Практичный теплообменник труба в трубе – особенности конструкции

Практичный теплообменник труба в трубе – особенности конструкции

Уютное проживание может быть только в том случае, когда мы удовлетворены и приобретаем все блага нашей жизни, еще и бесчисленное множество тепла. Но мы поговорим не об общей системе обогрева, а рассмотрим теплообменник труба в трубе — собственноручно который соорудить проблемно, но про это намного подробнее в следующих разделах.

Чтобы самостоятельно установить конструкцию данного типа необходимо уметь пользоваться сварочным аппаратом и иметь его в своем распоряжении

Знакомство с конструкцией

В первую очередь есть желание рассказать об особенностях изделия, которые характерны говоря по существу этому виду теплообменника:

  • Принцип конструкции находится в сооружении труб крупного диаметра, в которых размещаются изделия диаметра поменьше – по ним будет протекать нагревающая жидкость.

На рисунке показано, как передвигается вода – стрелочки отмечают на ввод и вывод

Примечание!
Разность сечения необходима также и с возможностью ускорения движения жидкости, это позволяет обогревать большие местности с меньшими затратами.

  • Теплообменник вырабатывается таким образом, чтобы при нахождении неполадок и необходимости ремонта можно было отсоединить одну часть и ее поменять. При этом очень просто закрыть подачу горячей воды.
  • Теплообменник типа труба в трубе интересен высокой пропускной способностью, сквозь который можно транспортировать большой объем жидкости, применяемой в виде носителя тепла.

Плюсы и минусы конструкции

Теперь давайте же перейдем непосредственно к обнаружению положительных и отрицательных показателей выбранного нами теплообменника:

Промышленные агрегаты используют как для нагрева окружающей среды, также и для ее охлаждения

Плюсы

Опираясь на особенностях конструкции, хочется отметить несколько существенных качеств:

  • Гарантировано стабильная транспортировка носителя тепла по трубам, ведь как мы указали раньше, объем двигающейся жидкости легко меняется используемыми трубами. Причем диаметры изделий можно редактировать непосредственно во время установочных работ системы для обогрева. (См. еще статью Разводка труб отопления: особенности.)
  • Снова-таки вышеуказанная особенность про возможность частичного демонтажа порождает несомненый плюс – очистка системы отопления занимает только несколько часов.

К сведению!
Подобные конструкции теплообменников выделяются обычностью в уходе, Отсутствует необходимость в профилактических действиях в том объеме, в котором рекомендуют аварийные службы.
Достаточно порой добавлять необыкновенные средства, счищающие налет с внутренних стенок трубопровода.

Таблица того, как обуславливается расход используемого топлива от «засоров»

  • Допускается использование любого носителя тепла: вода, пар, газообразные среды и вязкое горючее. Все будет зависеть от того, какой вариант лучше подойдет для вас и вашего загородные дома, решающим доводом становится говоря по существу цена топлива.

Недостатки

А теперь укажем на плохие качества, которые порождаются теми же характеристиками выбранной конструкции:

  • Из-за размещения канала теплообменник внутри трубопровода становятся больше размеры системы, так как самый малюсенький используемый диаметр 100 мм. Без сомнения можно, установить более узкие трубы, но это плохо проявится на пропускной возможности.
  • К недостаткам можно отнести значительную стоимость сооружения, это связывают с некоторыми моментами:
  • Надобность использования наемных рабочих для установки системы.
  • Очень высокий употребление материалов для сооружения отопительного трубопровода.
  • Расчет теплообменника труба в трубе только лучше предоставить специалистам, а за это понадобится заплатить.

Сделанные проекты отопительных систем можно тоже отыскать и в интернете, только необходимо подставить соответствующие параметры и выполнить расчет исходя из полученных данных

Однако если например вы все же хотите слегка сэкономить, то следующий раздел сможет помочь в этом.

Особенности проектирования конструкции

Правильные расчеты и подробный чертеж – залог положительного и эффективного результата.Если ваш бюджет не позволяет обратиться в необыкновенные организации, и вы будете заниматься данным процессом самостоятельно, то инструкция подобная:

  • Поищите материал, который станет работать базой для конструкции – говоря по существу от него обуславливается результативность и подбор используемого топлива.
  • Расчет полезной местности теплообменника в зависимости от местности, которую необходимо отопить. Вы обязаны понять, чем больше габаритов «внутренних» труб, тем и больше тепла будет поступать в помещение.
  • Крепость используемых материалов, которые должны гарантировано использовать вот уже несколько лет.
  • Учесть гидравлические свойства системы, которая делает транспортировку топлива для обогревания.
  • Обойти все коммуникации, чтобы не во время установки, не при каких-то непредвиденных обстоятельствах они не пострадали.
  • Выделить огромное внимание проемам окон и входной двери, которые считаются основными источниками холода и потери тепла.

К сведению!
Не забывайте, что длительная трубопроводная система отопления обладает небольшим минусом – пошагово температура носителя тепла будет уменьшаться.Теперь остается готовый чертеж теплообменника труба в трубе показать рабочим, которые займутся сваркой системы и ожидать готового результата. А сейчас сформироваться что лучше подобрать бригады, которая будет устанавливать конструкции. (См. еще статью Система отопления ленинградка: особенности.)

На фото – вариант готового изделия, используемого на индустриальных объектах

Вывод

Труба в трубе – как можно увидеть, теплообменник очень эффективный и может сделать хорошую среду в вашем доме для проживания. Из имеющихся минусов только один можно назвать существенным – размеры конструкции, так как понадобится заранее спроектировать ниши и место для прокладывания системы. Это будет проблемно в уже готовом помещении для жилья, так как понадобится перекраивать обжитой интерьер.В предоставленном видео в этой статье вы найдете добавочную информацию по данной теме.

Что такое теплообменник труба в трубе

Подобная схема используется для того, чтобы нагреть или охладить теплоноситель. Применяется она и в промышленности. Каков же принцип действия системы, конструктивные особенности и свойства?

Теплообменник труба в трубе

Общая информация

Теплообменник труба в трубе необходим для эффективного отбора или передачи тепловой энергии. В зависимости от конечного результата устройства подразделяют на два типа:

  • нагреватели,
  • холодильники.

Разделяются они и по виду транспортировки тепла. Они могут быть поверхностными, регенеративными и смесительными. Расчёт каждого из них производится по особым методикам. Фото систем представлены на нашем сайте. Принцип действия каждой разновидности следующий.

Теплообменник труба в трубе поверхностного исполнения выполняется из двух теплоносителей, разделенных перегородкой. Через неё и производится обмен энергией. Регенеративные аналоги работают по принципу разделения двух периодов. Это происходит посредством охлаждения с последующим нагреванием специальных насадок. Смесительные системы характеризуются тем, что обмен теплоэнергией осуществляется с помощью непосредственного контакта рабочих жидкостей.

Конструктивные особенности

Теплообменник труба в трубе следует отнести к устройствам поверхностного вида. Состоит он из звеньев, которые между собой соединены особым образом. Их расположение вертикальное. Расчёт конструкции производится квалифицированным персоналом. При этом специалисты опираются не только на знания и опыт, но и на типовые чертежи. Некоторые из них представлены на фото.

Теплообменник труба в трубе – это устройство, состоящее из вмонтированных друг в друга труб. В процессе работы между ними производится обмен энергией. Так как наружная труба большего сечения, она соединяется с внешними аналогами. Внутри неё установлены другие трубки, которые также участвуют в теплообмене.

О преимуществах и недостатках

Теплообменник труба в трубе прост, этим и обусловлена его колоссальная популярность. Первое, что привлекает инженеров, – высокая скорость транспортировки рабочих жидкостей. Это осуществляется с помощью оптимального подбора сечения труб.

Другой момент – изготовить теплообменник труба в трубе очень просто. Однако его расчёт обусловлен рядом профессиональных подходов. При обслуживании систем важно производить своевременную чистку. Конструкция устройство позволяет это сделать без особых трудозатрат. Радует и оптимальный срок службы, а также универсальность схемы, ведь теплоносителем может быть не только жидкий агент, но и парообразный.

Конечно, в системе есть минусы, и инженеры, производя расчёт, их учитывают. Эксплуатация осложняется тем, что габариты конструкции большие, поэтому требуется правильная организация места, где систему труба в трубе планируется установить. Также не радует и высокая стоимость, а также сложности при расчёте конструкции.

Особенности проектирования

При расчёте инженеры выбирают материал, из которого будут производиться трубы, высчитывают предельные величины. Так как большинство теплоносителей становятся причиной образования ржавчины внутри системы, преимущественно используются нержавеющие материалы. Это может быть не только медь, но и специальная сталь.

Габариты же конструкции обусловлены величиной температур, тепловой нагрузкой, коэффициентами теплообмена, теплопередачи и прочими величинами. Инженеры также осуществляют расчёты гидравлических аспектов. Выявляется степень сопротивления материалов нагрузке и пр.

Только профессиональный подход

При расчёте теплообменника труба в трубе задействован ни один специалист. К вопросу проектирования осуществляется комплексный подход. Квалифицированный персонал не только рассчитывает оборудование, но и производит анализ актуальности результатов. Некоторые установки разрабатываются продолжительное время, так как по итогам испытаний конструкции адаптируются, достигается высокая степень соответствия исходным условиям.

Практичный теплообменник труба в трубе – изюминки

Комфортное проживание возможно лишь в тех случаях, в то время, когда мы довольны и получаем все блага нашей жизни, а также и достаточное количество тепла. Но мы поболтаем не об неспециализированной отопительной системе, а рассмотрим теплообменник труба в трубе – своими руками который соорудить проблематично, но об этом более детально в следующих разделах.

Знакомство с конструкцией

Для начала хотелось бы поведать об изюминках изделия, каковые свойственны как раз данному виду теплообменника:

  • Принцип конструкции содержится в сооружении труб громадного диаметра, в каковые размещаются изделия меньшего диаметра – по ним будет протекать нагревающая жидкость.

Примечание! Разность сечения нужна еще и с возможностью ускорения движения жидкости, это разрешает отапливать громадные площади с меньшими затратами.

  • Теплообменник создается так, дабы при обнаружении неполадок и необходимости ремонта возможно было отсоединить одну часть и заменить ее. Наряду с этим достаточно подачу тёплой воды.
  • Теплообменник типа труба в трубе увлекателен высокой пропускной свойством, через который возможно транспортировать громадный количество жидкости, применяемой в качестве теплоносителя.

Плюсы и минусы конструкции

Сейчас давайте перейдем конкретно к выявлению хороших и отрицательных черт выбранного нами теплообменника:

Преимущества

Основываясь на изюминках конструкции, возможно выделить пара значительных качеств:

  • Гарантируется стабильная транспортировка теплоносителя по трубам, поскольку как мы указали ранее, количество движущейся жидкости легко регулируется применяемыми трубами. Причем диаметры изделий возможно редактировать конкретно на протяжении монтажа отопительной системы. (См. кроме этого статью Разводка труб отопления: изюминки.)
  • Опять-таки указанная выше изюминка про возможность частичного демонтажа порождает несомненный плюс – чистка системы отопления занимает всего пара часов.

К сведению! Подобные конструкции теплообменников отличаются простотой в уходе, нет потребности в профилактических действиях в том объеме, в котором советуют аварийные работы. Достаточно иногда додавать особые средства, счищающие налет с внутренних стенок трубопровода.

Недостатки

А сейчас укажем на отрицательные качества, каковые порождаются теми же изюминками выбранной конструкции:

  • Из-за размещения канала теплообменник в трубопровода возрастают габариты системы, поскольку минимальный применяемый диаметр 100 мм. Возможно, само собой разумеется, установить более узкие трубы, но это неблагоприятно скажется на пропускной свойстве.
  • К недостаткам возможно отнести большую цена сооружения, это связано с несколькими факторами:
  • Необходимость применения наемных рабочих для установки системы.
  • Увеличенный расход материалов для сооружения отопительного трубопровода.
  • Расчет теплообменника труба в трубе кроме этого лучше доверить экспертам, а за это нужно будет доплатить.

Но если вы все же желаете мало сэкономить, то следующий раздел окажет помощь в этом.

Особенности проектирования конструкции

Верные расчеты и подробный чертеж – залог положительного и действенного результата.

В случае если ваш бюджет не разрешает обратиться в особые организации, и вы станете заниматься данным процессом самостоятельно, то инструкция такова:

  • Выясните материал, который будет являться основой для конструкции – как раз от него зависит эффективность и ассортимент применяемого горючего.
  • Расчет нужной площади теплообменника в зависимости от площади, которую нужно отопить. Вы должны понимать, чем больше габаритов «внутренних» труб, тем и больше тепла будет поступать в помещение.
  • Прочность применяемых материалов, каковые должны гарантировано эксплуатировать на протяжении многих лет.
  • Учесть гидравлические характеристики системы, которая осуществляет транспортировку горючего для отопления.
  • Обойти все коммуникации, дабы не при монтаже, не при каких-то непредвиденных событиях они не пострадали.
  • Выделить особенное внимание оконным проемам и входной двери, каковые являются основными источниками холода и теплопотери.

К сведению! Помните, что продолжительная трубопроводная система отопления владеет маленьким недочётом – неспешно температура теплоносителя будет понижаться.

Сейчас остается готовый чертеж теплообменника труба в трубе продемонстрировать рабочим, каковые займутся сваркой системы и ждать готового результата. А сейчас определиться с выбором бригады, которая будет создавать монтаж конструкции. (См. кроме этого статью Однотрубная система отопления: изюминки.)

Вывод

Труба в трубе – как видите, теплообменник очень действенный и может создать благоприятную среду в вашем доме для проживания. Из существующих недостатков лишь один возможно назвать значительным – габариты конструкции, потому, что придется заблаговременно спланировать ниши и место для прокладки системы. Это будет проблематично в уже готовом жилом помещении, поскольку нужно будет перекраивать обжитой интерьер.

В представленном видео в данной статье вы отыщете дополнительную данные по данной теме.

Теплообменник типа труба в трубе: конструктивные особенности, расчет

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

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

ТД САРРЗ поставляет следующие типы теплообменников труба в трубе до места эксплуатации:

Тип теплообменникаКонструкцияДопустимый состав средыОчистка поверхности труб
ТТОНОднопоточный неразборныйОтсутствие засорений и возможных отложений на поверхности трубНе требуется
ТТОРОднопоточный разборныйСильное загрязнение среды, наличие механических и иных примесейДопускается очистка внутренней и наружной стенок
ТТМ и ТТРММногопоточный разборныйНаличие примесей, большой расход среды в пределах 10-300 тонн в час

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

Общая информация про теплообменник труба в трубе

При помощи теплообменных аппаратов, или теплообменников, осуществляется обмен тепловой энергией между двумя веществами, использующимися в роли теплоносителя. Это приводит к нагреванию одного из них, и охлаждению другого. Исходя из этой способности одни теплообменники на тепловых трубах выполняют роль нагревателей, другие – холодильников.

Способ передачи тепла устройствами может быть:

  • Поверхностным. Служит для разделения теплоносителя. В данном случае предусмотрена специальная стенка, хорошо проводящая тепло между двумя отделениями резервуара.
  • Регенеративным. Процедура передачи тепла включает в себя два этапа, в процессе которых специальная насадка попеременно нагревается и охлаждается.
  • Смесительным. Для теплообмена двух сред применяется их прямой контакт и перемешивание.

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 — * 4,187 = 303557,5 [кДж/ч] = 84321,53 Вт = 84,3 кВт – по второй стороне.

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):

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.

Конструкционные особенности

Данную группу аппаратов относят к поверхностным тепловым приборам. Устройство теплообменника труба в трубе не отличается особой сложностью. Чаще всего в состав теплообменника входит несколько элементов: их располагают друг над другом, соединяя между собой специальным креплением. В состав каждого отдельного звена входят вставленные друг в друга трубы, предназначенные для теплообмена между собой. Внешнюю трубу большего диаметра соединяют с аналогичными элементами соседних отделений.

Это же касается и расположенных внутри труб меньшего диаметра: для них также применяется последовательное соединение. Для обеспечения возможности регулярных чисток на всех соединениях устанавливаются разъемы. Внутренние трубы в основном соединяют съемными калачами. За счет маленького поперечного сечения внутри системы достигается высокая скорость перемещения теплоносителя по трубам и между ними.

Если теплообмен требуется для теплоносителя в больших объемах, конструкцию аппарата дополняют несколькими добавочными секциями, для объединения которых предусмотрены общие коллекторы.

Особенности проектирования

При расчёте инженеры выбирают материал, из которого будут производиться трубы, высчитывают предельные величины. Так как большинство теплоносителей становятся причиной образования ржавчины внутри системы, преимущественно используются нержавеющие материалы. Это может быть не только медь, но и специальная сталь.

Габариты же конструкции обусловлены величиной температур, тепловой нагрузкой, коэффициентами теплообмена, теплопередачи и прочими величинами. Инженеры также осуществляют расчёты гидравлических аспектов. Выявляется степень сопротивления материалов нагрузке и пр.

Достоинства теплообменника

Простая схема теплообменника труба в трубе не является помехой для его значительной популярности. Что касается обслуживания, то простота устройства дает возможность проводить его самостоятельно, без привлечения сантехников.

К основным преимуществам аппаратов данного типа можно отнести следующее:

  1. Оптимальная скорость транспортировки теплоносителя. Это достигается благодаря тщательному подбору водопроводных труб необходимого диаметра: это дает возможность раствору двигаться внутри системы беспрепятственно.
  2. Простота изготовления и ухода. Это позволяет без проблем проводить регулярную чистку устройства, позитивно влияющую на продолжительность его службы.
  3. Универсальность. Данное свойство теплообменника позволяет использовать не только жидкий, но также парообразный теплоноситель. Как результат, аппарат с успехом может применяться в самых разных системах.

К недостаткам оборудования обычно относят такие моменты:

  • Большие размеры. Это накладывает свой отпечаток как на транспортировку, так и эксплуатацию прибора. Особенно это касается приватного использования, т.к. дополнительное пространство на установку аппарата найти не всегда просто.
  • Дороговизна. Стоимость наружных труб, не занятых в теплообмене, а также труб, которыми оснащается грунтовый теплообменник (если они имеются в общей конструкции) довольно значительна.
  • Сложность проектирования. Данная процедура по силам разве что профессионалам, так как требует проведения сложных вычислений и знания точных параметров системы. Как результат, общая стоимость монтажных работ увеличивается.

Несмотря на имеющиеся недостатки теплообменников труба в трубе, положительные стороны это успешно компенсируют: это объясняет большую популярность данных аппаратов не только в промышленных сферах, но и частных домовладениях.

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.

Изготовление теплообменников для горизонтальных котлов

Горизонтальный котел на твердом топливе обычно имеет довольно значительные габариты и предназначается не только для отопления помещения, на его верхней поверхности можно расположить варочную плиту. Самый простой способ своими руками соорудить подобный котел — это использовать металлические трубы, которые собираются по определенной схеме.

Схема работы простого котла с теплообменником.

Прямоугольный теплообменник создается из труб круглого сечения 40 мм и 50 мм, а также труб прямоугольного сечения 60×40 мм. Прямоугольный профиль используется для стыковки труб с круглым сечением. Для этих целей возможно использовать и трубы с круглым сечением, но это очень тяжелый процесс, требующий большого опыта. Толщина стенок всех используемых труб должна быть 4-5 мм.

После того как рассчитали необходимые размеры теплообменника и сделали заготовки труб необходимого размера, в вертикальных стойках, профиле квадратного сечения, вырезают отверстия под круглые трубы. Рассмотрим пример создания котла отопления для дома площадью около 100 м 2. В передних стойках, если смотреть от топочной дверцы, необходимо прорезать 4 отверстия для труб диаметром 50 мм, в задних стойках в грани с шириной 60 мм также прорезают 4 отверстия. В грани с шириной 40 мм прорезают 4 отверстия по 40 мм.

Таким образом, передняя стойка образует отверстие для топочной дверцы, по бокам от нее идут трубы. Задняя стойка обрамляет и стыкует 40 мм трубы. Нужно помнить, чтобы твердотопливный котел правильно функционировал, необходимо предусмотреть трубы для поступления холодной воды и для выхода горячей, которая будет соединяться с системой отопления дома. Отверстие для холодной воды располагаются в нижней части котла, а для вывода горячей — в верхней. Прорезаются они либо газовым, либо сварочным резаком, они должны быть аккуратные, нужно стараться сделать их ровными, наплывы, которые могут образоваться, удаляются при помощи болгарки.

Схема самодельного котла из труб.

Сборка теплообменника котла, работающего на твердом топливе, начинается с торцевых частей. Стойки и трубы выставляются перпендикулярно на ровной поверхности

После того, как передняя и задняя части собраны, начинается приваривание боковых частей, важно следить за перпендикулярностью граней. Лучше всего делать это вдвоем, кто-то удерживает трубу, кто-то приваривает. Следующим пунктом необходимо приварить отрезки труб для подвода и отвода воды

Затем заварить торцевые части прямоугольного профиля, делается это при помощи кусочков металла размером 60×40 мм

Следующим пунктом необходимо приварить отрезки труб для подвода и отвода воды. Затем заварить торцевые части прямоугольного профиля, делается это при помощи кусочков металла размером 60×40 мм.

Очень важно после завершения сварочных работ проверить герметичность швов. Для этого конструкцию нужно установить вертикально, нижнее отверстие закрыть, а через верхнее начать наливать воду. Если протечек не будет, то нужно спустить воду, открыв нижнее отверстие, и можно приступить к монтажу котла

Если протечек не будет, то нужно спустить воду, открыв нижнее отверстие, и можно приступить к монтажу котла.

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.

Практичный теплообменник труба в трубе – особенности конструкции

Комфортное проживание может быть только в тех случаях, когда мы довольны и получаем все блага современной жизни, в том числе и достаточное количество тепла. Но мы поговорим не об общей отопительной системе, а рассмотрим теплообменник труба в трубе – своими руками который соорудить проблематично, но об этом более подробно в следующих разделах.

Чтобы самостоятельно смонтировать подобную конструкцию необходимо уметь пользоваться сварочным аппаратом и иметь его в своем распоряжении

Знакомство с конструкцией

Для начала хотелось бы рассказать об особенностях изделия, которые характерны именно данному виду теплообменника:

  • Принцип конструкции заключается в сооружении труб большого диаметра, в которые размещаются изделия меньшего диаметра – по ним будет протекать нагревающая жидкость.

На рисунке показано, как перемещается вода – стрелочки указывают на ввод и вывод

Примечание!
Разность сечения необходима еще и с возможностью ускорения движения жидкости, это позволяет отапливать большие площади с меньшими затратами.

  • Теплообменник создается таким образом, чтобы в случае обнаружения неполадок и необходимости ремонта можно было отсоединить одну часть и заменить ее. При этом достаточно просто перекрыть подачу горячей воды.
  • Теплообменник типа труба в трубе интересен высокой пропускной способностью, сквозь который можно транспортировать большой объем жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

Плюсы и минусы конструкции

Теперь давайте перейдем непосредственно к выявлению положительных и отрицательных характеристик выбранного нами теплообменника:

Промышленные агрегаты используют как для нагрева окружающей среды, так и для ее охлаждения

Преимущества

Основываясь на особенностях конструкции, можно выделить несколько существенных качеств:

  • Гарантируется стабильная транспортировка теплоносителя по трубам, ведь как мы указали ранее, объем движущейся жидкости легко регулируется используемыми трубами. Причем диаметры изделий можно редактировать непосредственно во время монтажа отопительной системы. (См. также статью Разводка труб отопления: особенности.)
  • Опять-таки вышеуказанная особенность про возможность частичного демонтажа порождает несомненный плюс – чистка системы отопления занимает всего несколько часов.

К сведению!
Подобные конструкции теплообменников отличаются простотой в уходе, нет нужды в профилактических действиях в том объеме, в котором рекомендуют аварийные службы.
Достаточно изредка добавлять специальные средства, счищающие налет с внутренних стенок трубопровода.

Таблица того, как зависит расход используемого топлива от «засоров»

  • Допускается использование любого теплоносителя: вода, пар, газообразные среды и вязкое топливо. Все зависит от того, какой вариант наиболее подходит для вас и вашего загородного дома, решающим фактором становится именно цена топлива.

Недостатки

А теперь укажем на отрицательные качества, которые порождаются теми же особенностями выбранной конструкции:

  • Из-за размещения канала теплообменник внутри трубопровода увеличиваются габариты системы, так как минимальный используемый диаметр 100 мм. Можно, конечно, установить более узкие трубы, но это неблагоприятно скажется на пропускной способности.
  • К недостаткам можно отнести высокую стоимость сооружения, это связано с несколькими факторами:
    • Необходимость использования наемных рабочих для установки системы.
    • Увеличенный расход материалов для сооружения отопительного трубопровода.
    • Расчет теплообменника труба в трубе также лучше доверить специалистам, а за это придется доплатить.

Готовые проекты отопительных систем можно также найти и в интернете, только необходимо подставить нужные параметры и произвести расчет исходя из полученных данных

Но если вы все же хотите немного сэкономить, то следующий раздел поможет в этом.

Особенности проектирования конструкции

Правильные расчеты и подробный чертеж – залог положительного и эффективного результата.

Если ваш бюджет не позволяет обратиться в специальные организации, и вы будете заниматься данным процессом самостоятельно, то инструкция такова:

  • Определите материал, который будет служить основой для конструкции – именно от него зависит эффективность и ассортимент используемого топлива.
  • Расчет полезной площади теплообменника в зависимости от площади, которую необходимо отопить. Вы должны понимать, чем больше габаритов «внутренних» труб, тем и больше тепла будет поступать в помещение.
  • Прочность используемых материалов, которые должны гарантировано эксплуатировать в течение нескольких десятков лет.
  • Учесть гидравлические характеристики системы, которая осуществляет транспортировку топлива для отопления.
  • Обойти все коммуникации, чтобы не при монтаже, не при каких-то непредвиденных обстоятельствах они не пострадали.
  • Уделить особое внимание оконным проемам и входной двери, которые являются основными источниками холода и потери тепла.

К сведению!
Не забывайте, что продолжительная трубопроводная система отопления обладает небольшим недостатком – постепенно температура теплоносителя будет снижаться.

Теперь остается готовый чертеж теплообменника труба в трубе показать рабочим, которые займутся сваркой системы и дожидаться готового результата. А в это время определиться с выбором бригады, которая будет производить монтаж конструкции. (См. также статью Однотрубная система отопления: особенности.)

На фото – вариант готового изделия, используемого на промышленных объектах

Вывод

Труба в трубе – как видите, теплообменник весьма эффективный и способен создать благоприятную среду в вашем доме для проживания. Из существующих недостатков только один можно назвать существенным – габариты конструкции, поскольку придется заранее спланировать ниши и место для прокладки системы. Это будет проблематично в уже готовом жилом помещении, так как придется перекраивать обжитой интерьер.

В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Теплообменник «труба в трубе»

Теплообменник «труба в трубе», обозначаемый маркировкой «ТТ», – теплообменный аппарат, состоящий из двух труб разного диаметра, вмонтированных одна в другую. Одна труба меньшего диаметра помещается и раскрепляется в трубе большего диаметра. В результате такой компоновки образуется 1-й канал в узком трубопроводе и 2-й – концентрического сечения. В процессе работы одна из сред течет по внутренней трубе, другая циркулирует по кольцевому пространству и защищена снаружи трубчатым кожухом.

Теплообменники позволяют производить нагрев или охлаждение обрабатываемого продукта, горячей воды или пара за счет передачи или отбора тепла между двумя перекачиваемыми агентами. В процессе прокачки не происходит перемешивания сред (за исключением смесительной конструкции), также каждый из них изолирован от окружающей атмосферы.

Как вид теплового оборудования ТТ отличаются несложным функционалом и надежны в эксплуатации. Благодаря этим качествам, в совокупности с «демократичной» ценой изделий, они получили широкое распространение в теплотехнике. За возможность самостоятельного изготовления простых сварных конструкций и неприхотливость в обслуживании они пользуются признанием среди «эксплуатационщиков» систем теплоснабжения.

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.

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.

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).

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.

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.

Пример расшифровки маркировки теплообменника

Например, аббревиатура изделия ТТОР-159/219-6,¾,0/9-Г-М2-Т расшифровывается:

• теплообменник тип ТТ однопоточный, разборный;

• диаметр теплообменной трубы/кожуха 159/219 мм;

• условное внутреннее/ внешнее давление теплообменной трубы 6,¾,0 Мпа;

• 9-ти метровыми трубами;

• гладкая (Г) поверхность теплообменной трубы;

• материал компонентов M2 (cталь);

Чем привлекательны аппараты?

ТТ обладают рядом конкурентных преимуществ, которые отсутствуют у аналогов:

• подобная конструкция не имеет ограничений по типу теплоносителя и обрабатываемого продукта,

• в случае поломки проблемный участок оперативно демонтируется и заменяется посредством наращивания новых секций,

• качественная чистка труб может осуществляться промывкой без разборки функциональных узлов.

Где используются теплообменники ТТ?

Сфера применения теплообменников распространяется на промышленность и теплоэнергетику, транспортировку продукта в различном агрегатном состоянии. Конструкции ТТ применяются в системах ГВС, нефтегазовой промышленности, установках очистки осадочных вод. Они незаменимы в пищевой промышленности: виноделии и производстве молочных продуктов.

Жидкостный теплообменник в энергоэффективном доме

Грунтовые теплообменники позволяют заметно снизить расходы на обогрев или охлаждение воздуха, поступающего в помещение, поэтому их все чаще применяют в частных домах, особенно энергоэффективных. Мы подробно рассказывали о принципах работы этого устройства.

В воздушных теплообменниках теплоносителем является воздух, и это считается потенциально опасным для тех, кто живет в доме. Воздух в трубах все время сохраняет положительную температуру – это для размножения болезнетворных бактерий. К тому же такая конструкция может поставлять в помещение вредные для человека газы из толщи грунта.

Безопасный вариант грунтового теплообменника – жидкостный геоконтур, который применяется при устройстве теплового насоса для отопления дома.

Геоконтуры могут быть нескольких видов:

Вертикальный теплообменник (зонд);

Теплообменники «корзина» и «спираль»;

Кластерное геотермальное поле.

Геотермальные коллекторы стали популярными в последнее время еще и потому, что на рынке появляется все больше приспособлений, которые позволяют просто и удобно подключить их к тепловому наосу.

В частных домах устраивают горизонтальные теплообменники – это наиболее бюджетные конструкции. В этой системе под участком ниже глубины промерзания прокладывается геоколлектор – цельный кусок трубы ПНД диаметром 32-50 мм. По контуру циркулирует жидкий теплоноситель, а теплообмен с входящим в помещение воздухом происходит в теплообменнике «жидкость-воздух», который ставится в воздушный канал приточной вентиляции.

Погонная мощность горизонтального теплообменника вычисляется по формуле:

где 6 t1 – «опорная температура» грунта, t2 – температура теплоносителя,

Rгр – тепловое сопротивление грунта.

Тепловое сопротивление грунта Rгр по отношению к трубе определенного диаметра вычисляется по формуле:

где h– глубина залегания трубы, d– диаметр трубы, λгр – теплопроводность грунта.

Участник нашего портала с ником musienkoalex сделал необходимые расчеты и пришел к выводу, что из-за максимальной дельты температур на входе погонная мощность воздушного теплообменника(ГТ) в два раза выше жидкостного (ГК).

В практическом плане это означает, что для устройства жидкостного теплообменника потребуется вырыть траншею шириной 1,2 метра и той же длины, которая понадобилась бы для устройства воздушного, и заложить петлю вдоль стенок.

Раскладка труб кольцами, применение энергетических корзин и другие методы позволяют повысить мощность теплосъема геоколлектора. Наши авторитетные пользователи не видят в этом особого смысла, они видят в этом маркетинговые фокусы: чтобы поднять мощность на 25%, длину трубы приходится увеличивать в три раза.

Средняя мощность с погонного метра для жидкостного теплообменника – 20-30Вт.

В отличие от грунтового воздушного теплообменника, мощность которого зависит только от воздухообмена и температуры воздуха на входе, мощность жидкостного регулируется производительностью циркуляционного насоса. Ее можно увеличить, уменьшив температуру теплоносителя на выходе.

Пример жидкостного теплообменника

Жидкостный теплообменник сделал участник нашего портала с ником СТАСНН для своего энергоэффективного дома. За год его каркасный дом потребляет менее 33 кВт*часов на кв. м. в год.

Система отопления сделана на основе электрических низкотемпературных конвекторов общей мощностью 3.5 кВт на весь дом. В доме установлена система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором и жидкостным грунтовым теплообменником подогрева уличного воздуха перед рекуператором.

На горячее водоснабжение установлены вакуумные солнечные коллекторы.

Я не представляю, сколько люди платят за отопление электричеством в доме с обычным утеплением и с более высокими тарифами. Ужас.

Согласно наблюдениям домовладельца, грунтовый теплообменник в разы увеличивает эффективность рекуперации воздуха и плюс поставляет в дом дополнительное тепло. В этом теплообменнике в качестве теплоносителя используется пропиленгликоль.

Ссылка на основную публикацию