Теплообменник из труб: Теплообменники труба в трубе

alexxlab

Зачем нужен теплообменник на трубу дымохода — Полезно знать — скайпром

Правильно сконструированный теплообменник повышает эффективность теплоотдачи на треть. Такое устройство позволяет осуществлять качественный нагрев воздуха в помещении. При этом не снижаются характеристики печи, что является немаловажным при создании комфортных условий в доме.

Также теплообменник прост в эксплуатации и его можно установить своими руками. Качество конструкции имеет важное значение, ведь от этого зависит эффективность применения данного прибора.

Качественный теплообменник на трубу дымохода печи изготавливается из нержавеющей пищевой стали. Этот материал отличается прочностью, надежностью и безопасностью. Сварные швы эффективной конструкции устойчивы к различным воздействиям и не повреждаются в результате воздействия высоких температур.

Сталь называется аустенитной и является хорошим вариантом. В ассортименте также представлены и модели из цинка, никеля и других металлов, которые отличаются техническими характеристиками и свойствами.

Такое устройство легко установить на крыше из профнастила. Для этого следует выбрать оптимальную модель, которая обеспечит высокую теплоотдачу. При этом нужно учитывать принцип работы. Теплообменник может осуществлять два режима и типа подключения.

В первом случае к прибору подсоединяется бак с холодной водой. При этом на внутренней трубе осуществляется конденсация и нагрев теплообменника в результате конденсации паром и газов дыма.

Второй вариант не предполагает конденсации паров на внутренней стенке устройства. В этом случае происходит более существенный тепловой поток, а вода нагревается быстрее. В этой ситуации необходимо выбирать прибор с толстыми стенками и небольшого размера. Данный подход позволит более эффективно нагревать воздух в помещении дома.

При выборе любого вида теплообменника важно учитывать следующие особенности:

  • Контур водяной непременно должен снабжаться отдельной емкостью для воды;
  • Важно выбрать легкосъемную и простую в уходе конструкцию прибора;
  • Мощность подбирается соответственно показателям дымохода и печи.

Установка этого устройства возможна на крыше из профнастила своими руками. Данный прибор обеспечит качественный нагрев пространства внутри дома и беспроблемное использование. При выборе также стоит учитывать диаметр конструкции, материал корпуса и другие технические характеристики.

Данный прибор для трубы дымохода имеет некоторые недостатки, которые могут стать существенными в процессе эксплуатации. Основная отрицательная черта устройства заключается в отсутствии возможности регулирования мощности.

В таком случае поможет установка заслонок и полный слив воды. Эти действия могут повлиять на отрегулированную работу печи и качество отопления. Оптимальным вариантом будет тщательный и точный выбор устройства, которое обеспечит хороший нагрев воздуха и просто в эксплуатации.

Для установки теплообменника дымоходная труба на крыше из профнастила листов должна быть металлической. Кирпичная конструкция не позволяет монтировать устройство. Важно правильно подобрать диаметр, что позволит эффективно обогревать помещения дома. Такой прибор легко установить на кровлю бани или жилого дома.

Требуется учет всех особенностей конструкции печи, крыши из профнастила и вида теплообменника. Правильный выбор является важным фактором, ведь от этого зависит комфортный нагрев, простая эксплуатация и долговечность.

При использовании этого устройства воздух в помещении прогревается быстрее, а также снижаются теплопотери через дымоход. Правильное устройство, точный монтаж обеспечивают максимальную эффективность работы печи, трубы дымохода и теплообменника.

Расчет теплообменного аппарата «труба в трубе»

В работе выполнен тепловой расчет и расчет прочности узла теплообменника «труба в трубе». Определены значения температурных полей и механических напряжений в элементах конструкции теплообменника.

Теплообменник типа «труба в трубе», принцип работы которого основан на постоянном контакте теплоносителя с обрабатываемой жидкостью, используется в технологических системах для нагревания или охлаждения теплоносителя с небольшой поверхностью теплообмена на предприятиях газовой, нефтяной, нефтехимической и химической промышленности. Применяются теплообменники с такой конструкцией и в пищевой промышленности, например, в виноделии и при производстве молочных продуктов.

Конструкция теплообменника типа «труба в трубе» состоит из нескольких прямолинейных участков труб, расположенных друг над другом. Внутренние трубы с меньшим диаметром последовательно соединены друг с другом дугами в полуокружность (переходными каналами), которые крепятся фланцевым соединением.

Теплообменный аппарат проектируется на основании:

  • Теплового расчета с определением площадей поверхности теплообменника;
  • Конструктивного расчета основных геометрических параметров агрегата и его узлов;
  • Гидравлического расчета, определяющего потерю напора.

Расчет теплообменника. Постановка задачи

Целью выполненной работы является выполнение теплового расчета и определение температурного состояния внутренней трубы теплообменного аппарата «труба в трубе», охладителя пирогаза; расчет прочности элементов внутренней трубы теплообменного аппарата, находящихся под действием внутреннего и внешнего давления, рабочих температур.

Состав и параметры смеси рабочей среды (пирогаза) представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Состав смеси пирогаза

Соединение Массовая доля, %
Этилен 28-29
Пропилен 16-17
Этан 8-9
Пропан 2-3
Метан 20-22
Пар разбавления 26-20

 

Таблица 2. Параметры смеси пирогаза

Величина Вход Выход
Т, ºС 865 450
Pизб, МПа 0.
11		 0.09
ρ, [кг/м3] 0.572 1.003
μ, [кг/м•с] 3.367*10-5 2.049*10-5

 

В расчете в качестве допущения принимается линейное распределение температуры пирогаза по длине канала от 865оС до 450оС. Расчетное давление пирогаза Pизб=0.2 МПа.

Данные о характеристиках среды охлаждения: среда охлаждения – пароводяная эмульсия; давление среды = 130  кгс/см2; температура среды = 330оС; коэффициент теплоотдачи = 14500 Вт/(м2 *град).

В качестве расчетной модели рассматривается внутренняя труба, на внутренней и внешней поверхности которой в качестве граничных условий задается конвективный теплообмен с окружающей средой заданной температуры, с  коэффициентами теплоотдачи, рассчитанными по аналитической методике.

Для расчетов температурного и напряженно-деформированнного состояния трубы со смесью пирогаза использована программная система конечно-элементного анализа ANSYS. Сетка построена с помощью линейных гексаэдральных конечных элементов, размеры которых по толщине, длине и окружности трубы подобраны для корректного описания искомых величин (температура, перемещения, напряжения). 

Тепловой расчет теплообменника

Граничные условия и нагрузки, необходимые для расчёта теплового состояния внутренней трубы охладителя:

  1. На внутренней стенке трубы задается условие конвекции. Принимается линейное распределение температуры среды по длине трубы от 865ºС на входе до 450ºС на выходе. Принимается линейная зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры.  Кроме того, просчитаны дополнительные варианты для постоянных значений коэффициента теплоотдачи 500 и 750  Вт/(м2 *К).
  2. На внешней стенке трубы, граничащей с кипящей парогазовой эмульсией, задается условие конвекции. Температура среды и коэффициент теплоотдачи принимаются  постоянными в соответствии с исходными данными.
  3. На внешней стенке трубы, граничащей с неподвижным воздухом, задается температура окружающего воздуха 40ºС и коэффициент теплоотдачи 3,7 Вт/(м2 *К).
  4. По плоскостям симметрии задается адиабатическая стенка (нулевой тепловой поток).

Расчет напряженно-деформированного состояния узла теплообменника

Для расчета напряженно-деформированного состояния узла входа пирогаза создана модель, включающая части внутренней и внешней трубы.

В качестве нагрузки принимается поле температур, полученное в результате теплового расчета, а также давления пирогаза, охлаждающей эмульсии и атмосферы. Кинематические граничные условия не препятствуют деформированию модели, т.е не учитываются возможные усилия, вызванные монтажом и закреплениями, препятствующими деформации конструкции при нагреве.

Граничные условия и нагрузки необходимые для тепломеханического расчета входного узла:

  1. На внутренней стенке внутренней трубы задается условие конвекции. Принимается линейное распределение температуры среды по длине трубы из расчета 865ºС на входе до 450ºС на выходе из охладителя. Принималась линейная зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры в соответствии с таблицей 5. Давление на стенке задается равным 0.3 МПа в соответствии с исходными данными.
  2. В межтрубном пространстве задается условие конвекции. Температура среды и коэффициент теплоотдачи принимаются  постоянными в соответствии с исходными данными. Давление на стенках 13 МПа.
  3. На внешней стенке трубы, граничащей с неподвижным воздухом, задается температура окружающего воздуха 40ºС и коэффициент теплоотдачи 3,7 Вт/(м
    2     *К) и давление 0.1 МПа.
  4. По плоскостям симметрии задается адиабатическая стенка (нулевой тепловой поток) и равенство нулю нормальных перемещений.

Результаты расчета прочности деталей теплообменного аппарата (эквивалентные напряжения, определенные по теории наибольших касательных напряжений) представлены на рисунке.

Заключение

1. На основе предоставленных данных проведен расчет теплофизических свойств смеси пирогаза и коэффициентов теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях трубы, необходимые для постановки задачи расчета температурного и напряженного состояния конструкции.

2. В результате теплового расчета внутренней трубы теплообменного аппарата было получено распределение температур по ее стенке.  Максимальные значения  температуры в различных узлах приведены в таблице 6.

3. Расчет тепломеханического состояния входного узла показал, что уровень максимальных эквивалентных напряжений  в линейно-упругой постановке достигает  300-370 МПа, что значительно превышает допустимое значение 140 МПа. Это свидетельствует о возможном превышении предела текучести стали, необходимости проведения поверочного расчета в нелинейной (упруго-пластической) постановке и оценки циклической прочности конструкции.

4. В тепломеханическом расчете предполагалось, что условия закрепления теплообменника не препятствуют свободному деформированию материала труб под действием нагрева. Для учета возможного влияния закрепления необходимо моделирование всей геометрии теплообменника до ближайших жесткозакрепленных точек.

5. Оценка коэффициента теплоотдачи на внутренней стенке трубы с пирогазом проведена по  вычисленным значениям вязкости, теплоемкости, теплопроводности для принятого состава смеси пирогаза. Однако, эти свойства чувствительны  к составу смеси пирогаза, а, следовательно, при отклонениях в составе смеси от указанных в таблице 1 изменятся и значения коэффициента теплоотдачи.  Кроме того, при оценке коэффициента теплоотдачи не учтена локальная интенсификация теплообмена на поворотах потока и его зависимость от неравномерности  поля скорости.  Для более точного определения распределения коэффициента теплоотдачи по внутренней стенке трубы необходимо проведение детального моделирования течения пирогаза и теплообмена.

Что такое двухтрубный теплообменник?

  • Техническое обслуживание оборудования
  • Резервуары из нержавеющей стали

Теплообменники — это устройства, передающие тепло между двумя потоками жидкости или газа без их смешивания. Известно, что они работают, создавая зазор между потоками и физическим барьером. Двухтрубный теплообменник — это тип теплообменника, в котором для выполнения своей работы используются две трубы. Этот блок обычно используется для транспортировки воздуха и тепла. Цель теплообменника состоит в том, чтобы позволить двум отдельным потокам взаимодействовать на проводящем барьере, что может обеспечить передачу тепловой энергии. В этой статье объясняются принципы работы теплообменников.

Что такое двухтрубный теплообменник?

Двухтрубный теплообменник представляет собой тип трубы с центральным токопроводящим барьером, предотвращающим образование кольцевой формы как протекающими жидкостями, так и прилегающей трубой. Внешняя половина трубы выполняет роль проводника, а внутренняя половина несет рабочую жидкость. Результирующий теплообмен происходит через внутреннюю трубу. Горячий поток проходит через внутреннюю трубу, а холодный поток проходит через внешнюю оболочку. Двухтрубный теплообменник обычно используется в противотоке, когда используется противоположное направление потока. Двухтрубные теплообменники обычно используются для приложений с высоким давлением и высокой температурой из-за их способности расширяться и иметь прочную конструкцию. Однако они также могут испытывать перепады температур во время противотока, когда горячий поток превышает холодный. Двухтрубный теплообменник обычно используется в тех случаях, когда традиционные кожухотрубные теплообменники недостаточно мощны для обеспечения необходимой теплопередачи. Его можно использовать параллельно или последовательно для повышения температуры.

Плюсы и минусы двойного теплообменника

Двухтрубный теплообменник — отличный выбор для тех, кто хочет дополнить существующую систему или построить новую. В этой статье мы сосредоточимся на некоторых основных преимуществах и недостатках этих типов теплообменников. Эти компоненты могут работать как в условиях высокого, так и низкого давления. Их гибкая конструкция позволяет быстро модифицировать или заменять детали. Они также энергоэффективны и предназначены для бесперебойной работы даже в суровых условиях. Однако они также очень малы и не требуют много места для обслуживания. Двухтрубный теплообменник обычно является самым простым типом теплообменника в промышленности. Они могут быть изготовлены для различных размеров и конфигураций.

Двухтрубный теплообменник, как правило, является самым простым типом теплообменника для установки. Их можно использовать в различных размерах и конфигурациях, и их можно заставить работать без проблем с различными поверхностями. При выборе двухтрубного теплообменника учитывайте тип рабочей жидкости и пространство, необходимое для протекания. Кроме того, требуемый тип теплопередачи будет варьироваться в зависимости от проекта и окружающей среды. От промышленных котлов до компрессоров двухтрубные теплообменники обычно используются в различных приложениях. Они известны своим элегантным дизайном и универсальностью. Если пространство ограничено, идеальным выбором будет двухтрубный теплообменник.

Ознакомьтесь с нашими бывшими в употреблении теплообменниками и двухтрубными теплообменниками. Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами сегодня!

Статьи по теме

Оставайтесь на связи

Подпишитесь на рассылку новостей и получайте обновления о новых продуктах, специальных предложениях и новостях.

Теплообменник «вода-воздух» (3 страницы) – изолированная труба Badger

Теплообменник «вода-воздух» 12×12, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена 181,70 $

12×12 Теплообменник «вода-воздух» ~~1″ Медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $126,50

Теплообменник «вода-воздух» 12×15, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена $195,50

Теплообменник «вода-воздух» 12×15~~1″ Медные порты с передним фланцем EZ Install

Обычная цена $140,30

Теплообменник «вода-воздух» 12×18, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена $210,45

Теплообменник «вода-воздух» 12×18~~1″ Медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $156,40

12×21 Теплообменник «вода-воздух» 1 дюйм, медные порты с установочным комплектом

Обычная цена 232,30 $

Теплообменник «вода-воздух» 12×21~~1 дюйм с медными портами и передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $178,25

Теплообменник «вода-воздух» 12×24, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена 257,60 $

Теплообменник «вода-воздух» 12×24 ~~1 дюйм, медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена 202,40 $

Теплообменник «вода-воздух» 12×6, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена $154,10

Теплообменник «вода-воздух» 12×6~~1″ Медные порты с передним фланцем EZ Install

Обычная цена 98,90 $

Теплообменник «вода-воздух» 14×10, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена $186,30

Теплообменник вода-воздух 14×10~~1″ Медные порты с передним фланцем EZ Install

Обычная цена $132,25

Теплообменник «вода-воздух» 14×14, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена 205,85 $

Теплообменник «вода-воздух» 14×14 ~~1″ Медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $151,80

Теплообменник «вода-воздух» 14×16, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена $218,50

Теплообменник «вода-воздух» 14×16~~1″ Медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $164,45

Теплообменник «вода-воздух» 14×18, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена 227,70 $

Теплообменник «вода-воздух» 14×18~~1″, медные порты с передним фланцем для установки EZ

Обычная цена $196,65

Теплообменник «вода-воздух» 15×15, медные порты 1 дюйм с комплектом для установки

Обычная цена