Як працює теплообмінник "труба в трубі" – переваги та недоліки пристрою

Зміст:

Загальна інформація про теплообмінник "труба в трубі"
Конструкційні особливості
Переваги теплообмінника
Особливості проєктування

Теплообмінник "труба в трубі" служить для нагрівання або охолодження теплоносія в системах опалювального і промислового типу. Ці апарати використовуються також в нафтогазовій, хімічній та інших галузях промисловості.

Загальна інформація про теплообмінник "труба в трубі"

За допомогою теплообмінних апаратів, або теплообмінників, здійснюється обмін тепловою енергією між двома речовинами, що використовуються в ролі теплоносія. Це призводить до нагрівання одного з них і охолодження іншого. Саме тому одні теплообмінники на теплових трубах виконують роль нагрівачів, інші – холодильників.

Спосіб передачі тепла пристроями може бути:

Поверхневим. Служить для розподілу теплоносія. В такому випадку передбачена спеціальна стінка, що добре проводить тепло між двома відділеннями резервуара.
Регенеративним. Процедура передачі тепла складається з двох етапів, в процесі яких спеціальна насадка поперемінно нагрівається і охолоджується.
Змішувальним. Для теплообміну двох середовищ застосовується їх прямий контакт і перемішування.

Конструкційні особливості

Цю групу апаратів відносять до поверхневих теплових приладів. Влаштування теплообмінника "труба в трубі" не надто складне. Найчастіше до складу теплообмінника входить кілька елементів: їх розташовують один над одним, з'єднуючи між собою спеціальним кріпленням. До складу кожної окремої ланки входять вставлені одна в одну труби, призначені для теплообміну між собою. Зовнішню трубу більшого діаметра з'єднують з аналогічними елементами сусідніх відділень.

Це ж стосується і розташованих усередині труб меншого діаметра: для них також застосовується послідовне з'єднання. Для забезпечення можливості регулярних чисток на всіх з'єднаннях встановлюються роз'єми. Внутрішні труби в основному з'єднують знімними калачами. За рахунок маленького поперечного перерізу всередині системи досягається висока швидкість переміщення теплоносія по трубах і між ними.

Якщо теплообмін потрібен для теплоносія у великих об'ємах, конструкцію апарату доповнюють кількома додатковими секціями, об'єднання яких забезпечують загальні колектори.

Переваги теплообмінника

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

Проста схема теплообмінника "труба в трубі" не перешкоджає популярності. Що стосується обслуговування, то простота пристрою дає можливість проводити його самостійно, без залучення сантехніків.

До основних переваг апаратів цього типу можна віднести наступне:

Оптимальна швидкість транспортування теплоносія. Вона досягається завдяки ретельному підбору водопровідних труб необхідного діаметра: це дає можливість розчину рухатися всередині системи безперешкодно.
Простота виготовлення і догляду. Це дає змогу без проблем чистити пристрій, позитивно впливає на тривалість його служби.
Універсальність. Ця властивість теплообмінника дає змогу використовувати не тільки рідкий, а й пароподібний теплоносій. Як результат, апарат з успіхом може застосовуватися в різних системах.

До недоліків обладнання зазвичай відносять такі моменти:

Великі розміри. Це накладає свій відбиток як на транспортування, так і на експлуатацію приладу. Особливо це стосується приватного використання, оскільки додатковий простір на встановлення апарату знайти не завжди просто.
Дорожнеча. Вартість зовнішніх труб, не зайнятих у теплообміні, а також труб, якими оснащується ґрунтовий теплообмінник (якщо вони є в загальній конструкції), досить значна.
Складність проєктування. Ця процедура під силу хіба що спеціалістам, оскільки потребує проведення складних обчислень і знання точних параметрів системи. Як результат, загальна вартість монтажних робіт збільшується.

Попри наявні недоліки теплообмінників "труба в трубі", позитивні сторони їх успішно компенсують - це пояснює популярність цих апаратів не тільки в промислових сферах, але й у приватних будинках.

Особливості проєктування

Під час проведення розрахункових заходів теплообмінника "труба в трубі" потрібно підібрати оптимальний матеріал, з якого він буде виготовлений. Крім того, на цьому етапі визначають основні параметри конструкції. Хоча нижче і будуть розглянуті основні моменти проєктування апаратів цієї групи, однак самостійне проведення таких робіт не рекомендується. Читайте також: "Як зробити теплообмінник на трубу димоходу – варіанти конструкції та способи монтажу".

Найкраще, якщо цим займуться фахівці з теплотехніки. Оскільки для цілого ряду теплоносіїв характерна підвищена корозійна активність, основні елементи теплообмінника намагаються виготовляти з нержавіючої сталі. Цим забезпечується максимально можлива тривалість служби апарату. При використанні іншого матеріалу для виготовлення знадобиться проведення ретельного аналізу особливостей експлуатації теплообмінника.

Щоб розрахувати розміри основних секцій теплообмінника "труба в трубі", потрібна інформація про наступні параметри:

Середній показник різниці температур теплоносіїв.
Теплова завантаженість приладу.
Коефіцієнт тепловіддачі між стінками апарату і теплоносієм.
Показник теплового опору стінок теплообмінника.
Площа розрахункової поверхні, вздовж якої здійснюється теплообмін.

Теплотехнічні характеристики потрібно доповнити ще деякими розрахунками. У першу чергу це стосується гідравлічних параметрів, які має апарат. Принцип роботи теплообмінника "труба в трубі" багато в чому залежить і від того, яке механічне навантаження здійснюється на металеві труби системи опалення. Що стосується коефіцієнтів теплообміну труб, то вони безпосередньо залежать від робочих середовищ, з якими взаємодіють: знання їх дозволить самостійно розрахувати теплообмінну систему.

Нескладна конструкція теплообмінника "труба в трубі" сприяє значній поширеності апаратів цього типу. Головне, щоб великі розміри системи не були перешкодою в установці та подальшій її експлуатації.