конденсации);

• топочные газы образуются в результате сжигания твердого или газообразного топлива, требуют больших поверхностей теплоотдачи, поэтому использование в данном типе теплообменников агента не столь эффективно при рециркуляции;

• высококипящие промышленные теплоносители с температурой кипения до 420°С и «незамерзайки» (антифриз, этиленгликоль, глицерин, органические и минеральные масла) имеют высокую теплоотдачу, но некоторые требуют дополнительных затрат на прокачку в гидравлическом тракте по причине повышенной вязкости;

• теплообменные аппараты часто заправляют дифинольной смесью на основе 26,5% дифинила и 73,5% одноименного спирта, она используется в 40% технологических установок и представляет прозрачную жидкость специфического янтарного цвета с высокой теплоемкостью.

     В отопительных системах вязкость теплоносителя является часто определяющим параметром в пользу выбора того или иного теплового носителя. Ввиду серьезных затрат на дополнительную установку компрессоров и насосного оборудования, высокой стоимости потребляемой электроэнергии на прокачку агента эта статья расходов существенно влияет на тарифы за отопление.

     Поэтому учитываются не только конструктивные возможности тепловых агрегатов по использованию того или иного агента в, но и подсчитывается эффективность работы системы теплоснабжения

Особенно на это обращают внимание при устройстве индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) частных домовладений и котельных многоквартирных жилых домов (МКД)

Сборочные чертежи корпусных теплообменников

Сборочные чертежи теплообменниковобщего вида выполняются, как стандартно, так и с учетом требований заказчика, т.е. возможна корректировка некоторых размеров. Особенно это касается присоединительных размеров, крепежа, фланцев и так далее не затрагивая самих теплообменных элементов, в данном случае длины теплообменных труб, т.к. это уже влияет на выдаваемую тепловую мощность и соответственно не подлежит изменению.

И так к аппаратам корпусного типа относятся промышленные воздухоохладители электромашин типа во-воп-вуп-вб-ввг, газоохладители турбогенераторов го-огп-огпф и аппараты воздушного охлаждения масла. С них и начнем.

Охладитель воздуха во-194

Т.к. охладитель может изготавливаться с различным расположением фланцев, то даны два этих варианта для боле полного ознакомления. Щелкнув по фото можно несколько увеличить изображение.

Воздухоохладитель во-194-2510

1.

. 2. Описание во-194/2510-61-н-ухл4

Охладитель воздуха во-194

Так как мы рассматриваем два принципиально разных вида: это корпусные и кожухотрубные, то укажу на их отличие. Первые делаются с открытым корпусом, так идет процесс теплообмена с окружающей средой вода-воздух, а вторые с полностью герметичным корпусом и теплообмен идет только между двумя теплоносителями циркулирующими внутри кожуха.

Газоохладитель го-136

Газовый охладитель представляет аналогичную конструкцию воздушным охладителям. Их отличие лишь в том, что в качестве теплоносителя у первых используется воздух, а у вторых газ- водород, для организации водородно-жидкостного охлаждения турбогенераторов.

Газоохладитель го-136

1.

. 2. Производство газоохладителей для охлаждения турбогенераторов.

Здесь так же можно посмотреть на большое изображение кликнув по первой ссылке или по следующей и почитать описание устройства и работы газоохладителей.

Маслоохладитель дц-180

Представляет из себя такую же конструкцию, как и воздухоохладители или газоохладители, состоящую из похожих элементов и металлопроката для изготовления, но служит для воздушного охлаждения масла трансформаторов, в основном устанавливаемых на улице где нет возможности организовать другой вид охлаждения. Отличаются от вышеописанных тем, что нагретая среда движется внутри теплообменных трубок, а охлаждающий воздух нагнетается на оребрение труб вентиляторами и уносит теплоту в окружающее пространство, тем самым охлаждая проходящее через охладитель масло, которое далее возвращается в трансформатор для охлаждения его обмоток. В отличии от кужухотрубных имеет открытый корпус для свободного прохождения охлаждающего воздуха.

Маслоохладитель дц-1200

1.

. 2. Описание маслоохладителей дц.

Скачать чертежи теплообменников большого формата

можно по ссылкам:

, , . Здесь даны конкретные модели в соответствии со своим номером для ознакомления с тем, какие бываютвиды чертежей теплообменников . Аппараты других тепловых мощностей соответственно отличаются размерами, вариантами подключения и используемого для изготовления металопроката, как листового, так и трубного. Их настолько много, что все разместить на одном сайте практически не реально. К тому же кроме стандартных моделей есть и индивидуальные разработки под запросы конкретного заказчика. Поэтому конкретное отображение модели передается вместе с готовым теплообменным аппаратом непосредственно заказчику.

Для всех вышеописанных охладителей основным теплообменным элементом является биметаллическая оребренная труба, где оребрение алюминий в основном ад1, а несущая трубка в зависимости от воды делается из латуни л96 или л68, нержавейки 12х18н10т или медно-никелового сплава мнж5-1.

На этом закачиваем рассмотрение данного типа аппаратов и переходим к совершенно другого вида и соответственно наружного и внутреннего устройства. Если первые попадают под классификацию запчастей и элементов к электрическим машинам и турбинам, то нижеследующие уже классифицируются уже, как сосуды работающие под давлением, к которым предъявляются очень жесткие и серьезные требования.

Самодельный рекуператор для загородного дома с КПД 80%

Наступила зима, и я решил усовершенствовать систему вентиляции в моем загородном доме. До этого момента ее практически не было, все вентилирование осуществлялось за счет открывания окон, выбрасывания теплого отработанного воздуха и впускания холодного свежего с улицы. Я что-то слышал о системах рекуперации (recuperatio — обратное получение, возвращение), позволяющих не просто выбрасывать тепло вместе с воздухом, а использовать его для нагревания входящего свежего воздуха с заметной экономией энергии на отоплении. Подумав — а почему бы и нет, я решил попробовать сделать такую систему самостоятельно.

Теоретическая часть очень проста.

Рекуператор — это ящик со слоями фольги или чего то подобного, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. По четным промежуткам между слоями из дома выходит теплый отработанный воздух, по нечетным заходит с улицы свежий холодный. Потоки идут навстречу друг другу, при этом теплый отработанный воздух из дома, проходя по промежуткам между фольгой, соприкасаясь через фольгу с холодным воздухом с улицы, постепенно отдает ему свое тепло и выходя из рекуператора остывает почти до температуры входящего. Входящий с улицы воздух, в свою очередь, поглотив тепло выходящего из дома воздуха, нагревается почти до температуры воздуха в помещении.

Расчетная экономия на отоплении входящего с улицы воздуха ожидалась в районе 1-2 квт, при объеме циркуляции через вентиляцию с рекуператором около 100-150м3/час, что делало проект теоретически рентабельным и окупаемым.

я приступил к закупкам материалов и изготовлению устройства.

Для создания слоев я использовал фольгу для утепления парилки в бане толщиной 50 мкм, для проставок между слоями — трехмиллиметровый линолеум, разрезанный на полоски шириной 10-15мм. Для склеивания и герметизации — обычный хороший силиконовый герметик под пистолет, для звуко- и гидроизоляции внутри рекуператора — пластиковые сэндвич панели, для внешней стенки ящика — фанеру 12мм, а в качестве вентиляторов — обычные канальные вентиляторы диаметром 125мм производительностью до 188м3/ч.

Процесс изготовления состоял из двух основных этапов — изготовления ящика с внутренним слоем из пластиковой сэндвич панели

и приклеивания слоев фольги с проставками на силиконовый герметик. На одно только приклеивание слоев фольги с их вырезанием ушло дня четыре, не меньше.

Слоев вышло 43 штуки, общая площадь фольги в рекуператоре около 17 м2.

Дальше идет монтаж ящика на стену в топочной и подключение его к системе вентиляции.

Запуск, измерение температур воздуха в помещении, на улице, на выходе из рекуператора в дом и на выходе рекуператора на улицу, а также дальнейший расчет КПД по формуле КПД=(t-t)/(t-t) показали очень неплохой КПД — около 80%, притом что для коммерческих рекуператоров нормальным является КПД в районе 65-80%.

В чем секрет? В огромной площади теплообмена и удачной конструкции. 17м2 фольги против 4-5м2 у магазинных рекуператоров. Призматическая форма теплообменника вместо 2-3 квадратных теплообменников позволяет более эффективно использовать площадь и объем внутри рекуператора. Расчеты тепловой «мощности» рекуператора показали около полутора киловатт экономии энергии на обогрев воздуха.

Источник

Как функционирует теплообменник труба в трубе

Данное устройство используется, чтобы охладить или нагреть теплоноситель при необходимости. Он работает только на небольших площадях и умеренных поверхностях теплообмена – не более 50 квадратных метров.

Повышение или понижение температуры таким способом ограничено. Однако при особом и верном расчете можно достичь отметки кипения или конденсации теплоносителя (последнее, однако, сложнее). Иногда возникает потребность добиться желаемого изменения температуры на большем участке. Увеличить площадь теплообмена в таком случае можно, но для этого понадобится встроить в конструкцию дополнительные секции.

Для длительной службы теплообменника типа труба в трубе его необходимо регулярно очищать. Для этого необходимо правильно выбрать и умело присоединить выходные и входные патрубки. В этом случае чистить конструкцию будет удобно со всех сторон, а тепловой обменник будет работать более эффективно, распределяя потоки равномерно по каждому из каналов

Особенно важно правильное присоединение патрубков для охлаждающих устройств, понижение температуры в которых недопустимо

Правильно собранное устройство работает просто: пара теплоносителей отделена друг от друга перегородкой, через которую осуществляется теплообмен. Так как они расположены рядом, «бок о бок», легко добиться оптимальной компактности устройства.

В процессе работы внутри устройства происходит следующее. Насыщенный пар концентрируется между трубами, жидкость тем временем перемещается по внутренней трубе. И собранный своими руками, и купленный в магазине теплообменник обойдется недешево, но экономить на материалах не стоит: функция устройства слишком важна.

Теплообменники типа «труба в трубе»

Общие сведения о теплообменниках

Теплообменные аппараты (также их называют теплообменниками) используют для обеспечения обмена теплотой между двумя теплоносителями. При этом один теплоноситель нагревается, а второй, соответственно, охлаждается.

В зависимости от назначения, теплообменники на тепловых трубах разделяют на:

• Нагреватели
• Холодильники

Одна из схем теплообменника

По способу теплопередачи теплообменники разделяют на:

• Поверхностные – теплоносители в них разделены стенкой, через поверхность которой и происходит теплообмен
• Регенеративные – процесс теплопередачи разделяется на два периода, и происходит при попеременном нагревании-охлаждении специальной насадки
• Смесительные – теплообмен в таких устройствах происходит при непосредственном контакте и перемешивании теплоносителей.

Конструкция теплообменника труба в трубе

Теплообменники типа труба в трубе относятся к тепловым аппаратам поверхностного типа.

Как устроен теплообменник типа труба в трубе?

Конструкция его довольно проста:

Чаще всего такой теплообменник состоит из нескольких звеньев, расположенных друг над другом и соединенных между собой. Чертеж теплообменника труба в трубе приводится ниже.

Схема теплообменника

• Каждое звено такого теплообменника представляет собой конструкцию из вставленных друг в друга труб, между которыми и происходит теплообмен.
• Наружная труба имеет больший диаметр и соединена с наружными трубами других звеньев, проложенные внутри нее трубы меньшего диаметра также последовательно соединяются между собой.

• Небольшое поперечное сечение теплообменника позволят добиться высокой скорости движения теплоносителя в трубах, и в межтрубном пространстве.
• Если теплообмена требует значительное количество теплоносителя, в конструкцию теплообменника включается несколько секций, которые объединяются между собой общими коллекторами.

Многосекционный теплообменник

Преимущества теплообменников «труба в трубе»

Несмотря на простоту конструкции труба в трубе теплообменники такого типа являются достаточно популярными.

Обусловлено это прежде всего очевидными преимуществами таких теплообменных устройств:

• Во-первых, теплообменники, сконструированные по принципу «труба в трубе» позволяют обеспечить оптимальную скорость движения теплоносителя путем подбора труб водопровода соответствующего диаметра
• Во-вторых, подобные теплообменники достаточно просты в изготовлении и уходе. Чистка таких теплообменников также достаточно несложна, что обеспечивает существенное продление срока и службы.
• Кроме того, теплообменники «труба в трубе» обладают достаточной универсальностью: в качестве теплоносителя в такой системе может выступать не только жидкость, но и пар.

Недостатки теплообменников «труба в трубе»

К недостаткам теплообменников труба в трубе относятся:

• Значительные габариты
• Высокая стоимость (наружные трубы, не участвующие в теплообмене, а также — трубы для грунтового теплообменника, если таковые включаются в общую конструкцию, стоят довольно дорого)
• Сложность в проектировке (расчет теплообменника труба в труба будет описан ниже)

Впрочем, данные недостатки уравновешиваются указанными выше достоинствами, потому такие теплообменники достаточно широко используются.

Компоненты и технические характеристики

Теплообменники представляют инсталляцию «одна в одну» 2 труб разного диаметра, Внутренняя туба имеет меньший диаметр d и называется «теплообменной», наружная с диаметром D именуется «кожуховой». Изделия производятся в соответствии с ТУ 3612-014-00220302-99. Теплообменные устройства выпускаются производителями в следующих типоразмерах и имеют следующие технические характеристики:

В зависимости от назначения теплообменник подразделяются на нагреватели и холодильники. Объединение отдельных теплообменных устройств производится соединением кожуховых труб калачами и сочленением встык теплообменных труб в проточные тракты. После этого они подключается раздельно к своему контуру технологической системы или отопительной сети.