Теплообменные аппараты типа «труба в трубе»: 3 секрета и эффективное решение

Трубный змеевик – это конструкция, назначением которой считается температурное изменение идущие в середине нее газов или жидкостей. Теплообменные агрегаты могут подогревать и охлаждать потоки, при этом процессы часто сопровождаются испарением, образуется конденсат.

Такие системы предназначаются для теплопередачи между потоками, при этом один из них нагревается, а другой охлаждается. Не имеет значение, какая задача стоит в приоритете – нагрев или охлаждение.

Рабочий принцип теплообменных аппаратов базируется на обмене теплом между 2-мя средами.

Теплообменник труба в трубе

Виды теплообменных агрегатов:

  1. поверхностные. В этом случае тепловые носители находятся по двум сторонам от делящей их стенки через какую и происходит обмен теплом;
  2. смесительные. Конструкция теплообменного аппарата данного типа учитывает непосредственное перемешивание тепловых носителей. Подобные агрегаты продуктивны, чтобы их сделать требуется меньше металла. Минус данных установок состоит в ограниченной сфера применения, так как не всегда разрешается слияние потоков.
  3. регенеративные. Устройство теплообменного аппарата подразумевает нагрев потоков с помощью специнструмента, который переменно нагревается и охлаждается.

Виды теплообменных аппаратов по назначению:

  • нагреватели. Нагрев одного потока выполняется за счёт остывания иного. Эти установки экономны, так как уменьшается необходимость в подведении тепла снаружи;
  • охлаждающие установки (холодильники). Охлаждение потока выполняется с применением специализированного вещества (охлажденной воды, воздуха, пропана). Главным назначением подобных агрегатов считается охлаждение, нагрев спецвещества – это негативное действие.

К промышленным теплообменным аппаратам выдвигается ряд условий:

  1. показатель отдачи тепла материалов должен быть максимально выполнимым;
  2. конструкция должна занимать как можно мало места и тратить минимум материалов и топлива;
  3. чистка теплообменного аппарата должна выполняться без проблем и легко, при этом во время работы конструкция должна быть полностью герметичной и хорошей.

Эти же требования предъявляют и к бытовым теплообменным установкам.

Теплообменник труба в трубе

По особенностям конструкции теплообменные установки бывают следующих разновидностей:

  • трубчатые. Это самый обычный вид теплообменных аппаратов. Выделяются данные устройства невысокой стоимостью, небольшими размерами и большей эффективностью. Конструкции данного типа используются в химической индустрии. Конструкция сделана в форме цилиндра, в который помещен ряд трубок. Корпус цилиндра пустотелый, в нем находится тепловой носитель. Полость с трубками заполняется иным веществом. Такие же теплообменные аппараты применяются как конденсаторы. По трубкам течет в данном варианте охлаждающее вещество, а в полость корпуса поступает пар;
  • «труба в трубе»;
  • пластинчатые. Положительное качество данного типа обменников состоит в небольшом весе и габаритах. Обмениваться теплом могут более 2-ух тепловых носителей. Аппарат может содержать довольно большое количество пластин;
  • спиралевидные. Подобные конструкции состоят из 2-ух листов, сделанных из стали и закрученных в спираль. Листы образовывают клапаны. Тепловой носитель поступает по центру конструкции и проходит вдоль периметра, контактная среда двигается в противоположном направлении. Устройство защищено корпусом, который снимают для очистки;
  • башенные. Основу данного типа обменников составляет распыление нагретой жидкости сверху емкости. Разбрызгиваясь, жидкость теряет часть тепла. Воздушный поток, который проходит снизу конструкции поглощает тепло. Минус устройства — его очень большой размер, который может достигать в высоту 100 м.

Теплообмен может происходить в самых различных с конструктивной точки зрения аппаратах. Во время выбора конструкции опираются на свойства носителя тепла и контактной среды, сферу применения устройства.

Конструкция теплообменного аппарата «труба в трубе»

Трубный змеевик «труба в трубе» применяется в бытовых целях и на промпредприятиях. Конструкция состоит из 2-ух труб разнообразного диаметра, расположенных одна в середине другой.

Жидкость, которую требуется подогреть или охладить, находится в прямом контакте с носителем тепла. Теплообменные трубы располагают вдоль друг друга. Разница в их диаметре позволяет свободно передвигаться тепловому носителю.

Работает трубный змеевик по принципу обмена теплом между контактной жидкостью и носителем тепла.

Теплообменник труба в трубе

Теплообменные агрегаты данного типа комфортны в работе. Их применяют в нефтяной, газовой, химической и пищевой промышленности.

Вызвано это надежностью устройства, герметичностью, удобством обслуживания. Промышленное отопление по описанному выше типу считается идеальным для помещений большого размера.
Аппарат имеет несколько звеньев.

Подача жидкости выполняется с помощью патрубков. Конструкция сделана в форме спирали.

Прямые участки располагают друг над другом постепенно. Внутренний трубопровод соединяется с помощью специализированных дуг. Обвязка теплообменного аппарата выполняется патрубками так, чтобы тепловой носитель мог свободно передвигаться.

Размер и величина определенных секций определяется необходимой мощностью теплообменного аппарата.
Теплообменные аппараты для отапливания очень часто используются в коттеджах. Но трубный змеевик собственноручно изготовить не легко.

Для этого необходимо произвести правильный расчет параметров в техническом плане устройства, что нереально без наличия некоторых знаний. Сборочный процесс агрегата значительно проще, чем его расчеты.

Для самостоятельного изготовления устройства выбирают два отрезка труб разнообразного диаметра. Лучше применять тонкостенные детали, так скорость теплопередачи существенно повысится. Один фактор, действующий на толщину стенок — это давление жидкости.

Важно, чтобы конструкция не деформировалась. Просвет между трубами, помещенными одна в одну должен составлять 1,5 мм – 3 мм с каждой стороны. Длина внутренней трубы должна быть меньше внешней.

На торцах внешней трубы необходимо встроить Т-образные тройники.
Самостоятельное изготовление теплообменных аппаратов лучше делать из медных элементов.

Заменой могут быть бесшовные трубы, но в данном варианте результативность устройства понизится.

Плюсы теплообменных аппаратов «труба в трубе»

Плюсы теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» основываются на конструкционных характеристиках устройства. Перемещение жидкости по агрегату происходит с подходящей для ее нагрева или охлаждения скоростью.

Тепловой носитель и константная жидкость находятся между собой в правильном балансе. Это достигается путем выбора благоприятного диаметра элементов.

Теплообменные аппараты для отапливания обязаны быть спроектированы по всем правилам.
Плюсом агрегата в том, что в нем применяют многообразные вещества.

В качестве контактной среды выступает вода, пар, газ, любые вязкие жидкости.
Устройства не просят особого ухода, их не требуется эксплуатировать. Прочистку теплообменного аппарата выполняют в течение нескольких минут.

Это достигается благодаря тому, что части соединены разъемными фланцами. Конструкцию легко разобрать.

Касается это и ее ремонта. Вышедшая из строя секция легко убирается и заменяется новой либо ремонтируется.

Очистка теплообменного аппарата выполняется не только вручную, но и с помощью специализированных механизмов. Устройство для промывки теплообменных аппаратов собой представляет насосную конструкцию, дающую возможность быстро и хорошо удалять все отложения, скопившиеся в середине трубопровода. Именно так прочищают полностью засорившиеся конструкции.

Для удаления загрязнений применяют специализированный раствор. Средство для чистки хранят и применяют много раз.

Трубный змеевик «труба в трубе»

Теплообменник труба в трубе

(Статья восполнена P. S. (20.10.2019).)
Для нагревания холодной воды (конечно, без смешивания) от отопительной системы применяются теплообменники — рекуператоры, в которых две среды двигаются в собственных полостях, разделенные железной стенкой. .
. Горячая вода системы обогрева, остывая, через стенку нагревает холодную воду в системе горячего водообеспечения.

Из рекуператоров самое большое распространение получили пластинчатые и кожухотрубчатые теплообменные аппараты, которые широко применяются не только в коммунальном хозяйстве, но также и в первую очередь в самых разных промышленных отраслях и энергетики. При этом в качестве обогревающих и нагреваемых сред могут быть очень и очень разные жидкости и газы.
Пластинчатые теплообменные аппараты компактнее и эффектнее «древних советских» кожухотрубчатых рекуператоров, впрочем, последние намного просты в изготовлении и в пару раз доступнее.

А некоторые современные образцы отечественных кожухотрубных теплообменных аппаратов обыгрывают в несколько раз по всем статьям западные пластинчатые аналоги (rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=341).
Трубный змеевик «труба в трубе» – это самый простой вариант кожухотрубного аппарата.
В данной заметке представлен алгоритм и расчет тепла в Excel водо-водяного теплообменного аппарата типа «труба в трубе».

Если греющая и нагреваемая среды — не вода, то некоторые исходники и формулы, примененные в программе, требуется значительно скорректировать!

Водо-водяной трубный змеевик «труба в трубе». Расчет в Excel.

На рисунке, представленном ниже, внутренняя труба считается теплообменной, а внешняя – кожуховой. Греющая вода двигается слева направо и стынет, отдавая тепло через стенку внутренней трубы нагреваемой воде.

Нагреваемая вода двигается с правой стороны налево и нагревается.
С наружной стороны аппарат теплоизолирован.

В расчете дальше условно принято, что тепловая изоляция обеспечивает безоговорочное отсутствие теплопередачи между наружной трубой и внешней средой.
Если внешняя труба не изолируется, то в расчете следует предусмотреть теплопотери окружающему пространству.

Как сделать это, можно увидеть тут.

Теплообменник труба в трубе

Изображеная на рисунке схема движения жидкостей именуется противотоком – нагреваемая вода двигается навстречу греющей. Прямотоком, исходя из этого, будет движение потоков в одном направлении.

Из скриншота программы понятно, что пользователю необходимо заполнить светло-бирюзовые и бледно-зеленые ячейки отправными данными и в светло-жёлтых ячейках считать результаты вычислений.

Теплообменник труба в трубе

Расчет в Excel теплообменного аппарата «труба в трубе» делается по приведенному ниже алгоритму.

i =1 – для греющей воды и внутренней стенки теплообменной трубы
i =2 – для нагреваемой воды и внешней стенки теплообменной трубы
x =1 – при прямотоке

x =2 – при противотоке
9.

Температура в среднем воды
ti =( tiвх + tiвых )/2

10. Температура в среднем поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы в первом приближении
tст1 = tст2 =( t1 + t2 )/2

11. Передаваемая теплопроизводительность
N = G2 * Cp *( t2 вых — t2 вх )

8. Температура греющей воды на выходе

t1вых = t1 вх — N /( G1 * Cp )
12.

Средняя плотность воды
?i =-0,003* ti 2 -0,1511* ti +1003,1

13. Усредненное значение коэффициента кинематической вязкости воды
?

i =0,0178/(1+0,0337* ti +0,000221* ti 2 )/10000
14.

Усредненное значение степени проводимости тепла воды
?i =0,581+0,0012* ti
15.

Усредненное значение показателя Прандтля для воды
Pri =7,5-0,0694* ti
16.

Скорость движения воды во внутренней трубе и в кольцевом пространстве наружной трубы
v1 = G1 /(?* d1 2 /4)/ ?

1
v2 = G2 /(?*( d2 2 — D1 2 )/4)/ ?2
Лучше всего чтобы скорость движения воды пребывала в диапазоне 0,25…2,5 м/с.

Большие значения из диапазона лучше с точки зрения увеличения турбулентности потока и, поэтому, коэффициента отдачи тепла, однако не предпочтительны с точки зрения увеличения сопротивления в плане гидравлики системы, требующего насосы очень высоких мощностей.
17. Число Рейнольдса для греющего и нагреваемого потоков

Re1 = v1 * d1 / ?1
Re2 = v2 *( d2 D1 )/ ?

1
Режим направления воды по трубам должен быть турбулентным, т.е. Re >2300 (еще идеально, если Re >10000 ).

18. Усредненное значение показателя Прандтля для внешней и внутренней поверхностей стенки теплообменной внутренней трубы

Prстi =7,5-0,0694* tстi
19. Показатель Нуссельта со стороны греющей и со стороны нагреваемой воды

Nu1 =0,021* Re1 0,8 * Pr1 0,43 *( Pr1 / Prст1 ) 0,25
Nu2 =0,017* Re2 0,8 * Pr2 0,4 *( Pr2 / Prст2 ) 0,25 *( d2 / D1 ) 0,18
20. Показатель отдачи тепла от греющей воды стенке и от стенки нагреваемой воде

?1 = Nu1 * ?1 / d1

?2 = Nu2 * ?2 /( d2 — D1 )

21. Коэффициент передачи тепла
K =1/(1/ ?

1 +(( D 1 — d 1 )/2)/ ?ст -1/ ?2 )

22. Самый большой температурный напор

Если x =1 (прямоток), то
?

tmax = t1вх t2вх
Если x =2 (противоток) и t1вх t2вых > t1вых t2вх , то
?tmax = t1вх t2вых
Если x =2 (противоток) и t1вх t2вых t1вых t2вх , то

?tmax = t1вых t2вх
23.

Очень маленький температурный напор
Если x =1 (прямоток), то

Лепестковый теплообменник на дымовую трубу

?

tmin = t1вых t2вых
Если x =2 (противоток) и t1вх t2вых t1вых t2вх , то
?

tmin = t1вх t2вых
Если x =2 (противоток) и t1вх t2вых > t1вых t2вх , то
?

tmin = t1вых t2вх
24. Среднелогарифмический температурный напор
?

tср =( ?tmax ?tmin )/ln( ?

tmax / ?tmin )

25. Плотность потока тепла
q = K * ?

tср
10*. Теперь следует вернуться к пункту 10 и определить средние температуры поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы в другом приближении по новым формулам

tст1 = t1 — q / ?1
tст2 = t2 + q / ?

2
. С новыми значениями температур поверхностей стенки необходимо по-новому провести расчеты по пунктам 18-21 и 25 и снова сосчитать значения tст1 и tст2 в третьем приближении…
В представленной программе расчет в Excel делается 6 раз.

Для точности нужной в работе в большинстве случаев бывает нужно только выполнить 2 или 3 приближения.
26. Поверхностную площадь нагрева

F = N / q
27. Расчетная длина нагревателя
L = F /(?

* d1 )
28.

Диаметры присоединительных патрубков
dпi =(3600* Gi /(?* vmax * ?

i )) 0,5 /30
В расчете самая большая скорость воды vmax принята равной 1,8 м/c.

Если понадобится ее можно расширить до 2,5 м/с или принять равной скорости движения воды по теплообменному аппарату.
На этом расчет тепла в Excel теплообменного аппарата «труба в трубе» можно считать законченным. Гидравлический расчет поможет выполнить данная статья на блоге.

Отложения, образовывающиеся во время эксплуатации на поверхности стенки внутренней теплообменной трубы, значительно оказывают влияние на коэффициент передачи тепла и могут на протяжении определенного времени в 1,5-2 раза уменьшить рабочая эффективность любого теплообменного аппарата. Рассмотренный расчет в Excel это не берет в учет.

Заключение.

Посмотрите маленькое видео о работе в представленной программе, которое поможет быстрее понять логику алгоритма и некоторых штатных рабочих приемов в Excel.
Теперь, считая трубный змеевик «труба в трубе», вы, дорогие читатели, избавлены от рутинных ручных расчетов, и у вас будет побольше времени на техническое творчество.

Прошу уважающих авторский труд скачивать файл с программой после подписки на анонсы статей в блоке ниже статьи или сверху любой страницы блога.
Ссылка на скачивание файла: teploobmennik-truba-v-trube (xls 111KB)

P. S. (20.10.2019)

Решил попробовать увеличить точность вычислений и занялся переработкой алгоритма. В конце концов в новый вариант программы внесены следующие изменения:

1. В начальных данных добавился очередной параметр – водное давление ( Pi ). Хотя весомого влияния на теплофизические параметры воды давление не оказывает, но всё таки…

2. Температура в среднем воды в трубах ( ti ) вычисляется по уточненному алгоритму.

Для потока, в котором температура воды меняется меньше, она определяется как среднеарифметическая: ti =( tiвх + tiвых )/2. Для потока, в котором температура от входа до выхода меняется больше, температура в среднем определяется как сумма или разница среднеарифметической температуры иного потока и среднелогарифмического напора: tj = ti ± ?tср .
3.

Теплофизические параметры воды – плотность ( ?i ), показатель кинематической вязкости ( ?i ), показатель теплопроводимости ( ?i ), показатель Прандтля ( Pri ), изменяющиеся от температуры и давления, теперь определяются при помощи пользовательских функций Полковова Вячеслава Леонидовича с более максимальной точностью.
4. Попытался увеличить диапазон использования программы.

К турбулентному режиму ( Re >10000) добавил переходной режим направления (2300 Re Nu ), необходимый для определения коэффициента отдачи тепла ( ? ), вычисляется по приведенным ниже формулам, которые были подобраны после продолжительного и подробного анализа существующих критериальных зависимостей, предложенных Михеевым М.А., Исаченко В.П., Кутателадзе С.С., Петуховым Б.С., В. Гниелински.

Так как в расчетах совсем не принимается во внимание шероховатость поверхностей труб и степень их загрязненности, то предпочтение было отдано выражениям, которые предоставляют при прочих равных меньшие значения показателя Нуссельта.
Для водного потока в круглом сечении внутренней трубы:

К01 =-0,002*( Re1 /1000) 4 +0,0633*( Re1 /1000) 3 -0,854*( Re1 /1000) 2 +8,7529*( Re1 /1000) -12,639
Для водного потока в кольцевом сечении межтрубного пространства:

Nu’2 =4*( Pr2 / Pr ст2 ) 0,25 /при Re =2300/
Nu»2 =0,017*10000 0,8 * Pr2 0,4 *( Pr2 / Prст2 ) 0,25 *( d2 / D1 ) 0,18 /при Re =10000/
Определяющим размером для кругового сечения считается диаметр d1 , для кольцевого сечения – эквивалентный диаметр dэкв = d2 — D1 .

Определяющая температура – температура в среднем потока ti .
5. Расчет передачи тепла сделан по формулам для цилиндрической стенки без упрощений, примененных раньше, где применялись зависимости для плоской стенки.

Линейный коэффициент передачи тепла ( KL ) вычисляется по формуле:
Линейная плотность потока тепла ( qL ):

6. Расчетная длина нагревателя ( L ):

Температуры поверхностей стенок ( tстi ), как и раньше, определяются шестью итерациями, чего вполне достаточно для оснащения полной точности вычислений.

Теплообменник труба в трубе

4-ре важных замечания:

1. Во время проектирования теплообменных аппаратов переходного режима направления жидкостей следует, все же, стремиться остерегаться из-за причины невысокого значения коэффициента отдачи тепла ( ?i ) и существенной неточности существующих методик расчетов.
2. По данным открытых источников расхождение экспериментальных результатов и расчетов по примененным в новой версии программы формулам находится в очень широких пределах ±20%.
3. На скриншотах в ключевой статье и в P. S. показаны варианты расчетов с похожими отправными данными.

Расчетная длина нагревателя, полученная по старой программе, на 25% меньше, чем по обновившейся версии! Обусловлено это первым делом тем, что для потока в кольцевом сечении при переходном режиме была не очень правомерно использована формула для турбулентного направления.

4. Программа тестировалась на примере задачи 12-2 из Задачника по передаче тепла (Краснощеков Е.А., Сукомел А.С., 1980, стр. 219-222). Расхождение результатов — расчетных длин — 1,2%.

При этом в Задачнике расчет сделан по простым формулам и без итераций.
Ссылка на скачивание файла с обновившейся программой:

Статьи с близкой стилистикой

Отзывы

53 комментария на «Трубный змеевик «труба в трубе»»

    Александр 29 Фев 2016 00:06

Александр, большое благодарю за Ваши расчетные программы — очень, довольно удобны и помогают.
Хорошо.

Но к большому сожалению такие обычные схемы теплопередачи не имеют использования на практике в теплообменниках. Применяются многотрубные или аппараты со спирале-витыми одиночными трубами или в пучках.
Да, этот расчет не для серьезного «промышленного проектирования», а для быстрой оценки возможностей обычных теплообменных аппаратов в единичном «кустарном производстве», в бытовых условиях и для студентов.

Расчет новых совершенных промышленных теплообменников — неширокая тема, требующая часто индивидуальных решений.
Хорошо бы оценить аналогичный способ подогрева , однако уже воздуха с улицы от батареи магистрального отопления. Хочется оценить зависимость потока воздуха от отдачи тепла батареи и какое количество времени должен работать вентилятор.

В настоящий момент у большинства стоят ПВХ окна и лишний жар — просто бич для здоровья. Разумеется можно правильно проссчитать отопительные приборы , однако если уже стоят.

Совсем будет превосходно получить от вас советы о самой лучшей конструкции теплообменного аппарата для смешивания 2-ух потоков — уличного и комнатного ( циркулирующего ) потоков. чтобы не очень воздух в комнату впускать. Циркулирующий поток комнатного воздуха должен быть в 3-4 раза больше уличного потока. как вот лучше обеспечить эффективное перемешивание потоков ? Необходим ли тепловой аккумулятор в виде ребристой решётки ?
Думал о совместной работе электрокаллорифера и батареи ЦО для обогрева уличного входящего потока.

Желал бы от вас услышать критику в собственный адрес. может где то не додумал чего. В таблице заложен закономерный контроль ввода данных. Похоже , если применить аэросмеситель потоков , то в сезон более жаркого отопления можно вообще наверняка не включать электрокалорифер.

Вот такая вышла таблица. https://yadi.sk/i/U56YLM2PpnzMN
Кстати , благодарю , поднаучился у вас некоторым хитрым приёмам работы в EXCEL.
А настолько хорошо охлаждать воздух водой ? Имеются такие кондиционеры с водяным охлаждением , увлажнением и воздушной очисткой от пыли.

Потому что в самую жару и влажность воздуха выше. Нашёл таблицу охлаждения таким способом.

А как будет меняться при охлаждении влажность воздуха ? А если будет достигнут предел влаги , то для уменьшения нужно будет снова воздух горячим усугублять в комнаты . без охлаждения ? Таблица. https://yadi.sk/i/zc_dKWbqpeUaq
Не пойму, Николай, для чего применять дорогой в работе ЭЛЕКТРОкалорифер, если у Вас излишек тепла от отопительных систем?

Или Вы так нашли самое недорогое решение по исправлению ошибок, допущенных во время проектирования и строительстве.
Воздух водой охлаждать хорошо ровно на столько — на сколько хорошо воздух водой подогревать (практически все системы обогрева строений). Не понял «таблицу по охлаждению».

Что за температуры она показывает?
Излишек тепла бывает только в морозы -20С. -25С. просто духота. а потом начинается экономия источников энергии.

Не очень согласен на счёт сравнение охлаждения и нагревания водой воздуха в этом случае только потому , что при нагревании регулярно поступают каллории , а при охлаждении ( кстати уточняю — в аппарате что я видел на просторах интернета применяется закрытый оборот маленького объёма воды которую распыляют на фильтр-решётку , очищают. и как бы нет никакой фреоновой системы , а иначе для чего что то выдумывать новое ) таким способом вода забирает тепло , но скорее накапливает его и не так хорошо рассеивает тем более в жару. исключительно за счёт испарения.
А в таблице , я так понял , указаны температуры уже охлаждённого воздуха , которые можно добиться при определенной уличной температуре и поэтому при конкретной воздушной влажности.

Вот я и думаю , что в сезон наиболее жаркого отопления не стоит вообще включать калорифер. Но в другие периоды хорошо бы.

Не в сезон отопления ( осенняя пора , весна ) , когда температура не ниже -5С. 15С. калорифер то что нужно.

А его большая цена зависит от объёмов пропускаемого воздуха. если скромно и правильно , то не думаю что разорительно будет. Разумеется за удобство необходимо и оплачивать.

Я вот сравниваю. когда у нас стояли рамы из древесины со щелями. жизненной энергии было больше. Кстати необходимо вспомнить опыты Чижевского А.Л. снижение заряда ионов O тоже даром не проходит. Он ставил навык на здоровых мышах в герметичной камере подавая туда отфильтрованный воздух через толстый слой ваты.

Итог — смерть по прошествии двух недель от нервного истощения.
Вот этот прибор я имел ввиду. не климатический прибор — мойщик воздуха , но тоже охладитель. http://www.venta.ru/airwashing/

В общем я хотел выяснить на сколько хорошо охлаждать воздух за счёт испарения воды. а не движением воды по замкнутому контуру. А основное как долго будет сохраняться охлаждающий эффект , при возможном росте воздушной влажности. Хотя пишут , что не растёт влажность и о гигрометрах можно не вспоминать. но исчезновение происходит.

Градирню случалось считать и использовать, однако в ней вода охлаждалась продувкой воздуха (воздух, исходя из этого, нагревался и выбрасывался). На вопрос — на сколько хорошо? — я не знаю как отвечать. Отвечу, как задали вопрос: хорошо!

Сложно что-то толковое написать Вам, не зная о чем говорится — о жилплощади, доме, цехе, магазине.
Если жара у Вас в морозы, то значит неверно настроен тепловой узел — чрезмерно крутой график температуры носителя тепла.

И нужно убирать причину, а не бороться с результатами.
Если охлаждать воду в градирне не в жаркие периоды , то здесь без сомнения. Речь шла о жилплощади , был бы магазин — был бы и климатический прибор. без вопросов.

Разумеется легче правильно подобрать отопительный прибор , но график отопления не я составляю. И источники энергии не я экономлю. Так что борьба больше не с результатами , а с мудрецами-чиновниками.

Да и вообще вне сезон отопления тоже нужно вентилировать без холодных сквозняков. И здесь абсолютно не нужно гонять сотнями кубометры , достаточно обеспечить минимум обмена воздуха.

Это лучше чем плотно закрытые окна или их частое открытие-закрытие. Для чего эта суматоха , если можно все поручить автоматике.

Мне понравилась идея с промывкой воздуха. Живой воздух не выдаст ни один климатический прибор. А пыли плохо много стало в воздухе и машин много на дорогах. исходя из этого и смога тоже.

Летом , стоит только открыть окна на остекленном балконе — все подоконники покрываются через пару дней слоем земельно-песчаной пыли. Так что я уверен не одна лишь пыльца с цветов виновата в аллергической реакции.

Да, идея промывки воздуха водой, я думаю, примечательна и перспективна. Собирался приобрести пылесос, работающий по похожей схеме.

Но массово доступные модели, возникшие перед началом «нулевых», из-за чего то пропали с прилавков магазинов.
Ну и хорошо что не купили. ) Воздух необходимо очищать круглые сутки. а неоднократно на протяжении недели. Пыль летит и от тряпок и с улицы.

Приобретайте мойку воздуха. Или соорудите своими силами. конструкция то примитивная как правило. Фонтан — тоже хорошая замена мойке воздуха.

Вот интересно , чтобы подогреть ( или охладить ) определённый объём воздуха с Т1 до Т2 ( и наоборот с Т2 до Т1 ) , необходимо потратить одну и туже мощность нагревателя ( охладителя ). Либо есть некоторая разница ? Можно ли проссчитать мощность кондиционера по формуле теплового вентилятора ?
Если судить по свойствам устройств ( теплопушка и климатический прибор ) . КПД у них разнообразные. Теплопушка потребляет. пускай 3 кВт и отдаёт приблизительно так же.

А климатический прибор потребляет 2,8 кВт , а забирает 5,275 кВт.
В общем то КПД на расчёт мощности посодействовать не должен. это критерий продуктивности всё таки.
Чтобы подогреть (или охладить) определённый объём воздуха В ИЗОЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ с Т1 до Т2 (и наоборот с Т2 до Т1), необходимо потратить не МОЩНОСТЬ нагревателя (охладителя), а все то же самое Кол-во ЭНЕРГИИ подать или забрать (при отсутствии потерь, т.е.

КПД=1)! Мощность определяет лишь время данного процесса.

Благодарю Александр ! Да , в Джоулях более правильно. Значит необходимо не бежать за Мощностями , а совершенствовать тепловую изоляцию. как и в случае с электрическим отоплением.

А метры квадратные предела охлаждения , тоже маркетинговая уловка.
У кондиционеров скорее главный предел находится на улице , т.е. предельная температура окружающей среды при которой нарушается отдача тепла.

И он не зависит от мощности.
хочу приобрести программу расчета водоподогревателя туба в трубе
Хотел быстро подумать ориентировочную длину Т.О. при следующих параметрах(охладть): Один контур 600С а на выходе 40-50С.

А другой контру при входе 10С, на выходе уже сколько выйдет( но лучше всего тоже дойти до 600С). ДЛина необходима была.

Расчет не предоставил результаты. Что я не так сделал?

Представленный в статье расчет проводится для воды при маленьких избыточных давлениях. При средней температуре воды в любом из контуров выше
+108C показатель Прандтля для воды, вычисляемый по эмпирической формуле, становится негативным, чего не должно быть. А дальше в другой эмпирической формуле для показателя Нуссельта это отрицательное число Excel должен построить в дробную степень, чего по законам математики делать нельзя.

Еще раз: расчет предназначается для ВОДЫ со средней температурой не выше +108С. Для остальных жидкостей при остальных температурах обязаны быть применены иные формулы для абсолютно всех показателей, вязкости и теплопроводимости.

Александр, при подобной же схеме компоновки прямотока но применение в качестве нагревателя электро нагревательный элемент трубчатого типа. Расчет остается прежним?

Говоря иначе мы просто приравниваем первую часть формулы к константе температуры.
Дмитрий, я не понял Ваш вопрос. Напишите подробно.

Я имел в виду конструкцию прямоточного бойлера.
С той лишь разницей, что в вашем случае тепло подается от носителя тепла во внутреннем кожухе обстановке заключенной между внутренним и внешним кожухами. А в моем вопросе я имел в виду когда внутренний конструкцию заменяет электротэн и среда нагревается от накала спирали.

Другими словами расчет площади касания электротэна.
Так как величина нагрева трубчатого нагревателя неизменная да и температура намного выше.
Нет, Дмитрий, для вашего случая этот расчет не годится.

Кол-во энергии тепла, идущей от нихрома через наполнитель и стенку трубки трубчатого нагревателя зависит от показателей среды, в которую нагревательный элемент трубчатого типа помещен. Температура поверхности с наружной стороны трубки трубчатого нагревателя — величина совсем не неизменная!

В вашем случае можно создать несложный расчет по равенству мощностей подводимой и отводимой.
Смотрите расчеты проточного бытового электро водонагревателя.
У вас имеются такие варианты расчетов или можно заказать подобный расчет?

Смысл расчета детально изложен с примером у меня тут.
По желанию, можете заказать подобный расчет.

Отправьте более детальное описание того, что мастерите.
Добрый день! Александр, большое Вам благодарю за проделанную Вами работу.

У меня есть вопрос по условию Прандтля. Как я понимаю, Вы взяли приближенную формулу для воды.

Для стенки применяете ее же. На сколько это правильно и правильно?
Да, показатель Прандтля считается в программе по приближенной формуле более-менее справедливой для диапазона температуры воды 40 — 80 градусов по Цельсию («с натяжкой»: 20 — 100).

Следует, разумеется, заменить её на более точную /программа была написана еще в «доинтернетовскую эру» при нехватке справочной информации/.
Что же касается вопроса — почему такая же формула применяется для стенки?

Не для стенки. Показатель Прандтля — показатель подобия в процессе теплопередачи газов и жидкостей.

В нашем случае среда одна — вода. Точная формулировка — не «число Прандтля для стенки», а «показатель Прандтля для воды при температуре стенки . градусов».
Благодарю вас за объяснение.

В знак благодарности, высылаю формулу для Excel для вычисления Прандтля для воды 0-200 С (состоит из 2-ух формул и намного точнее вычисляет показатель) может пригодится кому-то еще.

Принцип работы кожухотрубного теплообменника

С3 — ячейка с температурой. Если Вас не осложнит, подскажите, на сколько выделяются расчеты для теплообменного аппарата труба в трубе в трубе, где греющая жидкость проходит в самом большем и наименьшем диаметре, а нагреваемая, между ними. может у Вас есть ссылка, где можно что-то почитать об этом расчете.

Благодарю вас!
Благодарю за аппроксимирующую таблицу формулу.
По вопросу другой схемы теплообменного аппарата:
все формулы те же, только теплообмен идет через 2 стенки.

Необходимо задать новый список начальных данных, написать уравнения теплового баланса с новыми граничными условиями и решить их.
Посмотрите книгу А.И. Пеховича и В.М.

Жидких Расчеты теплового режима твёрдых тел. Там есть ответы на все вопросы, но разобраться и понять абсолютно не просто.

Александр, могли бы ли Вы создать аналогичную программу с другими начальными условиями? Если у вас имеется такая возможность и желание, договорится о деталях можно по почте.

Создать такую программу — это несомненно достижение. Обычная и максимально удобная программа для абсолютно всех, кто работает в области теплотехники и теплоснабжения, а еще студентов, инженеров и научных сотрудников.

Невысокий поклон Вам Александр Васильевич!
Благодарю за хорошую оценку моего труда, Гасан Басирович.
Благодарю за калькулятор, тока не понял как сделать греющюю воду с наружной стороны, а нагреваемую во внутренней трубе?

Не нужно делать греющую воду с наружной стороны.
Благодарю, довольно удобно пользоваться программой.

А почему не стоит греющюю воду с наружной стороны, а нагреваемую во внутренней трубе?
Температура в среднем греющей воды больше, чем температура в среднем нагреваемой. Поток тепла потерь через наружную трубу в пространство вокруг при прочих равных зависит от температурные разницы поверхности с наружной стороны теплообменного аппарата и температуры воздуха.

В каком случае теплопотери будут больше?
Расчет теплообменного аппарата для охлаждения битума можно заказать?
Я не занимаюсь в настоящий момент этой темой.

Александр, а можно заказать расчет схожий на ваш экселевский, но когда неизвестны некоторые входные данные? У нас необходимо подогревать водный раствор с солью во время эндотермической реакции.

Охладительная мощность известна. Поможете?

Сергей, отправьте исходники и условия задачи. Тогда станет понятнее — смогу помочь либо нет.

Добрый день, Александр! В формуле 20 обозначение альфа холодной воды неужели разница диаметров между внутренней и внешней трубами не следует разделять надвое? Ведь расстояние между внутренней и внешней трубами вдвое меньше разности их диаметров.

Если это на самом деле так, то показатель отдачи тепла альфа 2 должен удаваться вдвое больше, чем отмечено в формуле 20. То же самое в формуле 17 для числа Рейнольдса 2. Пожалуйста, ответьте.

Я в настоящий момент делаю срочные расчеты и мне нельзя прогадать. Заблаговременно благодарю. Вячеслав.

26.06.19.
Более того, формула 21 коэффициента передачи тепла приведена как для плоской стенки, но ведь в реальности там цилиндрическая геометрия.

В знаменатель формулы для цилиндрической геометрии входит логарифм отношения диаметров и произведения коэффициентов отдачи тепла на подходящий диаметр.
Жду ответа. Вячеслав.

26.06.19.
По формулам 17 и 20: не следует разделять.

Это эквивалентный диаметр кольцевого сечения dэ=d2-D1.

Трубный змеевик «труба в трубе»

Трубный змеевик «труба в трубе», обозначаемый маркировкой «ТТ», – теплообменник, который состоит из 2-ух труб разнообразного диаметра, встроенных одна в одну. Одна труба с меньшим диаметром помещается и раскрепляется в трубе большего размера. В результате такой компоновки образуется 1-й канал в узком трубопроводе и 2-й – концентрического сечения.

Во время работы одна из сред течет по внутренней трубе, иная двигается по кольцевому пространству и защищена с наружной стороны трубчатым кожухом.

Теплообменник труба в трубе

Теплообменные аппараты дают возможность делать нагрев или охлаждение отделываемого продукта, горячей воды или пара за счёт передачи или отбора тепла между 2-мя перекачиваемыми агентами. В процессе прокачки не происходит смешивания сред (кроме конструкции смесителя), также любой из них изолирован от находящейся вокруг атмосферы.

Теплообменник труба в трубе

Как вид теплового оборудования ТТ выделяются несложным функционалом и надежны в работе. Благодаря данным качествам, все вместе с «демократической» стоимостью изделий, они стали широко распространены в теплотехнике.

За возможность самостоятельного изготовления обычных сварных конструкций и неприхотливость в обслуживании они пользуются признанием среди «эксплуатационщиков» систем теплоснабжения.

Элементы и технические специфики

Теплообменные аппараты представляют инсталляцию «одна в одну» 2 труб разнообразного диаметра, Внутренняя туба имеет меньший диаметр d и именуется «теплообменной», внешняя с диаметром D называется «кожуховой». Изделия производятся в согласии с ТУ 3612-014-00220302-99. Теплообменные устройства выпускаются изготовителями в следующих типоразмерах и имеют следующие технические специфики:

Теплообменник труба в трубе

В зависимости от назначения трубный змеевик делятся на нагреватели и холодильники.
Объединение некоторых теплообменных устройств выполняется соединением кожуховых труб калачами и сочленением встык теплообменных труб в проточные тракты. Потом они подсоединяется по отдельности к собственному контуру технологичной системы или отопительной сети.

Минус от «недорогого плюсы» аппарата: как его убрать?

Впрочем, отмечая дешевизну теплообменного аппарата как абсолютное превосходство, необходимо помнить об «тыльной стороне медали». Обычные конструкции теплообменных аппаратов уступают достаточно не дешевым аналогам по теплотехническим свойствам. Достаточно сопоставить ТТ с другими кожухотрубными аппаратам, малобюджетной вариацией которых, говоря проще, он считается.

Как говорит мудрость: «Если в одном месте добавилось, то в ином убавится».
В этом случае конструкционная слабость «труба в трубе» проявилось в недостаточной поверхностной площади теплопередачи гладких труб, что уменьшает использование агента в паре «газ-газ»/«газ-жидкость».

При сниженных установочных затратах использование подобных аппаратов повышает затраты во время эксплуатации теплового оборудования.
Однако есть ряд предупредительных мер и конструктивных доработок действие которых, если не ликвидирует полостью, то существенно нивелирует указанный минус.

Они особенно интенсифицируют отдачу тепла в системах, прокачивающих «жидкость-жидкость», ощутимо снижая цена на единицу поверхности процесса:
• выбор носителя тепла с высокой удельной теплоемкостью;
• применение противотока агентов (прокачки потоков во встречных направлениях);
• использование насосов/компрессоров вместе с конвекцией для перевозки носителя тепла со скоростью до трех метров/c;
• увеличение межтрубного кольцевого пространства в изделиях до 20–30 мм:
• локализация ребристых и ошипованных труб увеличенной площади касания с носителем тепла;
• применение реверсирования потоков для периодической чистки от грязи кольцевого пространства и теплообменных труб.

Какой тепловой носитель применять в агрегате?

Если тепловой носитель не считается продуктом переработки, а выбор его определенно не предполагается технологическим процессом, используются разные жидкие и газообразные агенты. В адаптированных к конкретному носителю системах ГВС или парогазового отопления с оборудованием совмещаются следующие тепловые носители.

Они размещены в порядке убывания частоты использования в агрегатах данного вида:
• вода как тепловой носитель с невысокой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью 4,2 кДж/кг * °С прекрасно подходит под этот тип тепловых аппаратов;
• пар перегретый обладает высоким удельным теплосодержанием, в случае охлаждения до 100°С и переходе в иное агрегатное состояние выделяет 2260 кДж/кг высвобождаемой энергии (спрятанная теплота конденсации);
• топочные газы появляются в результате сжигания твёрдого или газообразного топлива, просят больших поверхностей отдачи тепла, благодаря этому применение в этом типе теплообменных аппаратов агента не очень хорошо при рециркуляции;
• высококипящие промышленные тепловые носители с температурой кипения до 420°С и «незамерзайки» (антифриз, этиленгликоль, глицерин, органические и минеральные масла) имеют высокую отдачу тепла, однако некоторые просят внеочередных затрат на прокачку в гидравлическом тракте из-за причины очень высокой вязкости;
• теплообменники часто заправляют дифинольной смесью на основе 26,5% дифинила и 73,5% одноимённого спирта, она применяется в 40% технологических установок и представляет прозрачную жидкость нестандартного янтарного цвета с высокой теплоемкостью.
В системах отопления вязкость носителя тепла считается часто важным критерием в пользу выбора того либо другого теплоносителя. Ввиду значительных расходов на дополнительную установку компрессоров и насосного оборудования, большой цены используемой электрической энергии на прокачку агента данная статья затрат значительно оказывает влияние на тарифы за отопление.

Благодаря этому берутся во внимание не только конструктивные возможности тепловых агрегатов по применению того либо другого агента в, но и подсчитывается рабочая эффективность теплосети. Особенно на это внимание обращают при устройстве местных тепловых пунктов (ИТП) приватных домовладений и теплогенерирующих установок многоквартирных домов для жилья (МКД).

Варианты изготовления изделий

Современные аппараты производятся на очень технологичном оборудовании с применением автоматических высокоточных линий сварки. В процессе изготовления применяется очень качественная сталь разных сортаментов.

Теплообменник труба в трубе

Она имеет хорошую стойкость к реагентам и агрессивному действию среды работы. Сложный тех. процесс учитывает применение в конструкции современных материалов и элементов.
Есть исполнение изделий «У» для умеренного и «Т», которое предназначено для эксплуатации в климате тропиков.

Все подряд ТТ могут размещаться в зонах с 7-ми балльной (по 12-ти балльной шкале) сейсмичностью. Вся территория РФ, кроме 3 регионов, находится в зоне умеренной сейсмичности, не превышающей данных значений. В зависимости от типа аппарата назначенный рабочий срок устройств может составлять от 5 до 12 лет.

Теплообменные гаджеты выпускаются в таких вариантах выполнения:
1. с приварными на изделии двойниками;
2. со снимающимися двойниками агрегата.

Типы аппаратов ТТ

По типам теплообменные аппараты разделяют на:
ТТОН – однополочные неразборные. Есть исполнение с приварными двойниками. Оно предназначается для работы в обстановке, не дающей отложений в концентрическом пространстве и в середине теплообменных труб.

Стало быть, они совместимы с чистыми носителем тепла и отделываемой средой. В устройствах со снимающимся двойником операция чистки предусматривается.

ТТОР – однополочные разборные, предназначаются для перевозки и подогрева сильно загрязнившихся сред. Работают в очистных установках канализационных вод с расходом жидкого агента до 60 т/час, паровом подогревателе сдержанно загрязненного продукта.

Конструкцией рассчитано температурное удлинение теплообменных труб при температуре до 150°С.
ТТМ – многопоточные разборные используются для конвективного теплопередачи, конденсации или испарения рабочих сред. Незаменимы в условиях работы, отягченных очень высокой вязкостью.

Применяются в установках с большой пропускной способностью до 300 т/час. С целью интенсификации теплопередачи применяются трубы с продольными ребрами или ошипованные магистрали из труб.

ТТРМ – малопоточные разборные незаменимы в системах с относительно небольшим расходом агента от 100 до 15000 кг в трубном пространстве. Используются в лабораторных и пилотных установках (маслоохладителях, мазутоподогревателях).

Применяются процессы конденсации/испарения в концентрическом пространстве.

Пример расшифровки маркировки теплообменного аппарата

К примеру, аббревиатура изделия ТТОР-159/219-6,?,0/9-Г-М2-Т расшифровывается:
• трубный змеевик вид ТТ однопоточный, разборный;
• диаметр теплообменной трубы/кожуха 159/219 мм;
• относительное внутреннее/ внешнее давление теплообменной трубы 6,?,0 Мпа;

Кожухотрубный теплообменник геотермального теплового насоса

• гладкая (Г) поверхность теплообменной трубы;
• материал элементов M2 (cталь);

Чем интересны аппараты?

ТТ обладают рядом конкурентных положительных качеств, которые отсутствуют у заменителей:
• аналогичная конструкция не имеет ограничений по типу носителя тепла и отделываемого продукта,
• в случае неполадки проблематичный участок быстро убирается и заменяется при помощи наращивания новых секций,

Труба в трубе

• высококачественная чистка труб может выполняться промывкой без разборки практичных узлов.

Где применяются теплообменные аппараты ТТ?

Область использования теплообменных аппаратов распространяется на промышленность и теплоэнергетику, перевозку продукта в разном агрегатном состоянии. Конструкции ТТ используются в системах ГВС, промышленности связанной с добычей нефти и газа, установках чистки осадочных вод.

Без них просто не обойтись в пищевой промышленности: виноделии и производстве продуктов из молока.

Теплообменники типа -«труба в трубе»

Теплообменники «труба в трубе» применяют основным об­разом для охлаждения или нагревания в системе жидкость-жидкость, когда затраты тепловых носителей невелики и последние не меняют собственное­го агрегатного состояния. Иногда такие теплообменные аппараты используют при большом давлении для жидких и газообразных сред, к примеру, в качестве конденсаторов в производстве метанола, нашатырного спирта и др. Так­же их применяют для загрязнившихся коксообразующими веществами и мехпримесями тепловых носителей, в которых обеспечивает­ся хороший теплообмен за счёт высоких скоростей и турбулентности потоков в трубном и межтрубном пространствах.

Большие скорости и турбулентность потока делают меньше возможность отложения на стен­ках труб древесного угля или других образований.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.49. Трубный змеевик типа «труба в трубе»: а — весь вид; б — вариант жёсткого крепления труб; в — вариант крепления труб с компенсирующим устройством

Если сравнивать с кожухотрубчатыми теплообменные аппараты «труба в трубе» имеют меньшее гидравлическое сопротивление межтрубного про­странства. Но при равных теплообменных характеристиках они ме­нее компактные и более металлоемки, чем кожу-хотрубчатые.
Теплообменные аппараты «тру­ба в трубе» могут быть разборными или нераз­борными, одно- и много­поточными.

Однопоточный нераз­борный трубный змеевик (рис. 2.49) состоит из от­дельных звеньев, в любой из них входят трубы внешняя (или проводимости тепла-вая) 1 и внутренняя (или теплообменная) 2. Наруж­ная труба 2-мя привар­ными кольцами связана с внутренней трубой 2 в зве­но.

Звенья, со своей стороны, собраны в вертикальный Ряд и составляют тепло-обменную секцию. При этом внутренние трубы соединены между собой коленами 3, а внешние — штуцерами 4 на фланцах или сваркой. Звенья закреплены скобками на каркасе из металла 5.

Легко видеть, что неразборные теплообменные аппараты являются кон­струкцией жёсткого типа, благодаря этому при разности температур более 70 °С их не применяют. При большей разности температур труб, а еще если понадобится механической чистки межтрубного пространства при­меняют теплообменные аппараты с компенсирующим устройством на наружной трубе. В данном варианте кольцевую щель между трубами с одной стороны плотно варят, а со второй — уплотняют сальником 6.

Однопоточные неразборные теплообменные аппараты производят из труб длиной 3. 12 м с диаметром внутренних труб 25. 159 мм и наружных исходя из этого 48. 219 мм на относительное давление для наружных труб до 6,4 МПа и для внутренних до 16 МПа.

В разборных конструкциях теплообменных аппаратов обеспечивается компенсация деформирований теплообменных труб. На рис.

2.50 показа­на конструкция разборного многопоточного теплообменного аппарата «труба в трубе», конструктивно напоминающего кожухотрубчатый тепло­обменник типа ТУ.
Аппарат состоит из кожуховых труб 5, развальцованных в 2-ух трубных решётках: средней 4 и правой 7. В середине кожуховых труб раз­мещены теплообменные трубы 6, один конец которых жестко связан с левой трубной решёткой 2, а другой — может передвигаться.

Сво­бодные концы теплообменных труб попарно соединены коленами 8 и закрытые камерой 9. Для распределения потока носителя тепла по теплообменным трубам служит распределительная камера 1, а для распределения носителя тепла в межтрубном пространстве — рас­пределительная камера 3. Пластинами 11 кожуховые трубы жестко связаны с опорами 10.

Трубный змеевик имеет два хода по внутренним трубам и два по на­ружным. Узлы соединения теплообменных труб с трубной решёткой (узел I) и с коленами (узел II) уплотнены за счёт прижима и деформа­ции полушаровых ниппелей в конусообразных гнездах.
Такие аппараты как правило будут работать с загрязненными тепловыми носителями, так как поверхность внутри теплообменных труб можно подвер­гать механической очистке.

Так как возможность температурных удлинений кожуховых труб из-за жёсткого соединения их с опорами ] ограниченна, температурный перепад входа и выхода среды, текущей по кольцевому зазору, не должен быть больше 150 "С.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.50. Разборный двухпоточный трубный змеевик типа «труба в трубе»

Погружные аппараты
Характерной особенностью аппаратов данного типа считается наличие емкости-ящика, в которую погружены теплообменные трубы.

В ящике находится охлаждающая среда, к примеру вода. Аппараты данного типа ис­пользуют в качестве холодильников или конденсаторов-холодильников.

Отличают змеевиковые и секционные аппараты. Значительное устройство однопоточного погружного конденсатора-холодильника показано на рис. 2.51.

Теплообменная поверхность состоит из труб, со-
единенных с помощью сварки или на фланцах; переход из одной трубы в иную сделан с помощью двойников. Охлаждаемый поток по­стало быть проходит трубы, находящиеся в данном горизонтальном Ряду, после этого перехо­дит в трубы второго ряда и т. д.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.51.

Схема однопоточного погружного змеевикового конденсатора-холодильника: 1—парынефтепродукта; // — охлажденный нефтепродукт; /// — холодная вода; IV— вода которая нагрелась
При большом расходе охлаждающегося потока Для снижения гидрав­лического сопротивления используют коллекторные змеевиковые холодильники (рис. 2.52), в которых охлаж­даемый поток с помощью специализированного коллектора разбивается на несколь­ко параллельных потоков.

Меньшее гидравлическое сопротивление коллектор­ного аппарата если сравнивать с однопоточным достигается за счёт сни­жения скорости потока и длины пути.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.52. Схема коллекторного погружного конденсатора-холодильника: / — пары нефтепродукта; // — охлажденный нефтепродукт; /// — холодная вода; IV— вода которая нагрелась

В случае применения аналогичного аппарата в качестве конденсато­ра-холодильника, когда вследствие частичной или полной конденсации объем потока резко уменьшается, можно использовать коллекторные по­гружные аппараты с переменным числом потоков. Перед началом аппарата, где двигаются по большей части пары, объем которых значителен, число парал­лельных потоков будет намного больше высоким, чем в той части аппарата, где закончена конденсация паров и происходит охлаждение конденсата.

Данное устройство полезно для увеличения теплового эффекта аппарата, так же как и при сохранении первоначального числа потоков по всему их пути скорость движения конденсата в конечной части аппарата оказаться может маленькой, а значит, коэффициент передачи тепла в данной части аппарата будет невысоким.
Нужно понимать, что неверный выбор места сокращения числа потоков по пути конденсирующейся среды может привести к повышению гидравлических сопротивлений, как это имело место на некоторых действующих установках.
К минусам аппаратов аналогичного типа относится их громозд­кость и очень высокий расход металла.

Более того, в ящике свободное сечение для прохода воды велико, благодаря чему скорость движения воды мала и относительно малы коэффициенты отдачи тепла от стенок змеевика к воде.
Подобные аппараты применяются на ряде действующих нефтеперераба­тывающих заводов и во время строительства новых установок, в основном, не используют.
Оросительные аппараты

Аппараты данного типа при­меняются в качестве холодиль­ников и конденсаторов. Они собой представляют полотенцесушитель, который состоит из скреплённых двойниками труб, которые рас­уложены вертикальными и горизонтальными рядами.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.53. Схема оросительного коллекторного конденсатора-холодильника: / — охлаждаемый нефтепродукт; // — охлажденный нефтепродукт; /// — холодная вода; IV — вода которая нагрелась

Практически всегда это коллекторные змеевики (рис. 2.53). Сверху аппарата есть распре­делительное устройство для системы капельного полива наружной по­верхности змеевиков водой.

По­добное распределительное устройство делается в виде либо желобов, либо специализированных распылителей.
Вследствие большого значения скрытой теплоты испарения воды даже небольшое ее исчезновение сопровождается отводом приличного количества тепла.
Навык работы оросительных конденсаторов и холодильников пока­зывает, что около 50 % тепла отводится испаряющейся водой.

Аналогичным образом, в оросительном холодильнике и конденсаторе потребление воды приблизительно меньше практически вдвое, чем в традиционном водяном холодильнике. К минусам подобных аппаратов относится их массивность, интен­сивная коррозия поверхности с наружной стороны труб вследствие воздействия кислорода воздуха и отложение накипи на поверхности труб, особенно усиливающееся при большой температуре охлаждаемого потока, труд­ность эксплуатации в зимних условиях.
Пластинчатые теплообменные аппараты

Пластинчатые теплообменные аппараты собой представляют аппараты, теп-лообменная поверхность которых основана набором тонких штампо­ванных пластин с гофрированной поверхностью. Их делят по сте­пени общедоступности поверхности теплопередачи для механической чистки и осмотра на разборные, полуразборные и неразборные (сварные).
Наиболее повсеместно используют разборные пластинчатые теплооб­менники, в которых пластины отделены одна от другой прокладками.

Сборка и разборка данных аппаратов выполняют очень быстро, очистка теплообменных поверхностей требует несущественных трудозатрат. Пластины полуразборных теплообменных аппаратов попарно сварены, и доступ к поверхности теплопередачи возможен исключительно со стороны хода одной из рабочих сред. Пластины неразборных теплообменных аппаратов сва­рены в блоки, соединенные на прокладках в единый пакет.

Ключевые размеры и параметры самых популярных в промышленности пластинчатых теплообменных аппаратов установлены ГОСТ 15518. Их изготавливают с поверхностью теплопередачи от 2 до 600 м 2 в зависимости от типоразмера пластин; эти теплообменные аппараты применяют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от -30 до +180° С для теплопередачи между жидкостями и парами (газами) в качестве хо­лодильников, подогревателей и конденсаторов.
Промышленно выпускаемые разборные пластинчатые теплообменные аппараты как правило будут работать с загрязненными рабочими средами при размере твер­дых включений не больше 4 мм.

Разборные пластинчатые теплообменные аппараты изготавливают в пяти ис­полнениях, в том числе на консольной раме (исполнение 1), на двух-опорной раме (исполнение 2), на трехопорной раме (исполнение 3). Разборный пластинчатый трубный змеевик на двухопорной раме (ис­полнение 2) показан на рисунке 2.54. Аппарат состоит из ряда теплооб­менных пластин 4, расположенных на нижней и верхней горизонтальных штангах 3.

Концы штанг закреплены в неподвижной плите 2 и на стойке 7. Нажимной плитой 11 и винтом 8 пластины сжимаются, организуя тепло-обменную секцию.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.54. Разборный пластинчатый трубный змеевик (исполнение 2): 1, 9, 10 и 12 — штуцера; 2 — неподвижная плита; 3 — штанга; 4 — теплообменная пластин 5 и 6 — прокладки; 7 — стойка; 8 — винт; 11 — нажимная плита; а, б, в и г — проходные отверстия

Теплообменные пластины имеют 4-ре проходных отверстия (а, б, в, г), которые образовывают две изолированные одна от другой системы каналов. Для уплотнения пластин и каналов имеются резиновые про­кладки.

Прокладка 6 уложена в паз по контуру пластины и охватывает два отверстия на пластине, через которые происходят приток и вывод носителя тепла в канал между соседними пластинами, а прокладки 5 герметизируют два остальных отверстия на пластине. Для ввода тепло­носителей в аппарат и их вывода предназначаются штуцера 1, 9, 10, 12, расположенные на неподвижной и подвижной плитах.

Показанный на рис. 2.55 трубный змеевик на трехопорной раме (ис­полнение 3) состоит из неподвижной плиты 3, в которой закреплены верхняя 2 и нижняя 1 горизонтальные штанги.

На штангах расположены теплообменные пластины 4 и двигающиеся плиты 5. Для сжатия пакета пластин предназначаются стяжки 6.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.55.

Пластинчатый трубный змеевик (исполнение 3); 1 и 2 — верхняя и нижняя штанги; 3 — неподвижная плита; 4 — теплообменные пластины; 5 — под­вижные плиты; б — стяжки
В изображенном на Рис.

2.56 теплообмен­нике пластины ском­понованы в 2 сим­метричных пакета — каждый для одного из тепловых носителей.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.56. Схема компоновки пластинчатого теплообменного аппарата в 2 симметричных пакета

Если затраты тепло­носителей существенно отличаются, то для под­держания постоянного ‘ гидравлического сопро­тивления каналов при­меняют несимметрич­ные схемы компоновки пластин; при этом число \
каналов и пакетов для любого носителя тепла неравномерно. Приме-; ром послужит схема компоновки теплообменного аппарата, показанная \ на рис.

2.57.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.57.

Несимметричная схема компоновки пластин
Для конденсации паров из смеси с неконденсирующимися газами ] применяют схему компоновки (рис. 2.58а).

Сконденсировавшаяся фаза IV выделяется из парогазовой смеси II в каналах вне первого пакета i и выводится из аппарата, а несконденсировавшиеся газы I попадают! в каналы но и б второго пакета, охлаждаются и выводятся из аппара- J та. Охлаждающая фаза III (вода) двигается по каналам одного пакета. Такие конденсаторы парогазовых смесей работают с довольно высоким; показателем отдачи тепла, чем типовые кожухотрубчатые ап­параты.

При подобающей компоновке можно получить многосекци-1 онный аппарат, в котором теплообмен между одним носителем тепла! и 2-мя иными выполняется в надлежащих зонах (рис. 2.58б)

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.58. Схемы специализированных пластинчатых аппаратов: а — конденсатор; б — трубный змеевик для трех тепловых носителей

Теплообменные пластины отличаются расположением в них от верстий для тепловых носителей на пластины с диагональным (рис. 2.59с и односторонним (рис.

2.596) расположением отверстий. И те, и друг выполняют левыми и правыми.

Благодаря чередованию в пакете лев! и правых пластин появляются две изолированные системы каналов

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.59.

Пластины с диагональным (а) и односторонним (б) расположением отверстий
Пластины с односторонним расположением отверстий взаимоза­меняемы. Во время сборки правые пластины получают поворотом их от­носительно левых на 180°.

Левые и правые пластины с диагональным расположением выделяются расположением прокладки и благодаря этому не считаются взаимозаменяемыми.
Не считая рассмотренных теплообменных пластин в аппаратах исполь­зуют граничные пластины, ставящиеся на концах пакетов.

Промышленно выпускаемые пластинчатые теплообменные аппараты укомплектовывают пластинами, штампованными из листового металла толщиной 1 мм. Гофры пластин в большинстве случаев имеют в сечении профиль равностороннего тре­угольника высотой 4. 7 мм и основанием длиной 14. 30 мм (для вязких жидкостей до 75 мм).

Гофры выполняют горизонтальными, «в елочку», под угол к горизонтали и др.
Материал пластин — оцинкованная или коррозионно-стойкая сталь, титан, алюминий, мельхиор.

В разборных теплообменниках пластины 2 (рис. 2.60) в большинстве случаев прикрепляют скобой 3 на верхней штанге 1.

Нижняя штанга не несет на­грузки от массы пластин и слу­жит лишь для фиксирования их в заданном положении. Та­кое закрепление пластин по­зволяет легко извлечь их из пакета или вставить в него без снятия подвижной плиты и других пластин.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.60. Крепежный узел пластины на верхней штанге: 1 — верхняя штанга; 2 — пластины; 3 — скоба

Прокладки пластинчатых тепло­обменников (рис. 2.61) изготовляют из резинового материала формованием и крепят в пазу пластины на клею.

Стойки и при­жимные плиты пластинчатых тепло­обменников производят из углероди­стых сталей толщиной 8. 12 мм.
К минусам пластинчатых те­плообменников необходимо отнести не­возможность их применения при давлении более 1,6 МПа.

Теплообменник труба в трубе

Рис. 2.61.

Прокладка пластинчатого теплообменного аппарата

Теплообменник труба в трубе

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных навыков: дерматоглифические признаки возникают на 3-5 месяце беременности, не изменяются на протяжении всей жизни.

Теплообменник труба в трубе

Опора древесной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначается­ные для поддерживания проводов на требуемой высоте над землёй, водой.

Теплообменник труба в трубе

Организация слива поверхностных вод: Самое большее кол-во влаги на земном шаре выветривается с поверхности морей и океанов (88‰).

Как работает трубный змеевик труба в трубе – плюсы и минусы устройства

Трубный змеевик труба в трубе служит для нагрева или охлаждения носителя тепла в системах отопительного и промышленного типа. Такие устройства применяются также в нефтегазовой, химической и других промышленных отраслях.

Теплообменник труба в трубе

Общая информация про трубный змеевик труба в трубе

С помощью теплообменников, или теплообменных аппаратов, выполняется обмен тепловой энергетикой между 2-мя веществами, применяющимися в роли носителя тепла. Это приводит к процесса нагрева одного из них, и охлаждению иного.

Исходя из данной способности одни теплообменные аппараты на тепловых трубах выполняют роль нагревателей, иные – холодильников.

Теплообменник труба в трубе

Способ теплопередачи устройствами может быть:

  • Поверхностным. Служит для деления носителя тепла. В этом случае предусматривается специализированная стенка, хорошо 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.

Особенности конструкции

Эту группу аппаратов относят к поверхностным тепловым приборам. Устройство теплообменного аппарата труба в трубе не выделяется большой сложностью.

Очень часто в теплообменник входит несколько элементов: их располагают друг над другом, соединяя между собой особым креплением. В состав каждого отдельного звена входят вставленные друг в друга трубы, предназначающиеся для теплопередачи между собой.

Внешнюю трубу большего размера объединяют с подобными элементами соседних отделений.

Теплообменник труба в трубе

Тоже самое касается и расположенных в середине труб с меньшим диаметром: для них также используется методичное соединение. Для оснащения возможности постоянных чисток на всех соединениях ставятся разъемы.

Внутренние трубы по большей части объединяют снимающимися калачами. За счёт небольшого поперечного сечения в середине системы достигается большая скорость перемещения носителя тепла по трубам и между ними.
Если теплообмен требуется для носителя тепла в значительных объемах, конструкцию аппарата восполняют несколькими добавочными секциями, для объединения которых учтены общие коллекторы.

Положительные качества теплообменного аппарата

Обычная схема теплообменного аппарата труба в трубе не считается помехой для его существенной популярности. Что же касается обслуживания, то простота устройства позволяет проводить его своими силами, без вовлечения сантехников.

Теплообменник труба в трубе

К важным достоинствам аппаратов такого типа можно отнести следующее:

  1. Подходящая скорость транспортировки носителя тепла. Это происходит благодаря подробному выбору труб водопровода нужного диаметра: это позволяет раствору двигаться в середине системы свободно.
  2. Легкость изготовления и ухода. Это дает возможность очень легко проводить регулярную чистку устройства, позитивно влияющую на длительность его службы.
  3. Многофункциональность. Такое свойство теплообменного аппарата дает возможность применять не только жидкий, но еще парообразный тепловой носитель. В конечном итоге, аппарат успешно может использоваться во всевозможных системах.
Теплообменник труба в трубе

К минусам оборудования в большинстве случаев относят подобные моменты:

  • Просторные размеры. Это налаживает собственный отпечаток как на перевозку, так и эксплуатацию прибора. Тем более это касается частного применения, т.к. дополнительное пространство на установку аппарата найти не всегда легко.
  • Большая цена. Стоимость наружных труб, не занятых в теплообмене, а еще труб, которыми оборудуется грунтовый трубный змеевик (если они имеются в общей конструкции) очень большая.
  • Сложность проектирования. Эта процедура по силам разве что профессионалам, так как требует проведения трудных вычислений и знания точных показателей системы. В конечном итоге, общая цена установочных работ возрастает.

Не обращая внимания на присущие минусы теплообменных аппаратов труба в трубе, хорошие стороны это удачно восполняют: это объясняет огромную популярность данных аппаратов не только в сферах промышленности, но и приватных домовладениях.

Характерности проектировки

Во время проведения расчетных мероприятий теплообменного аппарата труба в трубе необходимо выбрать самый лучший материал, из которого он будет сделан. Кроме того, на данном шаге формируют ключевые показатели конструкции.

Хотя ниже и рассмотрим важные моменты проектировки аппаратов этой группы, впрочем проведение собственными руками таких работ не рекомендуется. Читайте также: "Как сделать трубный змеевик на трубу дымоотвода – варианты конструкции и варианты монтажа".

Намного лучше, если этим займутся профессионалы по теплотехнике. Так как для многих тепловых носителей специфична очень высокая коррозийная активность, важные элементы теплообменного аппарата пытаются изготовлять из нержавейки. Этим также обеспечивается максимально потенциальная длительность службы аппарата.

Во время использования для производства иного материала потребуется проведение подробного анализа эксплуатационных особенностей теплообменного аппарата.

Теплообменник труба в трубе

Чтобы проссчитать размеры ключевых секций теплообменного аппарата труба в трубе, потребуется информация о следующих параметрах:

  • Усредненный норматив температурные разницы тепловых носителей.
  • Тепловая нагруженность прибора.
  • Показатель отдачи тепла, происходящей между стенками аппарата и носителем тепла.
  • Критерий теплового сопротивления стенок теплообменного аппарата.
  • Площадь расчетной поверхности, вдоль которой выполняется теплообмен.

Теплотехнические характеристики потребуется дополнить еще некоторыми расчетами. Прежде всего это касается гидравлических показателей, которыми обладает аппарат. Рабочий принцип теплообменного аппарата труба в трубе в большинстве случаев зависит и от того, какая нагрузка механики оказывается на металлические трубы для отопления.

Что же касается коэффициентов теплопередачи труб, то они конкретно зависят от рабочих сред, с которыми взаимодействуют: их знание даст возможность своими силами проссчитать теплообменную систему.
Простая конструкция теплообменного аппарата труба в трубе содействует существенной популярности аппаратов такого типа.

Основное, чтобы большие размеры системы не были помехой в установке и дальнейшей ее эксплуатации.