Теплообменники «труба в трубе»

Теплообменники «труба в трубе» предназначены для нагрева и охлаждения сред в технологических процессах нефтяной, газовой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Именно к поверхностным тепловым аппаратам относится теплообменик типа труба в трубе. Состоит он из нескольких связанных между собой звеньев, а каждое звено состоит из двух труб, между которыми и происходит поверхностный (через стенки) теплообмен. Теплообменник типа труба в трубе является простейшим, теплоносителями в нем могут быть как пары и газы, так и жидкости. Такой аппарат при множестве достоинств почти не имеет недостатков.

Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:

— поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;
— регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;
смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

В химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций, основную группу которых представляют трубчатые теплообменники, такие как: кожухотрубные, оросительные, погруженные и «труба в трубе».

Теплообменник «труба в трубе» включают несколько расположенных друг над другом элементов, причем каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы большего диаметра и концентрически расположенной внут-ри нее трубы меньшего диаметра. Внутренне трубы элементов соединены друг с другом последовательно; так же связаны между собой наружные тру-бы.
Для возможности очистки внутренне трубы соединяются при помощи съемных калачей.
Благодаря небольшому поперечному сечению в этих теплообменниках легко достигаются высокие скорости теплоносителей в как в трубах, так и в межтрубном пространстве. При значительных количествах теплоносителей теплообменник составляют из нескольких параллельных секций, присоединяемых к общим коллекторам.

Преимущества теплообменников «труба в трубе»:

— высокий коэффициент теплопередачи в следствии большой скорости обоих теплоносителей;
— простота изготовления.

Недостатки этих теплообменников:

— громоздкость;
— высокая стоимость ввиду большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене;
— трудность очистки межтрубного пространства.

Теплообменники «труба в трубе» могут использоваться, как для нагревания, так и для охлаждения.
Нагревание обычно производится или горячей водой или насыщенным водяным паром, который запускается в межтрубное пространство и конденсируется на поверхности внутренней трубы.
Использование водяного пара в качестве греющего агента имеет следующие достоинства:

— высокий коэффициент теплоотдачи;
— большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара;
— равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре;
— легкое регулирование обогрева.

При охлаждении в теплообменниках «труба в трубе» в качестве хладоагента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, ко-гда требуется получить температуру ниже 5-20°С применяют холодильные рассолы (водные растворы СаСl2, NaCl, и др.).

Теплообменник труба в трубе однопоточный разборный ТТОР

1. Разборные однопоточные теплообменники труба в трубе ТТОР предназначены для загрязненных и склонных к значительным отложениям рабочих сред, а также для сред, несущих взвеси, то есть для таких технологических условий, когда не допускается разделение рабочей среды на параллельные потоки.
2. Аппараты предназначены для применения в различных очистных установках, сооружаемых с целью охраны окружающей среды, в том числе на установках обработки осадков сточных вод, в установках сжигания нефтешлама и для аналогичных условий работы в других областях промышленности при расходах жидкостей в кольцевом и трубном пространствах от 2 до 60 т/ч.
3. Конструкцией аппаратов обеспечена возможность регулярной механической очистки внутренней поверхности теплообменных труб от загрязнений, а также возможность выемки теплообменных труб для их замены или механической очистки наружной поверхности.
4. Более загрязненная среда одним потоком проходит внутри теплообменных труб, совершая при этом четыре хода по трубному пространству. Менее загрязненная среда противотоком проходит снаружи теплообменных труб, совершая также четыре хода по кольцевому пространству.
5. Допускается выполнение аппарата двухходовым и следовательно, двухпоточным по кольцевому пространству для тех случаев, когда то обусловлено условиями теплообмена (снаружи теплообменных труб- процесс теплообмена с испарением или конденсацией). Например, при использовании аппарата в качестве парового подогревателя загрязненного продукта.
6. Конструкцией аппаратов предусмотрена возможность свободных температурных удлинении теплообменных труб. Возможность температурных удлинении кожуховых труб конструкцией однопоточных четырех ходовых по кольцевому пространству аппаратов ограничена, поэтому перепад температур входа и выхода среды, проходящей через кольцевое пространство аппарата, не должен превышать 1500 С. 

Теплообменники изготавливаются следующих исполнениях:

1 – приварными двойниками
2 – со съемными двойниками
В теплообменниках применяются теплообменные трубы гладкие (Г).
Теплообменники могут эксплуатироваться в условиях макроклиматических районов с умеренным и тропическим климатом. Климатическое исполнение «У» и «Т», категория изделия 1, 2 и 3 по ГОСТ 15150.
Теплообменники рассчитаны на установку в географических районах сейсмичностью до 7 баллов по принятой в РФ 12-ти бальной шкале. Возможность эксплуатации в районах с сейсмичностью 7 и более баллов определяется расчетом на сейсмичность по СНиП 11-7-81 (с учетом конкретного типоразмера и схемы компоновки аппаратов).
Пример условного обозначения теплообменного аппарата при заказе:
Теплообменник труба в трубе однопоточный неразборный (ТТОН) со съемными двойниками (исполнение 2), с диаметром теплообменных и кожуховых труб d/D= 57/108 мм, на условные давления внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн= 6,3/4,0 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6м, материального исполнения М1, климатического исполнения (У):
Теплообм. ТТОН-2-57/108-6,3/4,0 / 6-Г-М1-У
ТУ 3612-014-00220302-99.
Теплообменник труба в трубе однопоточный разборный (ТТОР) с диаметрами теплообменных и кожуховых труб d/D= 89/159 мм, на условное давление внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн= 4,0/1,6 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6м, материального исполнения М1, климатического исполнения (У):
Теплообменник ТТОР-89/159-4,0/1,6 / 6-Г-М1-У
ТУ 3612-014-00220302-99.
Теплообменник труба в трубе многопоточный с 7-ью параллельными потоками (ТТМ7), с приварными двойниками (исполнение 1), с диаметрами теплообменных и кожуховых труб d/D=48/89 мм, на условные давления внутри и снаружи теплообменных труб Рв/Рн=1,6/1,6 МПа, с гладкими теплообменными трубами (Г) длиной 6 м, материального исполнения М1, климатического исполнения (Т):
Теплообменник ТТМ7-1-48/89-1,6/1,6 / 6-Г-М1-Т
ТУ 3612-014-00220302-99.
При заказе теплообменников должен представляться опросный лист .
По требованию потребителя допускается:
— принимать уменьшенный диаметр одного или нескольких штуцеров (увеличение диаметра штуцеров не допускается):
— уплотнительную поверхность аппаратных фланцев и фланцев штуцеров выполнять «шип-паз» на Ру?4,0 МПа;
— производить крепление труб в трубных решетках обваркой с развальцовкой (при отсутствии специального указания тип соединения труб с трубными решетками выбирает предприятие-изготовитель);
— не устанавливать детали для крепления теплоизоляции.
Заказ теплообменников с вышеперечисленными конструктивными изменениями должен производиться по форме, приведенной в обязательном приложении.

Примечание. Допускается изготавливать теплообменники на конкретные расчетные условия, приведенные в опросном листе или исполнений по материалу согласно условному обозначнию заказанного аппарата. При этом массу теплообменника определяют, исходя из расчетных значений давления и температуры.

Основные параметры теплообменников труба в трубе

 

Наименование параметров		Значения параметров для теплообменников типа
		ТТОН	ТТОР	ТТМ	ТТРМ
Поверхность теплообмена гладких труб, м2		0,11-4,45	5,0-18,0	3,9-93,0	0,55-4,6
Наружный диаметр теплообменных труб, мм		25; 38; 48; 57; 89; 108; 133; 159.	89; 108; 133;159	38; 48; 57	25; 38; 48; 57.
Наружный диаметр кожуховых труб, мм		57; 76; 89; 108; 133; 159; 219	133; 159; 219	89; 108.	57; 76; 89; 108.
Условное давление, МПа, не более	В трубах	1,6; 4,0; 6,3	1,6; 4,0	1,6; 4,0	6,3
	В кожухе	1,6; 4,0; 6,3	1,6; 4,0	1,6; 4,0	1,6; 4,0; 6,3
Температура рабочей среды, 0 С	В трубах	От минус 30 до 300	От минус 30 до 400	От минус 30 до 400	От минус 30 до 400
	В кожухе	От минус 30 до 300	От минус 30 до 400	От минус 30 до 400	От минус 30 до 400
Длина теплообменных труб, мм		1500; 3000; 4500; 6000; 9000.	4500; 6000; 9000	3000; 4500; 6000; 9000.	1500; 3000; 4500; 6000