Конструкция и расчеты теплообменников

Поделиться в социальных сетях

Поделиться Ссылкой

Используйте постоянную связь для обмена в социальных медиа

Поделиться с другом

Пожалуйста Логин послать это document по электронной почте!

Встроить в свой сайт

Выберите страницу, чтобы начать с

Оставить комментарий с адресом электронной почты (подтверждение электронной почты требуется для того, чтобы опубликовать комментарий на сайте) или пожалуйста Логин опубликовать комментарий

46. 46

188. 188

189. 189

190. 190

191. 191

192. 192

193. 193

194. 194

195. 195

196. 196

197. 197

198. 198

199. 199

200. 200

201. 201

202. 202

203. 203

79. Рис . 4.7. Конструкція плаваючої головки 79

83. Рис . 5.1. Кожухотрубчастий теплообмінник з U- подібними трубами 83

66. Рис . 4.3. Конструкція трубного пучка теплообмінника з плаваючою головкою 66

88. Рис . 5.2. Трубний пучок горизонтального теплообмінника з U- подібними трубами 88

57. Рис . 4.1. Кожухотрубчастий теплообмінник з плаваючою головкою горизонтальний двоходовий по трубам 57

58. 58 Рис . 4.2. Кожухотрубчастий теплообмінник з плаваючою головкою вертикальний двоходовий по трубам

23. 23 Рис . 2.5. Трубний пучок двоходового по трубам горизонтального кожухотрубчастого теплообмінника типу ТК

39. Рис . 3.1. Кожухотрубчастий теплообмінник з розширником і компенсатором на кожусі горизонтальний одноходовий по трубам 39

40. 40 Рис .3.2. Кожухотрубчастий теплообмінник з розширником і компенсатором на кожусі вертикальний одноходовий по трубам

41. Рис . 3.3. Кожухотрубчастий теплообмінник з розширником і компенсатором на кожусі горизонтальний двоходовий по трубам 41

42. 42 Рис . 3.4. Кожухотрубчастий теплообмінник з розширником і компенсатором на кожусі вертикальний двоходовий по трубам

10. Рис . 2.1. Кожухотрубчастий теплообмінник з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором на кожусі горизонтальний одноходовий по трубам 10

12. 12 Рис . 2.3. Кожухотрубчастий теплообмінник з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором на кожусі горизонтальний двоходовий по трубам

99. 99 Рис . 6.2. Фланці перехідні із ущільнювальною поверхнею під металеву прокладку восьмикутного перерізу а – виповнення 1; б – виповнення 2

11. 11 Рис . 2.2. Кожухотрубчастий теплообмінник з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором на кожусі вертикальний одноходовий по трубам

13. 13 Рис . 2.4. Кожухотрубчастий теплообмінник з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором на кожусі вертикальний двоходовий по трубам

47. 47 Рис . 3.5. Трубний пучок двоходового по трубам горизонтального кожухотрубчастого теплообмінника з розширником і лінзовим компенсатором на кожусі 47

130. 130 Рисунок 7.4 – Апарат з розширником та компенсатором на кожусі Рисунок 7.5 – Апарат з плаваючою головкою Рисунок 7.6 – Апарат з U- подібними трубами

91. 91 Рис . 5.3. Розміщення труб в трубних решітках і перегородках в апаратах типу ТУ а – в трубній решітці ; б , в – в поперечних перегородках

78. 78 Таблиця 4.9 Розміри полоззів Розміри в міліметрах Тип апарата Внутрішній діаметр апарата 4 А 5 А 800 38 1000 16 50 ТП , ТУ 1200 22 50 ТУ 1400 25 65 Рис . 4.6. Конструкція та розміри полоззів

129. 129 Рис . 7.1. Апарат з нерухомими трубними решітками Рис . 7.2. Апарат з компенсатором на кожусі Рис . 7.3. Апарат з нерухомими трубними решітками та розширником на кожусі

27. 27 Рис . 2.6. Розміщення отворів під труби в трубних решітках і поперечних перегородках одноходових теплообмінників типів ТН і ТК а – в решітці ; б , в – в перегородках

28. 28 Рис . 2.7. Розміщення отворів під труби в трубних решітках і поперечних перегородках двоходових теплообмінників типів ТН і ТК а – в решітці ; б , в – в перегородках

107. 107 Рис . 6.4. Основні типи розвальцювання труб в трубних решітках а – тип Р 1; б – тип Р 2 ; в – тип Р 3; г – тип Р 4; д – тип Р 5

70. 70 Рис . 4.4. Розміщення отворів лід труби в апаратах типу ТП по вер - шинам квадратів при двох ходах по трубам а – в трубній решітці ; б , в – в поперечних перегородках

75. 75 Рис . 4.5. Розміщення отворів під труби в апаратах типу ТП по вершинам рівнобічних трикутників при двох ходах по трубам а – в трубній решітці ; б , в – в поперечних перегородках

110. 110 . Рис . 6.6. Типи зварення труб з трубними решітками а – тип З 1; б – тип З 2; в – тип З 3 Діаметри отворів під труби в трубних решітках наведені в таблиці 6.10

94. 94 Питання до самоперевірки 1 Галузь застосування кожухотрубчастих теплообмінних апаратів з U - подібними трубами . 2 Конструкції горизонтальних кожухотрубчастих теплообмінників з U - подібними трубами . 3 Конструкції трубних пучків горизонтальних кожухотрубчастих те п - лообмінників U- подібними трубами .

207. Навчальне видання Іванченко Віктор Васильович , Барвін Олександр Іванович , Штонда Юрій Миколайович КОНСТРУЮВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК КОЖУХОТРУЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ Техн . редактор Т . М . Дроговоз Редактор В . В . Іванченко Оригінал - макет Ю . М . Штонда

1. МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ СЄВЄРОДОНЕЦЬКИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ В . В . Іванченко , О . І . Барвін , Ю . М . Штонда КОНСТРУЮВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК КОЖУХОТРУБЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ Луганськ 2006

74. Закінчення таблиці 4.7 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальне D т d Сектор 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 в сек - торі в ре - шітці А 27 26 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 12 - 691 20 Б 27 26 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 15 12 9 698 1389 А 21 20 19 18 17 16 15 14 9 - - - - - - 453 1200 25 Б 21 20 19 18 17 16 15 14 9 6 - - - - - 459 912 74

93. Закінчення таблиці 5.5 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальне D т d 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 в сек - торі в ре - шітці 20 - - - - - - - - - - - - - 80 160 400 25 - - - - - - - - - - - - - 47 94 20 - - - - - - - - - - - - - 131 262 500 25 - - - - - - - - - - - - - 84 168 20 - - - - - - - - - - - - - 186 372 600 25 - - - - - - - - - - - - - 119 238 20 15 - - - - - - - - - - - - 350 700 800 25 - - - - - - - - - - - - - 217 434 20 29 26 25 22 19 - - - - - - - - 568 1136 1000 25 15 - - - - - - - - - - - - 358 716 20 37 36 35 34 33 30 29 26 19 - - - - 828 1656 1200 25 27 26 23 22 17 - - - - - - - - 544 1088 20 47 46 45 44 43 40 39 38 37 34 33 30 23 1156 2312 1400 25 35 34 33 30 29 26 25 20 - - - - - 751 1502 93

35. Закінчення таблиці 2.9 Розміри в міліметрах Труби 20×2 довжиною Труби 25×2 довжиною 2000 3000 4000 6000 9000 2000 3000 4000 6000 9000 Внутрішній діаметр кожуха D Тиск в к о жусі та трубах P , МПа Маса теоретична , кг Одноходові теплообмінники 0,6 - - 8930 12760 18560 - - 7910 11190 16080 1,0 - - 9180 12910 18970 - - 8210 11360 16280 1,6 - - 9310 13100 19360 - - 8460 11780 16730 2,5 - - 11030 15220 21890 - - 9910 13590 19180 Двоходові теплообмінники 0,6 - - 9030 12750 18560 - - 8000 11120 15850 1,0 - - 9650 13360 19170 - - 8350 11500 16250 1,6 - - 9680 13470 19310 - - 8600 11770 16600 1200 2,5 - - 11450 14800 21860 - - 10100 13670 19100 35

162. 162 ДОДАТОК Б Технічна характеристика лінзових компенсаторів Компенсуюча здібність однієї лінзи ± л ∆ , мм Загальне число циклів навантаження компенсатора N 1000 2000 Жорсткість компенсатора , а С , Н Умовний тиск у P , МПа у D , мм 0,6 1,0 1,6 0,6 1,0 1,6 0,6 1,0 1,6 400 9,0 7,5 41150 40800 68600 500 51860 45690 77350 600 57620 51260 86780 800 68990 63400 107700 1000 80780 75500 130200 1200 10,5 5,5 4,3 9,0 4,5 3,6 92510 87650 152600

49. 49 Рис . 3.7. Розміщення отворів під труби в трубних решітках і поперечних перегородках двоходових теплообмінників з розширником на кожусі а – в трубній решітці з боку кришки ; б – в трубній решітці з боку розподільної камери ; в – в поперечній перегородці

34. Продовження таблиці 2.9 Розміри в міліметрах Труби 20×2 довжиною Труби 25×2 довжиною 2000 3000 4000 6000 9000 2000 3000 4000 6000 9000 Внутрішній діаметр кожуха D Тиск в к о жусі та трубах P , МПа Маса теоретична , кг Двоходові теплообмінники 1,0 2680 3510 4350 6040 - 2520 3240 3960 5380 - 1,6 2880 3760 4650 6340 - 2720 3450 4180 5620 - 2,5 3180 4160 5100 7000 - 2870 3680 4500 6120 - 800 4,0 4160 5110 6070 8010 - 4080 4740 5690 7340 - Одноходові теплообмінники 0,6 - 5020 6490 9000 12980 - 4410 5460 7870 112 50 1,0 - 5220 6560 9210 13180 - 4540 5770 7970 114 00 1,6 - 5600 6790 9870 13750 - 4890 6160 8370 120 50 2,5 - 6100 7570 10530 15180 - 5510 6790 9270 1335 0 4,0 - 7110 8940 12180 - - 6780 8190 11010 - Двоходові теплообмінники 0,6 - 5050 6290 8770 12920 - 4480 5590 7810 111 50 1,0 - 5230 6540 9180 13120 - 4580 5710 7970 113 50 1,6 - 5520 6900 9660 13690 - 4930 6110 8370 119 50 2,5 - 6170 7580 10390 15120 - 5430 6800 9120 1320 0 1000 4,0 - 7710 9270 12380 - - 7750 8950 11650 - 34

92. Таблиця 5.5 Розміщення труб в трубних решітках і перегородках в апаратах типу ТУ Розміри в міліметра х Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам D 0 D т d 3 h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 20 90 13 13 14 13 12 9 6 - - - - - - 400 387 25 83 11 11 10 9 6 - - - - - - - - 20 113 17 17 18 17 16 15 14 11 6 - - - - 500 490 25 111 13 15 14 13 12 11 6 - - - - - - 20 135 21 21 22 21 20 19 18 17 16 11 - - - 600 590 25 139 17 17 16 17 16 15 12 9 - - - - - 20 180 29 29 30 29 28 25 26 27 26 23 22 21 20 800 788 25 166 23 23 24 23 22 19 20 19 18 14 12 - - 20 225 37 37 36 37 36 35 36 33 34 33 32 31 30 1000 988 25 222 29 29 30 29 28 29 26 27 26 25 24 21 20 20 270 43 45 44 45 44 43 44 43 42 39 40 39 38 1200 1188 25 277 35 37 36 35 36 35 34 31 32 31 30 29 28 20 315 51 53 52 53 52 51 52 51 50 49 48 47 48 1400 1386 25 305 41 43 42 41 42 41 40 41 40 37 38 37 36 92

80. 80 Питання до самоперевірки 1 Галузь застосування кожухотрубчастих теплообмінних апаратів з пл а - ваючою головкою . 2 Конструкції горизонтальних кожухотрубчастих теплообмінників з пл а - ваючою головкою . 3 Конструкції вертикальних кожухотрубчастих теплообмінників з плав а - ючою головкою . 4 Конструкції трубних пучків горизонтальних кожухотрубчастих тепл о - обмінників з плаваючою головкою .

85. Закінчення таблиці 5.1 Розміри в міліметрах Розміщення перегородок Внутрі - шній діа - метр ко - жуха D Умовний тиск , P у МПа L l 0 l 1 l 2 l 3 l число H h у D А 1 А 7360 6000 3000 12 5360 4,0 10360 9000 6000 530 20 1354 616 750 8360 7550 6000 3000 12 5360 800 6,3 10550 9000 6000 550 420 20 1430 622 250 910 8360 7625 6000 3000 10 5400 1,6 10625 9000 6000 570 16 712 8400 7625 6000 3000 10 5400 2,5 10625 9000 6000 610 16 750 8400 7660 6000 3000 10 5360 1000 4,0 10660 9000 6000 1450 500 16 1558 716 880 8360 7720 6000 3000 8 5400 1,6 10720 9000 6000 630 14 820 8400 7800 6000 3000 8 5360 1200 2,5 10800 9000 6000 680 1400 615 14 1780 822 300 870 8360 8055 6000 3000 8 5200 1,6 11055 9000 6000 750 12 8200 8075 6000 3000 8 5200 1400 2,5 11075 9000 6000 790 1300 670 12 1980 922 350 1000 8200 85

161. 161 ДОДАТОК A Конструкція та основні розміри лінзових компенсаторів Рис . А .1. Конструкція лінзового компенсатора Таблиця А .1 Основні розміри лінзових компенсаторів Розміри в міліметрах P у , МПа D у d н D л S л L r 400 408 658 500 508 758 600 608 858 800 816 1066 1000 1016 1266 0,6 1200 1216 1466 4 106 22 400 408 562 500 512 662 600 612 762 800 816 966 1000 1016 1166 1,0 1200 1216 1366 3 72 14 400 408 558 500 508 658 600 608 758 800 816 966 1000 1016 1166 1,6 1200 1216 1366 4 74 14

90. Закінчення таблиці 5.4 Розміри в міліметрах D , P y M П a 1 D 2 D 4 D l 3 l 4 l 5 l ≈ 6 l ≈ S 1 S 2 S 6000 4500 1,6 1064 9000 7500 335 785 85 6000 4500 2,5 1078 9000 7500 325 775 105 6000 4500 1000 4,0 1073 995 995 9000 500 7500 375 805 135 8 10 6000 4305 910 1,6 1266 9000 7995 360 565 100 6000 4305 905 1200 2,5 1294 1195 1195 9000 615 7995 375 560 120 6000 4690 700 1,6 1468 9000 7370 445 860 115 6000 4690 685 1400 2,5 1504 1395 1395 9000 670 7370 430 845 140 10 12 Примітка – Товщину решітки S для виповнення М 3 слід збільшити на 5 мм 90

89. Таблиця 5.4 Основні розміри трубних пучків апаратів з U- подібними трубами Розміри в міліметрах D , P y M П a 1 D 2 D 4 D l 3 l 4 l 5 l ≈ 6 l ≈ S 1 S 2 S 3000 2200 375 2,5 6000 5000 225 475 55 3000 2200 370 4,0 457 6000 5000 220 470 65 3000 2200 370 400 6,3 490 397 395 6000 200 5000 240 470 75 3000 2250 2,5 563 6000 5250 245 370 60 3000 2250 4,0 557 6000 5250 240 365 75 3000 2250 500 6,3 590 497 495 6000 250 5250 280 385 90 1,6 270 60 2,5 663 265 455 70 4,0 657 280 450 85 600 6,3 710 597 595 6000 335 5025 335 505 105 6 8 6000 4620 705 1,6 865 9000 7980 315 525 75 6000 4620 695 2,5 875 9000 7980 305 515 90 6000 4620 690 4,0 868 9000 7980 320 510 110 6000 4620 760 800 6,3 935 796 795 9000 420 7980 390 580 135 8 10 89

84. Таблиця 5.1. Основні розміри теплообмінників з U- подібними трубами Розміри в міліметрах Розміщення перегородок Внутрішній діаметр кожуха D Умовний тиск , P у МПа L l 0 l 1 l 2 l 3 l число H h у D А 1 А 3940 3000 1500 400 12 2500 2,5 6940 6000 3000 1100 26 5500 4120 3000 1500 400 12 2500 4,0 7120 6000 3000 270 1100 26 714 500 5500 4010 3000 1500 400 12 2460 400 6,3 7010 6000 3000 280 1100 200 26 810 352 100 550 5460 4070 3000 1500 400 10 2500 2,5 7070 6000 3000 1100 22 5500 4095 3000 1500 400 10 2500 4,0 7095 6000 3000 325 1100 22 550 5500 4170 3000 1500 400 10 2460 500 6,3 7170 6000 3000 345 1100 250 22 954 472 150 650 5460 1,6 7200 370 2,5 7240 600 5400 4,0 7260 400 1100 1060 525 640 600 6,3 7370 6000 3000 440 900 335 16 1106 532 200 770 5360 7300 6000 3000 12 5400 1,6 10300 9000 6000 460 20 612 8400 7315 6000 3000 12 5400 800 2,5 10315 9000 6000 490 1450 420 20 1354 616 250 700 8400 84

60. Продовження таблиці 4.2 Розміри в міліметрах Внутріш - ній діа - метр апа - рата D Умовний тиск в трубах і кожусі у Р , МПа • L l 0 l • 1 l 2 l H h у D 1 у D A 1 A 7465 6000 3000 5100 1,6 10465 9000 6000 700 1100 612 8100 7550 6000 3000 5100 2,5 10550 9000 6000 725 700 8100 7600 6000 3000 4900 4,0 10600 9000 6000 760 950 1354 616 750 7900 7800 6000 3000 4670 6,3 10800 9000 6000 845 800 1430 622 890 7670 8100 6000 3000 4200 800 8,0 11100 9000 6000 1120 650 1684 632 250 250 1250 7200 7615 6000 3000 5000 1,6 10615 9000 6000 760 712 8000 7720 6000 3000 5000 2,5 10720 9000 6000 795 950 750 8000 7870 6000 3000 4800 4,0 10870 9000 6000 855 750 1558 716 840 7800 8250 6000 3000 4200 1000 6,3 11250 9000 6000 1150 600 1860 726 300 300 1330 7200 60

53. Таблиця 3.7 Маса апаратів з розширником на кожусі Розміри в міліметрах Труби 20×2 довжиною Труби 25×2 довжиною 3000 4000 6000 3000 4000 6000 Внутрішній діаметр кожуха D Тиск в кожусі та трубах P , МПа Маса теоретична , кг Одноходові теплообмінники 0,6 5130 6480 9030 4630 5810 8100 1,0 5260 6610 9180 4770 5960 8240 1,6 5720 7050 9620 5220 6400 8680 2,5 6310 7710 10450 5810 7050 9520 4,0 7820 9260 12190 7320 8600 11260 Двоходові теплообмінники 0,6 5360 6710 9260 4860 6040 8330 1,0 5480 6830 9400 4990 6180 8460 1,6 5920 7250 9830 5430 6600 8880 2,5 6440 6980 10570 5940 7180 9640 1000 4,0 7990 9430 12360 7490 8770 11430 Одноходові теплообмінники 0,6 - 8970 12700 - 7940 11180 1,0 - 9250 12970 - 8210 11450 1,6 - 9860 13710 - 8830 12190 2,5 - 11250 15130 - 10210 13620 Двоходові теплообмінники 0,6 - 9310 13030 - 8280 11520 1,0 - 9530 13250 - 8490 11730 1,6 - 10280 14130 - 9240 12600 1200 2,5 - 11540 15430 - 10510 13920 53

100. Таблиця 6.3 Розміри та параметри перехідних фланців з виступом Розміри в міліметрах Болти ( шпильки ) D в D 1 D 2 D 5 D 6 D 7 D b H d діаметр число Тиск умовний у P , МПа 444 30 75 1,0 412 452 35 95 24 1,6 640 600 563 418 456 50 105 23 М 20 28 2,5 424 480 55 140 4,0 400 500 695 635 557 432 500 65 170 33 М 30 24 6,4 544 35 80 1,0 514 556 40 105 28 1,6 740 700 663 522 564 50 115 23 М 20 32 2,5 795 735 657 528 584 65 150 4,0 500 600 820 750 669 538 610 80 190 33 М 30 28 6,4 614 652 35 95 1,0 840 800 763 616 656 50 110 32 1,6 850 810 773 624 670 55 125 23 M20 40 2,5 700 895 835 757 630 688 70 155 33 M30 32 4,0 600 800 1055 985 883 644 750 115 275 40 M36 36 6,4 818 866 40 115 1,0 1045 1005 965 820 868 55 130 23 M20 40 1,6 1070 1020 977 830 880 65 140 27 M24 48 2,5 900 1110 1050 968 838 902 85 180 33 M30 4,0 800 1000 1300 1220 1093 852 960 145 310 46 M42 40 6,4 100

122. 122 Рис . 6.13. Типові конструкції розподільних камер і кришок а – розподільна камера з приварною еліптичною кришкою двоходового апарата ; б – кришка двоходового апарата ; в – розподільна камера одноходового апарата ; г – розподільна камера двоходового апарата з від ’ ємною еліптичною криш - кою ; д – розподільна камера двоходового апарата з від ’ ємною плоскою кришкою

33. Таблиця 2.9 Маса апаратів типів ТН і ТК Розміри в міліметрах Труби 20×2 довжиною Труби 25×2 довжиною 2000 3000 4000 6000 9000 2000 3000 4000 6000 9000 Внутрішній діаметр кожуха D Тиск в ко жусі та трубах P , МПа Маса теоретична , кг Одноходові теплообмінники 1,6 860 1130 1430 1850 - 780 1030 1290 1750 - 2,5 980 1230 1540 1960 - 870 1140 1400 1860 - 4,0 1090 1290 1780 2120 - 1030 1200 1480 1940 - Двоходові теплообмінники 1,6 860 1130 1360 1930 - 790 1020 1340 1660 - 2,5 1020 1250 1490 2020 - 960 1180 1380 1860 - 400 4,0 1150 1470 1660 2240 - 1080 1350 1510 2130 - Одноходові теплообмінники 1,6 1570 2030 2540 3540 - 1360 1840 2450 3190 - 2,5 1710 2250 2760 3840 - 1550 2020 2560 3480 - 4,0 2100 2670 3530 4380 - 1970 2470 3390 3950 - Двоходові теплообмінники 1,6 1520 1920 2350 3470 - 1350 1820 2190 2910 - 2,5 1870 2400 2920 3980 - 1710 2190 2640 3550 - 600 4,0 2430 3000 3560 4690 - 2290 2800 3280 4270 - Одноходові теплообмінники 1,0 2640 3570 4310 6040 - 2300 3160 3760 5420 - 1,6 2780 3640 4560 6340 - 2320 3280 4040 5460 - 2,5 3190 4150 5110 7040 - 2920 3730 4570 6350 - 800 4,0 3930 4970 6020 8110 - 3660 4600 5470 7070 - 33

61. Закінчення таблиці 4.2 Розміри в міліметрах Внутріш - ній діа - метр апа - рата D Умовний тиск в трубах і кожусі у Р , МПа • L l 0 l • 1 l 2 l H h у D 1 у D A 1 A 7800 6000 3000 4760 1,6 10800 9000 6000 830 820 7760 7900 6000 3000 4760 2,5 10900 9000 6000 870 800 822 870 7760 8100 6000 3000 4350 4,0 11100 9000 6000 1100 1780 824 1130 7350 8450 6000 2500 3800 1200 6,3 11450 9000 5500 1300 700 1900 836 300 300 1400 6800 Примітка – * Розміри рекомендовані , уточнюються при проектуванні . 61

72. Продовження таблиці 4.7 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальне D т d Сектор 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 в сек - торі в ре - шітці А 20 Б - - - - - - - - - - - - - - - 62 124 А 400 25 Б - - - - - - - - - - - - - - - 41 82 А 20 Б - - - - - - - - - - - - - - - 103 206 А 500 25 Б - - - - - - - - - - - - - - - 66 132 А - - - - - - - - - - - - - - - 150 20 Б - - - - - - - - - - - - - - - 156 306 А - - - - - - - - - - - - - - - 99 600 25 Б - - - - - - - - - - - - - - - 103 202 А 15 14 11 8 - - - - - - - - - - - 282 20 Б 15 14 11 6 5 - - - - - - - - - - 285 567 А 5 - - - - - - - - - - - - - - 185 800 25 Б 7 2 - - - - - - - - - - - - - 189 374 72

136. 136 ф l – довжина конічної втулки фланця ( рисунок 7.10), мм ; − ф 1 S товщина конічної втулки фланця в місці з ’ єднання з флан цем ( рисунок 7.10), мм . Рис . 7.9. Конструкція вузла з ’ єднання трубної решітки з фланцем , кожухом і трубами Жорсткість фланцевого з ’ єднання при згині ф К , Н , розраховують за формулою 2 ф 1 ф ф K K K + = , (7.37)

142. Таблиця 7.3 Залежність коефіцієнтів 2 1 T, T і 3 T від параметра ω та відносної характеристики безтрубного краю трубної решітки n m ω n m 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 1 Т 1,0 2,00 2,00 2,06 2,28 2,79 3,58 4,50 5,39 6,19 7, 65 9,08 10,5 11,9 13,4 14,8 1,1 2,20 2,35 2,59 3,07 4,02 5,51 7,39 9,44 11,6 16 ,2 21,6 28,1 35,6 44,3 54,3 1,2 2,40 2,73 3,21 4,04 5,61 8,14 11,5 15,5 19,8 30 ,2 43,4 60,0 80,4 105, 134, 1,3 2,60 3,14 3,92 5,22 7,64 11,6 17,1 23,9 31,6 50 ,8 76,3 109 151 202 263 1,4 2,80 3,59 4,74 6,65 10,2 16,0 24,4 35,0 47,5 79 ,2 122 179 251 341 450 1,5 3,00 4,07 5,67 8,35 12,3 21,6 33,7 49,3 68,0 11 6 183 273 387 529 703 2 T 1,0 0,00 0,02 0,19 0,62 1,32 2,16 2,94 3,59 4,13 5, 13 6,13 7,17 8,19 9,20 10,2 1,1 0,00 0,02 0,22 0,75 1,69 2,92 4,18 5,36 6,46 8, 75 11,3 14,2 17,4 20,9 24,6 1,2 0,00 0,02 0,24 0,88 2,06 3,68 5,43 7,13 8,79 12 ,4 16,6 21,3 26,7 32,5 39,0 1,3 0,00 0,02 0,27 1,01 2,44 4,44 6,67 8,90 11,1 16 ,0 21,8 28,4 35,9 44,2 53,4 1,4 0,00 0,03 0,30 1,14 2,81 5,21 7,91 10,7 13,4 19 ,6 27,0 35,5 45,1 55,9 67,8 1,5 0,00 0,03 0,32 1,28 3,18 5,97 9,16 12,4 15,8 23 ,2 32,2 42,5 54,4 67,6 82,8 3 T 1,0 0,00 0,19 0,76 1,65 2,75 3,76 4,65 5,36 6,03 7, 38 8,81 10,2 11,7 13,1 14,5 1,1 0,00 0,21 0,84 1,81 3,02 4,14 5,11 5,90 6,63 8, 12 9,69 11,3 12,8 14,4 15,9 1,2 0,00 0,23 0,91 1,98 3,30 4,51 5,58 6,43 7,24 8, 86 10,6 12,3 14,0 15,7 17,4 1,3 0,00 0,25 0,99 2,14 3,57 4,89 6,04 6,97 7,84 9, 59 11,4 13,3 15,2 17,0 18,0 1,4 0,00 0,27 1,06 2,31 3,85 5,26 6,51 7,50 8,44 10 ,3 12,3 14,3 16,3 18,3 20,3 1,5 0,00 0,28 1,14 2,47 4,12 5,64 6,97 8,04 9,04 11 ,1 13,2 15,4 17,5 19,6 21,7 Примітка – Для проміжних значень п т і ω коефіцієнти 2 1 Т , Т і 3 Т визначають методом лінійної інтерполяції . 142

5. 5 Додаток Г – Зразок кресленика загального вигляду кожухотрубчастого теплообмінника типу ТКГ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Додаток Д – Зразок кресленика загального вигляду кожухотрубчастого те п - лообмінника типу ТКГИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Додаток Е – Зразок кресленика загального вигляду кожухотрубчастого те п - лообмінника типу ТПГ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Додаток Ж – Зразок кресленика загального вигляду кожухотрубчастого те п - лообмінника типу ТУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 ЛІТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

68. Таблиця 4.6 Основні розміри трубних пучків теплообмінників з плаваючою головкою двоходових по трубам Розміри в міліметрах Розміщення перегородок D у Р , МПа 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D l 3 l число 4 l ~ 5 l ~ 6 l ~ 7 l S 1 S 2 S 3000 10 1890 410 2,5 6000 24 4830 230 440 45 3000 10 1890 405 4,0 457 6000 24 4830 225 435 50 3000 10 1890 380 400 6,3 490 397 396 395 372 6000 210 24 4830 250 410 330 55 6 8 3000 8 1820 440 2,5 563 6000 20 4940 380 50 3000 8 1820 440 4,0 557 6000 20 4940 250 380 55 3000 8 1820 410 6,3 590 6000 18 4420 290 610 70 3000 6 1300 565 500 8,0 631 497 496 495 470 6000 260 18 4420 365 505 310 75 6 8 1,6 280 430 45 2,5 663 275 425 55 4,0 657 16 4800 290 420 65 6,3 710 345 645 80 600 8,0 741 597 592 595 568 6000 320 14 4160 455 655 360 90 6 8 6000 12 4290 730 1,6 865 9000 20 7410 325 670 55 6000 12 4290 725 800 2,5 875 796 790 795 760 9000 390 20 7410 320 665 670 65 8 10 68

59. Таблиця 4.2 Основні розміри теплообмінників з плаваючою головкою двоходових по трубному простору Розміри в міліметрах Внутріш - ній діа - метр апа - рата D Умовний тиск в трубах і кожусі у Р , МПа • L l 0 l • 1 l 2 l H h у D 1 у D A 1 A 3720 3000 1500 400 2250 2,5 6720 6000 3000 260 1100 5250 3750 3000 1500 400 2250 4,0 6750 6000 3000 270 1100 714 500 5250 3800 3000 1500 400 2150 400 6,3 6800 6000 3000 295 1100 810 352 100 100 550 5150 3835 3000 1500 400 2200 2,5 6835 6000 3000 305 1100 5200 3960 3000 1500 400 2200 4,0 6960 6000 3000 330 1100 550 5200 4020 3000 1500 350 2060 6,3 7020 6000 3000 350 1100 954 472 650 5060 4150 3000 1000 350 1700 500 8,0 7150 6000 3000 400 950 1130 488 150 150 800 4700 1,6 6900 310 2,5 6950 330 600 5100 4,0 7150 390 1100 1060 525 640 5060 6,3 7300 460 900 1106 532 770 4760 600 8,0 7380 6000 3000 500 780 1300 536 200 200 1000 4560 59

206. 206 27 РД 26-200.21-91. Сосуды и аппараты . Нормы и методы расчета на проч ность элементов плавающих головок кожухотрубчатых теплообменных аппара тов . 1991. – 21 с . 28 РД 26-14-88. Сосуды и аппараты . Нормы и методы расчета на прочность . Эл е - менты теплообменных аппаратов . М .: Изд - во стандартов , 1988. – 56 с . 29 РД 26-15- 88. Сосуды и аппараты . Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений . 1988 – 63 с .

69. Закінчення таблиці 4.6 Розміри в міліметрах Розміщення перегородок D у Р , МПа 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D l 3 l число 4 l ~ 5 l ~ 6 l ~ 7 l S 1 S 2 S 6000 12 4290 695 4,0 868 9000 390 20 7410 340 635 75 6000 12 4235 620 6,3 935 9000 385 20 7315 400 580 95 6000 10 3510 920 800 8,0 974 796 790 795 760 9000 390 18 6630 575 860 670 105 6000 10 4500 1,6 1064 9000 16 7500 65 6000 10 4500 2,5 1078 9000 500 16 7500 340 590 75 6000 10 4410 570 4,0 1073 9000 490 16 7350 375 600 90 6000 8 3500 1000 6,3 1163 995 990 995 962 9000 500 14 6500 605 955 590 115 8 10 6000 8 4305 600 1,6 1266 9000 12 6765 375 870 70 6000 8 4305 620 2,5 1294 9000 12 6765 390 890 85 6000 6 3075 1150 4,0 1287 9000 12 6765 515 805 100 6000 6 3015 1000 1200 6,3 1385 1195 1190 1195 1158 9000 615 0 5535 635 1270 570 125 10 12 69

77. Закінчення таблиці 4.8 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальне D т d Сектор 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 в секторі в решітці А - - - - - - - - - - 169 20 Б - - - - - - - - - - 177 346 А - - - - - - - - - - 110 600 25 Б - - - - - - - - - - 116 226 А 13 - - - - - - - - - 329 20 Б 15 8 - - - - - - - - 339 668 А - - - - - - - - - - 209 800 25 Б - - - - - - - - - - 216 425 А 27 24 23 20 15 - - - - - 533 20 Б 27 24 23 20 15 10 - - - - 543 1076 А 13 - - - - - - - - - 339 1000 25 Б 15 10 - - - - - - - - 351 690 А 37 34 33 32 31 28 27 24 19 - 801 20 Б 37 34 33 32 31 28 27 24 21 14 817 1618 А 25 24 21 20 15 - - - - - 525 1200 25 Б 25 24 21 20 15 10 - - - - 535 1060 7 7

54. 54 Питання до самоперевірки 1 Галузь застосування кожухотрубчастих теплообмінних апаратів з ро з - ширником на кожусі . 2 Конструкції горизонтальних кожухотрубчастих теплообмінників з ро з - ширником на кожусі . 3 Конструкції вертикальних кожухотрубчастих теплообмінників з розш и - рником на кожусі . 4 Конструкції трубних пучків горизонтальних кожухотрубчастих тепл о - обмінників з розширником на кожусі . 5 За рахунок чого здійснюється підвищення теплової ефективності кож у - хотрубчастих теплообмінних апаратів з розширником на кожусі ?

145. 145 Таблиця 7.4 Залежність коефіцієнта A від параметрів m і ω ω m 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 ≥ 10 -1,0 0,726 0,754 0,783 0,813 0,858 0,878 0,885 0,89 8 -0,9 0,656 0,683 0,712 0,740 0,781 0,797 0,802 0,81 1 -0,8 0,586 0,613 0,641 0,668 0,705 0,716 0,720 0,72 4 -0,7 0,516 0,543 0,570 0,596 0,628 0,636 0,637 0,63 7 -0,6 0,446 0,473 0,500 0,524 0,551 0,555 0,554 0,55 0 -0,5 0,376 0,403 0,429 0,451 0,474 0,474 0,471 0,46 3 -0,4 0,306 0,333 0,358 0,379 0,397 0,393 0,388 0,37 6 -0,3 0,236 0,262 0,287 0,307 0,320 0,313 0,305 0,28 9 -0,2 0,166 0,192 0,274 0,355 0,305 0,273 0,289 0,30 0 -0,1 0,096 0,216 0,338 0,408 0,337 0,319 0,338 0,35 9 0,0 0,144 0,284 0,402 0,461 0,376 0,370 0,392 0,414 0,1 0,214 0,353 0,466 0,514 0,420 0,426 0,450 0,474 0,2 0,284 0,422 0,530 0,567 0,470 0,485 0,511 0,537 0,3 0,354 0,491 0,593 0,620 0,523 0,546 0,575 0,603 0,4 0,424 0,559 0,657 0,672 0,580 0,610 0,641 0,671 0,5 0,494 0,628 0,721 0,725 0,639 0,677 0,709 0,742 0,6 0,564 0,697 0,785 0,778 0,701 0,745 0,779 0,814 0,7 0,634 0,766 0,849 0,831 0,765 0,814 0,851 0,888 0,8 0,704 0,834 0,913 0,884 0,830 0,885 0,923 0,963 0,9 0,773 0,903 0,977 0,937 0,896 0,956 0,997 1,040 1,0 0,843 0,972 1,041 0,991 0,964 1,030 1,071 1,117 Примітка – Для проміжних значень параметрів m і ω коефіцієнт A ви - значають методом лінійної інтерполяції . Розрахункові напружини в трубах , МПа : – в осьовому напряму : ( ) т т т т т 1 S S d N ⋅ − ⋅ = π σ ; (7.76) т т т т 1 1 I M d 5,0 ⋅ + = σ σ ; (7.77) – в окружному напряму ( ) m m т т 2 S / P S d 5,0 ⋅ + = σ . (7.78)

208. Підписано до друку 07.12.2006 Формат 60 х 84 1 / 16 . Папір типограф . Гарнітура Times New Roman. Друк офсетний . Умов . друк . арк . 12,1. Облік . видавн . арк .13,2 Тираж 300 екз . Вид . No 2037. Замовл . No 042. Ціна договірна . Видавництво Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля Свідоцтво про реєстрацію : серія ДК No 1620 від 18.12.2003 Адреса видавництва : м . Луганськ , кв . Молодіжний , 20 а Телефон 8 (0642) 41-34-12, факс 8 (0642) 41-31-60 E-mail : uni@snu.edu. http ://snu.edu.ua Надруковано ПП Сувальдо В . Р . 91034, м . Луганськ , вул . Лермонтова , 16

14. 14 Таблиця 2.1 Основні розміри теплообмінників з нерухомими трубними решітками і температурним компенсатором на кожусі Розміри в міліметрах L при числі ходів по тру - бам D у при чи слі ходів по трубам l 1 Внутрі - шній ді аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі P у , МПа l 1 2 l 0 A 1 2 D у 1 H h A 0 ТНГ , ТКГ ТНВ ТКВ 2000 2790 2770 800 1550 500 1200 3000 3790 3770 1500 2550 500 1500 4000 4790 4770 2000 3550 800 1800 1,6 і 2,5 6000 6790 6770 3000 5550 1200 1800 2000 2820 2810 800 1440 500 1200 3000 3820 3810 1500 2440 500 1500 4000 4820 4810 2000 3440 800 1800 400 4,0 6000 6820 6810 3000 5440 150 150 150 726 349 460 1200 1800 2000 2940 2910 800 1500 400 1200 3000 3940 3910 1500 2500 500 1500 4000 4940 4910 2000 3500 800 1800 1,0 і 1,6 6000 6940 6010 3000 5500 520 1200 1800 2000 2950 2950 800 1450 400 1200 3000 3950 3950 1500 2450 500 1500 4000 4950 4950 2000 3450 800 1800 2,5 6000 6950 6950 3000 5450 200 200 200 1060 525 545 1200 1800 2000 3060 3020 800 1400 400 1200 3000 4060 4040 1500 2400 500 1500 4000 5060 5020 2000 3400 800 1800 600 4,0 6000 7060 7020 3000 5400 200 200 200 1060 525 600 1200 1800

48. 48 Розміщення отворів в трубних решітках і перегородках теплообмінни - ків с розширником на кожусі наведено на рисунках 3.6 і 3.7 і в таблиці 3.4. Конструкції вузлів кріплення трубних решіток апаратів з розширником на кожусі аналогічні апаратам типів ТН і ТК і наведені на рисунку 2.7. Рис . 3.6. Розміщення отворів під труби в трубних решітках і поперечних перегородках одноходових теплообмінників з розширником на кожусі а – в трубній решітці ; б – в поперечній перегородці

175. 175 =       + + = 2 h· 1 · K R 12 b· h· Е K 1 1 1 2 1 1 3 1 1 1 ф β 6 5 2 3 3 10 312 ,0 2 30· 0238 ,0 1 10 57,1 5, 532 · 12 65· 30· 10·6, 191 ⋅ =       + ⋅ ⋅ + = Н · мм ; =       + + = 2 h· 1 · K R 12 b· h· Е K 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 ф β 6 5 2 3 3 10 323 ,0 2 28· 0238 ,0 1 10 68,1 5, 532 · 12 65 28· 10·6, 191 ⋅ =       + ⋅ ⋅ + ⋅ = Н · мм . Рис . В .2. Фланцеве з ’ єднання трубного пучка з розподільною камерою Коефіцієнт жорсткості фланцевого з ’ єднання при згині розрахо - вуємо за формулою ( 7 . 37 ) 2 ф 1 ф ф K K K + = 6 6 6 10 635 ,0 10 323 ,0 10 312 ,0 ⋅ = ⋅ + ⋅ = Н · мм . Коефіцієнти впливу тиску на згин фланців розраховуємо за форму - лами ( 7 . 44 ) і ( 7.45 ) :

76. Таблиця 4.8 Розміщення отворів під труби по вершинам рівнобічних трикутників при двох ходах по трубам в апаратах з плаваючою головкою Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам D 0 D т d 3 h Сектор 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 А 20 21 20 19 18 17 16 15 14 9 - - - 20 135 Б 20 21 20 19 18 17 16 15 14 11 6 - - А 16 17 16 15 14 13 12 7 - - - - - 600 560 25 139 Б 16 17 16 15 14 13 12 9 4 - - - - А 28 29 28 27 26 27 24 25 24 23 20 19 16 20 180 Б 28 29 28 27 26 27 24 25 24 23 20 19 16 А 22 23 22 21 22 19 20 19 16 15 10 - - 800 754 25 194 Б 22 23 22 21 22 19 20 19 16 15 12 5 - А 36 35 36 35 34 35 34 29 32 31 30 29 28 20 225 Б 36 35 36 35 34 35 34 29 32 31 30 29 28 А 28 29 28 29 28 27 24 25 24 23 22 21 18 1000 954 25 222 Б 28 29 28 29 28 27 24 25 24 23 22 21 18 А 44 43 44 43 42 43 42 41 40 37 40 39 38 20 270 Б 44 43 44 43 42 43 42 41 40 37 40 39 38 А 36 35 34 35 34 33 34 31 32 31 30 29 26 1200 1150 25 277 Б 36 35 34 35 34 33 34 31 32 31 30 29 26 76

73. Продовження таблиці 4.7 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам D 0 D т d 1 h Сектор 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 А 26 25 26 25 24 25 24 25 24 21 22 23 22 20 221 Б 26 25 26 25 24 25 24 25 24 21 22 23 22 А 20 21 20 21 20 19 20 17 18 17 18 17 16 1000 954 25 226 Б 20 21 20 21 20 19 20 17 18 17 18 17 16 А 30 31 30 31 30 31 30 29 30 29 28 27 28 20 275 Б 30 31 30 31 30 31 30 29 30 29 28 27 28 А 24 25 24 25 24 25 24 23 24 21 22 21 22 1200 1150 25 272 Б 24 25 24 25 24 25 24 23 24 21 22 21 22 Продовження таблиці 4.7 Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальне D т d Сектор 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 в сек - торі в ре - шітці А 21 20 19 18 17 16 15 14 11 - - - - - - 463 20 Б 21 20 19 18 17 16 15 14 11 6 - - - - - 469 932 А 15 14 13 10 - - - - - - - - - - - 296 1000 25 Б 15 14 13 12 7 4 - - - - - - - - - 309 605 73

71. Таблиця 4.7 Розміщення отворів під труби при їх розташуванні по вершинам квадратів при двох ходах по трубам в теплообмінниках з плаваючою головкою Розміри в міліметрах Число отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам D 0 D т d 1 h Сектор 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 А 20 92 Б 10 9 8 9 8 7 6 5 - - - - - А 400 366 25 91 Б 8 7 6 7 6 5 2 - - - - - - А 20 110 Б 12 11 12 11 10 11 10 9 8 7 2 - - А 500 462 25 113 Б 10 9 10 9 8 7 6 5 2 - - - - А 14 15 14 15 14 13 12 13 12 11 10 7 - 20 129 Б 14 15 14 15 14 13 12 13 12 11 10 9 4 А 12 11 12 11 10 11 10 9 8 5 - - - 600 560 25 136 Б 12 11 12 11 10 11 10 9 8 7 2 - - А 20 19 20 19 20 19 18 17 18 17 16 15 16 20 184 Б 20 19 20 19 20 19 18 17 18 17 16 15 16 А 16 15 16 15 16 15 12 13 14 13 12 11 10 800 754 25 181 Б 16 15 16 15 16 15 12 13 14 13 12 11 10 71

21. Таблиця 2.4 Допустима різниця температур кожуха t к та труб t т теплообмінників типу ТН t к – t т и t т – t к при температурі труб , ° С до 250 250- 350 до 250 250- 350 до 250 250- 350 до 250 250- 350 до 200 200- 300 для виповнення за матеріалом Внутрішній діаметр кожуха D , мм Умовний тиск в ко жусі та трубах Р у , МПа М 1, М 17 М 8, М 10 М 9, М 11 М 12 М 19, М 20, М 21, М 22 М 23, М 24 М 21, М 22 1,6; 2,5 30 30 30 30 400 4,0 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 1,6 40 30 30 40 40 30 600 2,5; 4,0 30 20 20 30 30 20 1,0; 1,6 40 30 30 40 40 30 800 2,5; 4,0 30 30 30 20 30 20 30 30 20 0,6; 1,0 60 50 50 40 50 40 60 60 40 1,6 50 40 40 30 40 30 50 50 30 1000 2,5; 4,0 30 20 30 20 30 20 30 30 20 0,6; 1,0 50 40 50 40 40 1,6 60 50 40 30 40 30 60 60 30 1200 2,5 40 30 30 20 30 20 - - 40 40 20 21

36. 36 Питання до самоперевірки 1 Галузь застосування кожухотрубчастих теплообмінних апаратів з н е - рухомими трубними решітками та температурним ( лінзовим ) компе н - сатором на кожусі . 2 Конструкції горизонтальних кожухотрубчастих теплообмінників з н е - рухомими трубними решітками . 3 Конструкції вертикальних кожухотрубчастих теплообмінників з нер у - хомими трубними решітками . 4 Конструкції горизонтальних кожухотрубчастих теплообмінників з температурним ( лінзовим ) компенсатором на кожусі . 5 Конструкції вертикальних кожухотрубчастих теплообмінників з те м - пературним ( лінзовим ) компенсатором на кожусі . 6 Конструкції трубних пучків горизонтальних кожухотрубчастих те п - лообмінників з нерухомими трубними решітками .

102. Продовження таблиці 6.4 Розміри в міліметрах Болти ( шпильки ) D в D 1 D 2 D 3 D 4 D 6 D 7 D b H h a R d діа - метр чис - ло Тиск умовний у P , МПа 900 1180 1110 1025 1060 922 145 250 12 9 1,6 40 М 36 1300 1220 1070 1165 852 960 150 315 13 12 6,4 800 1000 1348 1255 1090 1203 860 1000 155 385 16 16 40 8,0 1000 1200 1520 1440 1280 1385 1060 1170 325 15 13 46 М 42 48 6,4 1200 1400 1770 1675 1460 1610 1272 1410 185 390 16 16 2,4 58 М 52 44 6,4 102

15. Продовження таблиці 2.1 Розміри в міліметрах L при числі ходів по тру - бам D у при чи слі ходів по трубам l 1 Внутрі - шній ді аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі P у , МПа l 1 2 l 0 A 1 2 D у 1 H h A 0 ТНГ , ТКГ ТНВ ТКВ 2000 3070 3160 800 1500 400 1200 3000 4070 4160 1500 2500 600 1500 4000 5070 5160 2000 3500 800 1800 1,0 6000 7070 7160 3000 5500 630 1200 1800 2000 3140 3190 800 1500 400 1200 3000 4140 4190 1500 2500 600 1500 4000 5140 5190 2000 3500 800 1800 1,6 6000 7140 7190 3000 5500 608 650 1200 1800 2000 3220 3225 800 1400 400 1200 3000 4220 4225 1500 2400 600 1500 4000 5220 5225 2000 3400 800 1800 2,5 6000 7220 7225 3000 5400 1254 612 655 1200 1800 2000 3430 3290 800 1300 400 1200 3000 4430 4290 1500 2300 600 1500 4000 5430 5290 2000 3300 800 1800 800 4,0 6000 7430 7290 3000 5300 250 250 250 1354 612 700 1200 1800 3000 4210 4220 1500 2350 400 1500 4000 5210 5220 2000 3350 600 1800 6000 7210 7220 3000 5350 1200 1800 1000 0,6 і 1,0 9000 10210 10220 6000 8350 300 300 300 1458 712 650 1200 1800 15

117. 117 Таблиця 6.16 Приєднувальні розміри по опорним лапам вертикальних апаратів всіх типів крім апаратів з розширником на кожусі Розміри в міліметрах Внутрі - шній ді - аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі у P , МПа Довжи - на труб l Кіль - кість опорних лап Відстань між отворами 1 A Ширина отвору під фун - дамент - ний болт а Довжина отвору під фун - дамент - ний болт b Відстань f 400 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 2000 3000 4000 6000 2 660 500 2,5; 4,0 6,3; 8,0 3000 6000 2 830 600 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 2000 3000 4000 6000 870 3000 1126 1,0; 1,6 2,5 2000; 4000; 6000 3000 4000; 1206 24 50 800 4,0 2000 6000 1294 35 70 55 3000 1412 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 2000; 4000; 6000; 9000 1000 4,0 2000; 3000; 4000; 6000; 2 при 2000 l ≤ 4 при 2000 l > 1496 70 3000; 4000; 6000 1704 1200 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 9000 4 1800 42 80 75

52. 52 Таблиця 3.5 Основні розміри трубних пучків апаратів з розширником на кожусі Розміри в міліметрах Розміщення перегородок Внутрішній діаметр кожуха D Умовний тиск в ко - жусі Р у , МПа Внутріш - ній діа - метр роз - ширника D р Довжина труб l відстань між перегородка - ми 3 l число 3000 580 4 4000 545 6 0,6 и 1,0 6000 520 10 3000 580 4 4000 545 6 1,6 6000 520 10 3000 580 4 4000 545 6 2,5 6000 520 10 3000 580 4 4000 545 6 1000 4,0 1120 6000 520 10 4000 535 6 0,6 и 1,0 6000 660 8 4000 535 6 1,6 6000 660 8 4000 535 6 1200 2,5 1320 6000 660 8 Таблиця 3.6 Зміщення центрів труб з звуженими кінцями а та ширина канавки під поздовжню перегородку b Розміри в міліметрах Зовнішній діаметр труби 1 m d d a b 20/16 25/20 3,5 7,0

64. 64 Таблиця 4.4 Маси теплообмінників з плаваючою головкою при розташуванні отворів під труби в трубних решітках і перегородках по вершинам квадратів Розміри в міліметрах Труби 20 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2,5 довжиною Внутрішній діаметр кожуха D Тиск умовний у Р , МПа 3000 6000 3000 6000 3000 6000 Маса , кг 2,5 1390 2050 1340 1940 1400 2070 4,0 1690 2340 1640 2240 1700 2360 400 6,3 2190 2880 2140 2770 2200 2900 2,5 2080 3030 1970 2800 2070 3000 4,0 2510 3680 2410 3450 2500 3650 6,3 3310 4480 3200 4270 3300 4450 500 8,0 4270 5680 4160 5500 4260 5650 Закінчення таблиці 4.4 Розміри в міліметрах Труби 20 х 2 довжиною Труби 25 х 2 довжиною Труби 25 х 2,5 довжиною Внутрішній діаметр кожуха D Тиск умовний у Р , МПа 6000 9000 6000 9000 6000 9000 Маса , кг 1,6 3940 - 3700 - 3990 - 2,5 4180 - 3880 - 4200 - 4,0 5050 - 4750 - 5100 - 6,3 6720 - 6500 - 6750 - 600 8,0 8100 - 7830 - 8150 - 1,6 7000 9350 6790 8750 7100 9550 2,5 7500 10100 7150 9300 7600 10270 4,0 9150 11700 9100 10990 9250 11870 6,3 11590 14580 11120 13870 11700 14750 800 8,0 16650 20200 16120 19490 16700 20370 1,6 10700 14770 9950 13480 10780 14900 2,5 11370 15470 10500 14180 11450 15600 4,0 13920 18100 13050 16900 14000 18200 1000 6,3 18900 24250 18040 23050 18980 24400 1,6 14720 20040 13470 18500 14900 20370 2,5 16690 21900 15550 20100 16900 22230 4,0 21200 26680 19970 25100 21400 27000 1200 6,3 28300 35500 27100 33700 28500 35830

118. 118 Таблиця 6.17 Приєднувальні розміри вертикальних апаратів з розширником на кожусі по опорним лапам Розміри в міліметрах Внутрі - шній ді - аметр кожуха D Маса апара - та , заповне - ного рідиною з густиною 1000 кг / м 3 , т Відстань між отвора - ми під фун - даментні болти 1 A Ширина отвору під фундамент - ний болт a Довжина отвору під фундамент - ний болт b Відстань від краю лапи до се - редини отвору f до 15 включ . 35 50 74 1000 15 і більше 1538 42 62 80 до 15 включ . 35 50 73 1200 15 і більше 1812 42 62 90 Рис . 6.11. Приєднувальні розміри вертикальних апаратів по опорним лапам

139. 139 Рис . 7.10. Розрахункова схема вузла з ’ єднання трубної решітки з фланцем кожуха та трубами 1 – перфорована частина трубної решітки ; 2 – неперфорована частина трубної решітки ; 3 – фланець ; 4 – кожух ; 5 – труба 7.3.2 Визначення зусиль в елементах апаратів Трубну решітку кожухотрубчастого теплообмінного апарата з неру - хомими трубними решітками , компенсатором та розширником на кожусі розглядають як круглу пластину , яка оперта та защемлена по краю і знахо - диться на так званій пружній узагальненій основі [1, 3]. В прийнятій розрахунковій схемі ( рисунок 7.10) визначають наван - таження , які діють у наступних перерізах :

16. Продовження таблиці 2.1 Розміри в міліметрах L при числі ходів по тру - бам D у при чи слі ходів по трубам l 1 Внутрі - шній ді аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі P у , МПа l 1 2 l 0 A 1 2 D у 1 H h A 0 ТНГ , ТКГ ТНВ ТКВ 3000 4270 4240 1500 2350 400 1500 4000 5270 5240 2000 3350 600 1800 6000 7270 7240 3000 5350 1200 1800 1,6 9000 10270 10240 6000 8350 1458 712 650 1200 1800 3000 4390 4300 1500 2350 400 1500 4000 5390 5300 2000 3350 600 1800 6000 7390 7300 3000 5350 1200 1800 2,5 9000 10390 10300 6000 8350 300 300 300 1558 716 710 1200 1800 3000 4580 4420 1500 2200 400 1500 4000 5580 5420 2000 3200 600 1000 4,0 6000 7580 7420 3000 5200 300 300 300 1558 716 800 1200 4000 5300 5400 2000 3200 700 6000 7300 7400 3000 5200 1200 0,6 і 1,0 9000 10300 10400 6000 8200 812 765 1200 4000 5400 5420 2000 3200 700 6000 7400 7420 3000 5200 1200 1,6 9000 10400 10420 6000 8200 1662 765 1200 4000 5540 5500 2000 3200 700 6000 7540 7500 3000 5200 1200 1200 2,5 9000 10540 10500 6000 8200 350 350 350 1758 822 800 1200 1800 16

25. 25 Основні розміри трубних пучків кожухотрубчастих теплообмінни - ків типів ТН і ТК наведені в таблиці 2.7. Таблиця 2.7 Основні розміри трубних пучків апаратів типів ТН і ТК Розміри в міліметрах 2 l к l Розміщення перегородок Внутрі - шній ді - аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі та трубах Р у , МПа ТНГ , ТКГ ТНВ , ТКВ ТКГ ТКВ 3 l число Діаметр перегород - ки D n 500 1200 400* 700* 6 500 1500 750* 900* 10 800 1800 1000* 1000* 14 1,6; 2,5 1200 1800 1500* 1000* 22 500 1200 6 500 1500 10 800 1800 14 400 4,0 1200 1800 - - 250 22 397 400 1200 400 700 4 500 1500 750 900 8 800 1800 1000 1000 10 1,6 1200 1800 1500 1000 18 400 1200 4 500 1500 8 800 1800 10 2,5 1200 1800 18 400 1200 4 500 1500 8 800 1800 10 600 4,0 1200 1800 - - 300 18 597 400 1200 400 700 4 600 1500 750 900 6 800 1800 1000 1000 8 1,0 1200 1800 1500 1000 14 400 1200 400 700 4 600 1500 750 900 6 800 1800 1000 1000 8 1,6 1200 1800 1500 1000 14 400 1200 4 600 1500 6 800 1800 8 800 2,5 1200 1800 - - 350 14 796

119. 119 6.2.7. Конструкції лінзових компенсаторів Лінзовий компенсатор теплообмінного апарата складається із од - ної або кількох ( переважно двох ) гнучких елементів ( лінз ). Компенсатор горизонтального теплообмінного апарата ( рисунок 6.12) складається з лін - зи 1 , в яку в верхній та нижній частинах вварені штуцер - повітряник та дренажний штуцер ( дренажна трубка ). Дренажна трубка складається з трубки 2 , ковпачкової гайки 3 та прокладки 4 . Рис . 6.12. Лінзовий компенсатор Приклад умовного позначення гнучкого елемента на мм 600 D y , МПа 6,1 Р y з двома лінзами зі сталі марки 08 Х 18 Н 10 Т : Гибкий элемент 600-16-2-08 Х 18 Н 10 Т ОСТ 26-01-1505-76.

103. 103 Рис . 6.3. Конструкції вузла з ’ єднання трубної решітки з фланцем та кожухом а – з кожухом , який приварюється безпосередньо до трубної решітки ; б – з кожухом , який приварюється до трубної решітки за допомогою кінцевої оби - чайки ; в – з кожухом , який приварюється безпосередньо до трубної решітки встик ; г – з кожухом , який приварюється до приварного встик фланця Конструкція кріплення трубних решіток , яка наведена на рисунку 6.3, в , застосовується для трубних решіток , що виготовляються з поковок , у тому випадку , якщо при розрахунку на міцність коефіцієнт концентра - ції напружин в місці приварення кожуха до решітки перевищує допустиме значення .

177. 177 Рис . В .3. Розрахункова схема вузла з ’ єднання трубної решітки з плоским приварним фланцем , кожухом і трубами 1 – перфорована частина трубної решітки ; 2 – неперфорована частина трубної решітки ; 3 – фланець ; 4 – кожух ; 5 – труба Перерізувальну силу , яка розподілена по периметру трубної решіт - ки , розраховуємо за формулою ( 7 . 54 ) ( ) [ ] ( ) ( ) = − + ⋅ ⋅ + ⋅ − + ⋅ ⋅ = 2 2 1 3 q 1 2 1 1 3 o 1 T T K T T P T P a Q ρ ρ ρ ( ) [ ] ( ) ( ) 46, 24 83,9 3, 30 + 4, 13 9, 160 ·7, 20 + 9, 14 83,9 01,0 3, 30 + 4, 13 · 170 5, 481 2 = − ⋅ ⋅ − ⋅ = Н / мм . Згинальний момент , розподілений по периметру перфорованої зони трубної решітки , визначаємо за формулою ( 7 . 55 ) ( ) = ⋅ − + = Q a D 5,0 M M 1 a ( ) 1335 46, 24 5, 481 1000 5,0 882 = ⋅ − ⋅ + = Н · мм / мм . Перерізувальну силу , яка розподілена по периметру перфорованої зони трубної решітки , розраховуємо за формулою ( 7 . 56 )

146. 146 Таблиця 7.5 Залежність коефіцієнта B від параметрів n і ω ω n 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 ≥ 10 1,0 0,843 0,972 1,041 0,991 0,964 1,029 1,071 1,117 0,9 0,829 0,943 1,000 0,949 0,940 1,000 1,040 1,083 0,8 0,815 0,914 0,960 0,908 0,910 0,971 1,009 1,051 0,7 0,800 0,886 0,920 0,871 0,884 0,944 0,979 1,020 0,6 0,786 0,858 0,880 0,836 0,860 0,918 0,951 0,990 0,5 0,771 0,829 0,840 0,804 0,839 0,894 0,925 0,963 0,4 0,757 0,801 0,799 0,777 0,819 0,871 0,900 0,938 0,3 0,742 0,773 0,761 0,754 0,802 0,852 0,878 0,915 0,2 0,728 0,744 0,732 0,737 0,789 0,835 0,860 0,896 0,1 0,714 0,716 0,714 0,727 0,780 0,823 0,846 0,882 0,0 0,700 0,702 0,709 0,725 0,776 0,816 0,837 0,874 -0,1 0,703 0,707 0,716 0,732 0,778 0,815 0,835 0,87 3 -0,2 0,705 0,712 0,723 0,741 0,787 0,821 0,841 0,87 6 -0,3 0,708 0,717 0,730 0,750 0,796 0,828 0,846 0,87 9 -0,4 0,711 0,722 0,738 0,759 0,805 0,835 0,852 0,88 2 -0,5 0,713 0,728 0,745 0,768 0,814 0,842 0,857 0,88 4 -0,6 0,716 0,733 0,753 0,777 0,823 0,850 0,863 0,88 7 -0,7 0,718 0,738 0,760 0,786 0,832 0,857 0,869 0,89 0 -0,8 0,721 0,743 0,768 0,795 0,841 0,864 0,874 0,89 3 -0,9 0,783 0,748 0,775 0,804 0,849 0,871 0,880 0,89 5 -1,0 0,726 0,754 0,783 0,813 0,858 0,878 0,885 0,89 8 Примітка – Для проміжних значень параметрів n і ω коефіцієнт B ви - значають методом лінійної інтерполяції . 7.3.4. Розрахунок трубних решіток на міцність та жорсткість Умова статичної міцності трубної решітки має вигляд { } [ ] p 2 р 1 р 5,0 ; max σ τ τ ≤ . (7.79) Перевірку на міцність трубної решітки при малоциклових наван - таженнях при числі циклів навантажень N >10 3 слід проводити за фор - мулою { } [ ] a 1 3 3 2 2 1 a ; ; max K 5,0 σ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ σ ≤ − − − ⋅ = , (7.80) де σ K – ефективний коефіцієнт концентрації напружин , котрий визн а - чають за рисунком 7.9;

26. 26 Закінчення таблиці 2.7 Розміри в міліметрах 2 l к l Розміщення перегородок Внутрі - шній ді - аметр кожуха D Умовний тиск в кожусі та трубах Р у , МПа ТНГ , ТКГ ТНВ , ТКВ ТКГ ТКВ 3 l число Діаметр перегород - ки D n 400 1200 4 600 1500 6 800 1800 8 800 4,0 1200 1800 - 350 14 796 400 1500 900 4 600 1800 1000 6 1200 1800 1000 10 0,6; 1,0 1200 1800 1000 16 400 1500 900 4 600 1800 1000 6 1200 1800 1000 10 1,6 1200 1800 1000 16 400 1500 4 600 1800 6 1200 1800 10 2,5 1200 1800 16 400 1500 4 600 6 1000 4,0 1200 1800 - - 520 10 995 700 6 1200 8 0,6; 1,0 1200 14 700 6 1200 8 1,6 1200 1000 14 700 6 1200 8 1200 2,5 1200 1800 - - 550 14 1195 * Застосовувати лише на умовний тиск 6,1 Р у = МПа . Розміщення отворів під теплообмінні труби в трубних решітках і поперечних перегородках одноходових теплообмінників наведено на рису - нку 2.6 і в таблиці 2.8, двоходових – на рисунку 2.7 і в таблиці 2.8. Маси апаратів типів ТН і ТК наведені в таблиці 2.9.

157. 157 Рис . 7.11. Розрахункова схема на півкільця Реакцію прокладки в робочих умовах n R , Н , визначають за фор - мулою P m b D R 0 cn n ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = π , (7.129) де 0 b – ефективна ширина прокладки , мм ; m – коефіцієнт питомого тиску на прокладку [29]. Ефективну ширину прокладки визначають за формулою [29]           > ≤ = мм 15 b при b 8,3 мм 15 b при b b n n n n 0 , (7.130) де n b – виконавча ширина прокладки , мм . Болтове навантаження б Р , Н , в умовах монтажу визначають за формулою { } 2 б 1 б б P ; P max P = , (7.131) де 1 б P – болтове навантаження від сумісної дії внутрішнього надлишко - вого або зовнішнього тиску середовища та реакції прокладки , Н ; 2 б P – болтове навантаження , необхідне для початкового зминання прокладки , Н .

131. 131 Рис . 7.7. Безтрубна зона в трубній решітці Рис . 7.8. Поперечний переріз трубної решітки 7.3. Розрахунок на міцність , жорсткість та стійкість елементів апаратів з нерухомими трубними решітками , компенсатором та розширником на кожусі 7.3.1. Визначення допоміжних величин Відносна характеристика безтрубного краю трубної решітки 1 n a / D 5,0 m = , (7.8) де D – внутрішній діаметр кожуха , мм ; 1 a – відстань від осі кожуха до осі найбільш віддаленої труби , мм . Коефіцієнти впливу тиску на трубну решітку : 2 1 2 m к a 4 d i 1 ⋅ − = η ; (7.9) ( ) 2 1 2 m m m a 4 S 2 d i 1 − ⋅ − = η , (7.10) де i – кількість труб в решітці ; m d – зовнішній діаметр труби , мм ; т S – товщина стінки труби , мм . Коефіцієнт жорсткості трубної решітки визначають за формулою 33,2 m o η ψ = . (7.11)

184. 184 [ ] МПа 682 МПа 7, 21 5 , 25 0 0 0 0 5, 25 тах 7,1 5,0 ат = ≤ =               − − − ⋅ = σ виконується . 3.7. Розрахунок кріплення труб в трубній решітці Безрозмірний коефіцієнт с φ визначаємо за формулою ( 7 . 98 ) { } N lg2,0 95,0 ;5,0 min с − = φ { } 35,0 1000 lg 2,0 95,0 ;5,0 min = − = . Умова кріплення труб в решітці зваренням з наступним розваль - цюванням ( 7 . 97 ) ≤ = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ = ⋅ ⋅ + ⋅ = 28,6 2 25 14,3 2522 4 25 583 d M 4 d N 5 2 m m m m δ π τ [ ] [ ] { } [ ] [ ] { } МПа 56 160 ; 160 min 35,0 ; min p m c = = ⋅ ≤ σ σ φ виконується . 3.8. Розрахунок лінзового компенсатора Умови застосування розрахункових формул ( 7 . 99 ) 4,0 d D r 2 ; 00,3 d D 08,1 ; 035 ,0 d S н л н л н л ≤ − ≤ ≤ ≤ . ; 00,3 < 26,1 1008 1266 d D < 08,1 ; 035 ,0 < 004 ,0 1008 4 d S н л н л = = = = .4,0 < 17,0 1008 - 1266 22·2 d D r 2 н л = = − виконуються . 3.8.1. Визначення допоміжних величин Розрахунковий діаметр западини хвилі компенсатора розраховує - мо за формулою ( 7 . 100 ) л н 1 S d d − = 1004 4 1008 = − = мм . Розрахунковий діаметр гребеня хвилі компенсатора визначаємо за

125. 125 Таблиця 6.20 Сталеві труби , що застосовуються в трубних пучках Клас точності з ’ єднання труб з трубною решіткою Позначення стандарту 1 ГОСТ 9567-75, холоднодеформовані ГОСТ 550-75, група А , холоднодеформовані , сталь ма - рок 10 і 20 2 ГОСТ 550-75, група А , холоднодеформовані з легованої сталі ГОСТ 9941-81 високої точності 3 ГОСТ 8734-75 ГОСТ 9941-81 підвищеної точності 4 ГОСТ 9941-81 звичайної точності Таблиця 6.21 Граничні відхилення товщини стінки труб Клас точності з ’ єднання 1 2 3 4 Граничне відхилення товщини стінки , % ±8,0 +12, -10,0 ±12,5 ±15 Питання до самоперевірки 1 Вимоги до товщини стінок кожуха , розподільної камери , обичайки і дни ща кришки кожухотрубчастих теплообмінних апаратів . 2 Вимоги до фланцевих з ’ єднань . 3 Типі з ’ єднань труб з трубними решітками . 4 Комбіновані з ’ єднання труб з трубними решітками . 5 Конструкції поперечних перегородок і протибайпасних штаб .

180. 180 ( ) = − − − ⋅ = 3 2 1 р p a 2 p C C C S Q φ τ ( ) 34,1 52,0 5,0 0 20 · 214 ,0 4, 25 = − − − = МПа . Розрахункові напружини в кожусі в місці приєднання до решітки розраховуємо за формулами ( 7 . 72 ) - ( 7 . 75 ) : – у меридіональному напряму : – мембранні 8 7 1 к mx C C S Q = σ − − 43,5 8,0 5,0 6 54, 25 = − − = МПа ; – згинальні ( ) 2 8 7 1 к ux C C S M 6 − − = σ ( ) 5, 112 52,0 5,0 6 465 ·6 2 = − − = МПа ; – в окружному напряму : – мембранні 8 7 1 к m C C S D P 5,0 = σ − − ⋅ φ 1, 20 52,0 5,0 6 1000 · 2,0 ·5,0 = − − = МПа ; – згинальні ux u 3,0 σ σ φ = 75, 33 5, 112 ·3,0 = = МПа . Розрахункові напружини в трубах визначаємо за формулами ( 7 . 76 ) - ( 7 . 78 ) : – в осьовому напряму : ( ) т т т т т 1 S S d N ⋅ − ⋅ = π σ ( ) 04,4 2· 2 25 · 14,3 583 = − = МПа ; т т т т 1 1 I M d 5,0 ⋅ + = σ σ 5, 25 8875 2522 · 25·5,0 + 9, 21 = = МПа ; – в окружному напряму ( ) 2 ·P/ S + d 5,0 = σ т т т 2 ⋅ = ( ) МПа 35,1 2/2,0 2 + 25 5,0 = ⋅ ⋅ = . 3.4. Розрахунок трубних решіток на міцність та жорсткість Умова статичної міцності трубної решітки , що визначається за

87. 87 Основні розміри трубних пучків с U- подібними трубами наведені в таблиці 5.4. Розміщення труб в трубних решітках та поперечних перегоро - дках наведено в таблиці 5.5. Таблиця 5.3 Маси кожухотрубчастих теплообмінників з U- подібними трубами Розміри в міліметрах Труби 20 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2,5 довжиною Внутрішній діаметр ко - жуха D Тиск умовний у Р , МПа 3000 6000 3000 6000 3000 6000 Маса , кг 2,5 1110 1910 1000 1700 1080 1880 4,0 1210 1990 1100 1780 1180 1950 400 6,3 1460 2350 1350 2150 1450 2300 2,5 1630 2700 1500 2450 1650 2780 4,0 1930 3130 1800 2900 1950 3210 500 6,3 2370 3700 2250 3450 2400 3790 1,6 - 3980 - 3600 - 4000 2,5 - 4030 - 3700 - 4050 4,0 - 4430 - 4100 - 4450 600 6,3 - 5480 - 5150 - 5500 Закінчення таблиці 5.3 Труби 20 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2 до - вжиною Труби 25 х 2,5 довжиною Внутрішній діаметр ко - жуха D Тиск умовний у Р , МПа 6000 9000 6000 9000 6000 9000 Маса , кг 1,6 6650 9450 5850 8250 6550 9300 2,5 7250 10050 6450 8850 7150 9900 4,0 7950 11100 7150 9900 7850 10950 800 6,3 9460 12850 8660 11660 9370 12700 1,6 10370 14500 9200 12650 10300 14390 2,5 11020 15450 9850 13580 10950 15350 1000 4,0 12370 17000 11200 15130 12300 16890 1,6 14800 20880 13300 18620 15100 21300 1200 2,5 15800 22200 14300 20000 16100 22620 1,6 20150 27960 17850 24600 20380 28300 1400 2,5 21730 31000 19420 27630 21960 31340 Примітки : 1 Труби 25 х 2 слід застосовувати зі сталей високолегованих марок . 2 Труби 25 х 2,5 слід застосовувати зі сталей вуглецевих та низьколегова - них марок .

183. 183 118 5, 112 43,5 ux mx 1 = + = + = σ σ σ ∆ МПа ; .0 ; МПа 54 75, 33 1, 20 3 u m 2 = = + = + = σ ∆ σ σ σ ∆ φ φ =               − − − ⋅ = 1 3 3 2 2 1 а тах К 5,0 σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ σ [ ] . МПа 7, 668 МПа 3, 100 118 118 0 54 0 54 64 54 118 тах 7,1 5,0 а = ≤ =               = − = − = − ⋅ = σ Умова ( 7 . 80 ) виконується . 3.6. Розрахунок труб на міцність та стійкість Допустиму напружину для матеріалу труб при розрахунковій тем - пературі розраховуємо за стандартом [ 14 ], [ ] т σ =160 МПа . Умова статичної міцності труб ( 7 . 89 ) { } { } [ ] 160 04,4 35,1 ; 04,4 тах ; max m m 2 m 1 = ≤ = = σ σ σ МПа виконується . Перевіряємо труби на малоциклову втомленість за формулою ( 7 . 80 ). При цьому 1 K ;0 ; МПа 5, 25 3 2 1 1 = = = = = σ σ ∆ σ ∆ σ σ ∆ . Допустиму амплітуду напружин в трубах розраховуємо за форму - лою ( 7 . 83 ) [ ] 682 2 270 + 1000 · 10 10·6,0 2300 200 2300 σ 5 а m = ⋅ − = МПа . Умова малоциклової міцності труб ( 7 . 80 ) =               − − − ⋅ = 1 3 3 2 2 1 ат тах К 5,0 σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ σ

19. 19 Застосовність апаратів типу ТН і ТК залежно від діаметра кожу - ха , довжини труб , виповнення за матеріалом та температурної межі наве - дена в таблиці 2.3. Найбільша допустима різниця температур кожуха та труб тепло - обмінників типу ТН , які виготовляються за технічними умовами [11], на - ведена в таблиці 2.4. Таблиця 2.3 Застосовність апаратів типу ТН і ТК Діаметр кожуха 400 600 800 Довжина труб Виповнення за матеріалом Температурна межа застосу - вання 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 М 1 від мінус 40 до плюс 350 + + + + + + + + + + + + М 8 від мінус 70 до плюс 350 + + + + + + + + + + + + М 9 від мінус 70 до плюс 350 + + + + + + + + + + + + М 10 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + + + + + + М 11 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + + + + + + М 12 від мінус 20 до плюс 300 + + + + - - - - - - - - М 17 від мінус 60 до плюс 350 + + + + + + + + + + + + М 19, М 20 від мінус 40 до плюс 200 - - - - + + + + + + + + М 21, М 22 від мінус 40 до плюс 300 + + + + + + + + + + + + М 23, М 24 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + + + + + +

101. Закінчення таблиці 6.3 Розміри в міліметрах Болти ( шпильки ) D в D 1 D 2 D 5 D 6 D 7 D b H d діаметр число Тиск умовний у P , МПа 1020 1072 45 125 1,0 1250 1210 1166 1024 1080 60 145 23 M20 52 1,6 1285 1235 1188 1036 1100 65 160 27 M24 56 2,5 1100 1345 1275 1185 1044 1120 95 210 40 M36 44 4,0 1000 1200 1520 1440 1307 1060 1172 180 350 46 M42 48 6,4 1220 1294 55 165 1,0 1550 1510 1468 1228 1312 85 210 23 M20 68 1,6 1610 1555 1504 1238 1332 100 240 30 M27 64 2,5 1670 1600 1492 1250 1352 145 300 40 M36 56 4,0 1200 1400 1770 1675 1519 1272 1410 185 390 58 M52 44 6,4 Таблиця 6.4 Розміри та параметри перехідних фланців під металеву прокладку восьмикутного перерізу Розміри в міліметрах Болти ( шпильки ) D в D 1 D 2 D 3 D 4 D 6 D 7 D b H h a R d діа - метр чис - ло Тиск умовний у P , МПа 400 500 695 635 560 590 432 500 60 170 8 6 33 М 30 24 6,4 600 820 750 685 710 538 610 80 195 8 8 33 М 30 28 6,4 500 700 980 905 775 859 542 650 130 300 12 10 1,6 40 М 36 32 8,0 1055 985 890 935 644 750 120 280 12 9 6,4 600 800 1095 1020 875 974 648 770 140 340 13 12 2,4 40 М 36 36 8,0 101

152. 152 Середній діаметр хвилі cp d , мм , визначають за формулою ( ) 1 2 ср d d 5,0 d + = . (7.106) Характеристики хвилі визначають за формулами : 1 d d 1 2 − = ξ ; (7.107) 2 r 2 d d s 1 2 − − = η ; (7.108) 1 л d / S = α ; (7.109) o л R / b = λ ; (7.110) 1 2 s 1 2 d d r 2,3 d d 25,1 1 − − + = γ . (7.111) 7.4.3. Розрахунок компенсатора на міцність Виконавчу товщину стінки компенсатора л S , мм , розраховують за формулою л лр л С S S + ≥ , (7.112) де лр S – розрахункова товщина стінки компенсатора , мм ; л C – сума добавок до розрахункової товщини стінки компенсатора , мм . Суму добавок до розрахункової товщини стінки компенсатора при л S = 3,0 мм приймають рівною не більше 0,5 мм , при л S = 4,0 мм – не бі - льше 0,8 мм . Розрахункову товщину стінки компенсатора визначають за форму - лою ( ) 4 4 3 4 лр S / S 25,0 5,0 S S + + ⋅ = , (7.113) де ( ) [ ] л s 1 2 3 / P r d d 25,0 S σ γ ⋅ ⋅ − − = ; (7.114) [ ] s к 1 2 л cp 4 r 3,2 l2 d d L 2 d P S + + − ⋅ ⋅ ⋅ = φ σ . (7.115) Позначення в формулах (7.113)-(7.115):

169. 169 формулою [ 14 ] [ ] [ ] ( ) ( ) C S D C S 2 P p − + − ⋅ ⋅ = φ σ ( ) ( ) 29,1 1,1 6 1000 1,1 6 9,0 147 2 = − + − ⋅ ⋅ ⋅ = МПа . Умова міцності [ ] МПа 29,1 Р 2,0 Р к к = ≤ = виконується . Умова застосування розрахункових формул 1,0 0049 ,0 1000 1,1 6 D C S ≤ = − = − виконується . 2.5.2. Розрахунок товщини стінки циліндричної обичайки розширника Розрахункову товщину стінки обичайки розширника від дії внут - рішнього надлишкового тиску розраховуємо за формулою [ ] к p к р к рш p P 2 D P S − ⋅ ⋅ = φ σ 76,0 2,0 0,1 147 2 1120 2,0 = − ⋅ ⋅ ⋅ = мм . Виконавча товщина стінки циліндричної обичайки розширника складає 86,1 1,1 76,0 C S S рш рш р рш = + = + ≥ мм . Приймаємо виконавчу товщину стінки розширника рівною товщи - ні стінки кожуха 6 S рш = мм . Допустимий внутрішній надлишковій тиск розширника [ 14 ] [ ] [ ] ( ) ( ) рш рш 1 рш рш p рш C S D C S 2 P − + − ⋅ ⋅ = φ σ ( ) ( ) 28,1 1,1 6 1120 1,1 6 0,1 147 2 = − + − ⋅ ⋅ ⋅ = МПа . Умова міцності [ ] МПа 28,1 Р 2,0 Р рш к = ≤ = виконується . Умова застосування розрахункових формул 1,0 0043 ,0 1120 1,1 6 D C S рш рш рш ≤ = − = − виконується .

138. 138 2 2 2 2 2 2 h 1 m β β ⋅ + = . (7.45) Зведене відношення жорсткості труб до жорсткості фланцевого з ’ єднання 1 ф 2 1 у 1 R K 2 a D K ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = β ρ . (7.46) Коефіцієнти 3 2 1 Ф , Ф , Ф визначають за таблицею 7.2 залежно від параметра ω . Параметр ω визначають за формулою 1 a ⋅ = β ω . (7.4 7) Значення коефіцієнтів 3 2 1 T, T, T визначають за таблицею 7.3 зале - жно від коефіцієнта ω і відносної характеристики безтрубного краю трубної решітки n m або за формулами : ( ) ( ) [ ] 1 t t т 1 5,0 т Ф Т п п 1 1 − ⋅ ⋅ + + ⋅ = ; (7.48) t Ф T 2 2 ⋅ = ; (7.4 9) , т Ф Т п 3 3 ⋅ = (7.50) де ( ) 1 m 41,1 1 t n − ⋅ + = ω . (7.51) Таблиця 7.2 Залежність коефіцієнтів 3 2 1 Ф , Ф , Ф від параметра ω ω 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1 Ф 2,00 2,00 2,06 2,28 2,79 3,58 4,50 5,39 2 Ф 0,00 0,02 0,19 0,62 1,32 2,16 2,94 3,59 3 Ф 0,00 0,19 0,76 1,65 2,75 3,76 4,65 5,36 Закінчення таблиці 7.2 ω 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 >10 1 Ф 6,19 7,65 9,08 10,51 11,94 13,36 14,7 ω ⋅ 2 2 Ф 4,13 5,13 6,15 7,17 8,19 9,20 10,21 ω 3 Ф 6,03 7,38 8,81 10,24 11,66 13,08 14,50 ω ⋅ 2 Примітка – Для проміжних значень ω коефіцієнти 2 1 Ф , Ф і 3 Ф визна - чають методом лінійної інтерполяції .

143. 143 Згинальний момент , розподілений по периметру кожуха , к М , Н·мм / мм , визначають за формулою ( ) 2 1 к 3 2 ф 1 1 к 2 P M T Q T K K M β β β ρ − ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = . (7.62) Осьове зусилля в кожусі F , Н , визначають за формулою к Q D F ⋅ ⋅ = π . (7.63) 7.3.3. Визначення напружин в елементах апаратів Напружини в трубній решітці 1 р σ , МПа , в місці з ’ єднання з кожу - хом визначають за формулами : – згинальні ( ) 2 3 2 1 p 1 1 р C C C S M 6 − − − ⋅ = σ ; (7.64) – дотичні 3 2 1 p 1 1 р C C C S Q − − − = τ , (7.65) де p 1 S – товщина трубної решітки в місці приварення до кожуха , мм . Напружини в перфорованій частині трубної решітки 2 р σ , МПа , визначають за формулами : – згинальні ( ) 2 3 2 1 p p max 2 p C C C S M 6 − − − ⋅ = φ σ ; (7.66) – дотичні ( ) 3 2 1 р p a 2 p C C C S Q − − − ⋅ = φ τ , (7.67) де max M – максимальний розрахунковий згинальний момент у перфор о - ваній частині трубної решітки , розподілений по її периметру , Н·мм / мм . Параметр m визначають за формулою a a Q / M m ⋅ = β . (7.68)

164. 164 к т кам t t 2 = t − 280 120 200 2 = − ⋅ = ° С . Розрахункову температуру ізольованих фланців визначаємо за фо - рмулою [ 29 ] ,t t ф = де t – розрахункова температура апарата , ° С . Рис . В .1. Кожухотрубчастий теплообмінник з розширником на кожусі Розрахункову температуру ізольованих апаратних фланців та фланців штуцерів розподільної камери теплообмінника приймаємо рів - ною температурі розподільної камери , тобто 280 t t кам ф = = ° С . Розрахункову температуру ізольованих фланців штуцерів кожуха приймаємо рівною температурі середовища міжтрубного простору , тобто 120 t t к ф = = ° С . Розрахункову температуру болтів ізольованих фланцевих з ’ єднань визначаємо за формулою [ 29 ] t 97,0 t б = . Розрахункова температура болтів фланцевих з ’ єднань корпусів та фланців штуцерів розподільної камери дорівнює 272 280 97,0 t 97,0 t кам б = ⋅ = = ° С . Розрахункова температура болтів фланцевих з ’ єднань штуцерів міжтрубного простору 116 120 97,0 t 97,0 t к б = ⋅ = = ° С . 2.2. Допустимі напружини Допустимі напружини при розрахунковій температурі [ ] σ і при

186. 186 ( ) 89,2 147 /2,0 24· 27,2 1004 1262 · 25,0 = ⋅ − − = мм . Розрахункову товщину стінки компенсатора 4 S , мм , визначаємо за формулою ( 7 . 115 ) [ ] = + + − ⋅ ⋅ ⋅ = s к 1 2 л cp 4 r 3,2 l 2 d d L 2 d P S φ σ 28,0 24·3,2 + 5·2 + 1004 1262 106 9,0· 147 ·2 1133 ·2,0 = − ⋅ = мм . Розрахункову товщину стінки компенсатора пр S , мм , визначаємо за формулою ( 7 . 113 ) ( ) = + + ⋅ = 4 4 3 4 лр S / S 25,0 5,0 S S ( ) 4,3 = 28,0/ 89,2 + 25,0 + 5,0 33,0 4 = мм . Суму добавок до розрахункової товщини стінки лінзового компен - сатора при її товщині л S = 4,0 мм приймаємо рівною 0,6 мм . Виконавчу товщину стінки лінзового компенсатора розраховуємо за формулою ( 7 . 112 ) = + ≥ л лр л С S S 0,4 6,0 + 4,3 = мм . Остаточно приймаємо виконавчу товщину стінки компенсатора рівною 4 мм . Допустимий тиск [ ] 1 Р визначаємо за формулою ( 7 . 117 ) [ ] [ ] = ⋅         ⋅ − − − = л 2 s 1 2 л л 1 r d d С S 16 P σ γ 28,0 147 · 24· 27,2 1004 1262 6,0 4 16 2 =       − − − ⋅ = МПа . Допустимий тиск [ ] 2 Р визначаємо за формулою ( 118 ) [ ] [ ] ( ) = ⋅ + + − ⋅ − ⋅ ⋅ = L r 3,2 l2 d d d C S 2 P s к 1 2 cp л л л 2 φ σ ( ) 42,2 106 24·3,2 + 5·2 + 1004 1262 · 1133 6,0 4 9,0· 147 ·2 = − − ⋅ = МПа .

181. 181 формулою ( 7 . 79 ) { } [ ] = ≤ p 2 p 1 p 5,0 ; max σ τ τ { } МПа 80 160 ·5,0 < МПа 34,1 34,1 ; 28,1 max = = виконується . Перевірку на міцність трубної решітки при малоциклових наван - таженнях проводимо за формулою ( 7 . 80 ) { } [ ] a 1 3 3 2 2 1 a ; ; max K 5,0 σ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ ∆ σ σ ≤ − − − = · . При перевірці трубної решітки на малоциклову втомленість при - ймаємо : – в місці з ’ єднання з кожухом : = = 1 p 1 σ σ ∆ МПа ; 7, 14 0 3 2 = = σ ∆ σ ∆ ; 7,1 K = σ ; { } 5, 12 = 7, 14 0 ; 0 0 ; 0 7, 14 max ·7,1·5,0 = σ a − − − МПа ; – у перфорованій частині : 4, 62 2 р 1 = = σ σ ∆ МПа ; 0 3 2 = = σ ∆ σ ∆ ; 1 K = σ ; { } 5, 405 811 0 ; 0 0 ; 0 811 max ·1 5,0 σ a = − − − ⋅ = МПа . Допустиму амплітуду напружин розраховуємо за формулою ( 7 . 83 ) [ ] = + ⋅ ⋅ − = σ σ n B N n A 2300 t 2300 N a 683 2 270 + 1000 · 10 10·6,0 · 2300 200 2300 5 = − = МПа . Умови міцності трубної решітки при малоциклових навантажен - нях в місці з ’ єднання з кожухом [ ] МПа 683 < 5, 12 = σ а a = σ і в перфорованій частині [ ] МПа 683 < 5, 405 = σ а a = σ

116. 116 6.2.6. Опори горизонтальних і вертикальних кожухотрубчастих теплообмінних апаратів Горизонтальні кожухотрубчасті теплообмінні апарати всіх типів крім апаратів з розширником на кожусі установлюються на стандартних сідлових опорах , одна з яких є нерухомою , а друга рухомою ( ковзною ) [26]. Апарати з розширником на кожусі установлюються на нестандартних сідлових опорах . Приєднувальні розміри по опорам горизонтальних апара - тів з розширником на кожусі наведені на рисунку 6.10 і в таблиці 6.15. Вертикальні кожухотрубчасті теплообмінні апарати всіх типів установлюються на стандартних опорних лапах [16]. Рис . 6.10. Приєднувальні розміри по опорам горизонтальних апаратів з розширником на кожусі Таблиця 6.15 Приєднувальні розміри по опорам горизонтальних апаратів з розширником на кожусі В міліметрах Внутрішній діаметр апарата D Відстань між отворами під фундаментні болти A Довжина опори 2 A 1000 650 1000 1200 800 1100 Приєднувальні розміри по опорам вертикальних кожухотрубчастих теплообмінних апаратів наведені на рисунку 6.11 і в таблицях 6.16 і 6.17.

62. Таблиця 4.3 Матеріали , з яких виконуються основні вузли та деталі кожухотрубчастих теплообмінників з плаваючою головкою Матеріал Матері - альне випов - нення кожуха та криш - ки розподільної ка - мери та кришки теплообмін - них труб трубних решіток перегородок прокла - док ко - жуха прокладок розподільної камери прокладок плаваючої головки М 1 Ст 3 сп , Ст 3 пс або сталь марки 16 ГС Сталь 10 або 20 Сталь марки 16 ГС Ст 3 сп Картон азбестовий в обо - лонці з алюмінію марок АД 0 М або АД 1 М , пароніт Алюміній марки АД або латунь Л 63, або сталь 08 кп М 4 Див . ви - повнення М 1 Двошарова сталь 16 ГС +08 Х 13 або Ст 3 сп +08 Х 13 Сталь марки 15 Х 5 М Див . виповнення М 1 Сталь марки 08 Х 13 М 13 Див . виповнення М 1 Сталь марок 12 Х 18 Н 10 Т або 08 Х 18 Н 10 Т Див . виповнення М 1 Сталь марки 08 Х 18 Н 10 Т 62

137. 137 де       ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = 2 h 1 K R 12 b h E K 1 1 1 2 1 1 3 1 1 1 ф β ; (7.38)       ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ = 2 h 1 K R 12 b h E K 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 ф β ; (7.39) 1 3 1 к 1 1 R 11 S E D K ⋅ ⋅ ⋅ = β ; (7.40) 2 3 2 д 2 2 R 11 S E D K ⋅ ⋅ ⋅ = β . (7.41) Позначення в формулах (7.37)-(7.41): д к 2 1 E , E , E , Е – модулі подовжньої пружності матеріалів відповід но фланця кожуха , фланця розподільної камери , кожуха та каме ри при розрахунковій температурі , МПа ; 2 1 R , R – радіуси центрів ваги тарілки фланця відповідно кожуха та камери , мм ; 2 1 h , h – товщини фланців під прокладкою відповідно кожуха та ро з - подільної камери [17], мм ; 2 1 b , b – ширини фланців відповідно кожуха та розподільної ка мери , мм . Радіуси центрів ваги тарілок фланців кожуха та розподільної каме - ри визначають за формулою ( ) D D 25,0 R R н 2 1 + = = , (7.42) а ширини фланців – за формулою ( ) D D 5,0 b b н 2 1 − = = , (7.43) де н D – зовнішній діаметр фланця , мм . Коефіцієнти впливу тиску на згин фланців 1 т і 2 т , мм 2 , визна - чають за формулами : 2 1 1 1 1 2 h 1 m β β ⋅ + = ; (7.44)

160. 160 10 С – добавка до розрахункової товщини перегородки для компе н - сації мінусового допуску , мм . Коефіцієнт n f визначають за формулою ( ) [ ] 2 n n n n n L / b L / b 1 1 f + + = , (7.142) де n L – довжина перегородки , мм . Питання до самоперевірки 1 Загальні вимоги до товщини трубної решітки . 2 Визначення різниці у видовжені кожуха та труб в робочих умовах , яку необхідно скомпенсувати . 3 Розрахункова схема вузла „ трубна решітка - фланець - кожух - труба ”. 4 Розрахункова схема вузла з ’ єднання трубної решітки з фланцем к о - жуха та трубами . 5 Розрахунок труб на міцність та стійкість . 6 Розрахунок кожуха на міцність та стійкість . 7 Визначення зусиль , що діють в елементах кожухотрубчастих тепл о - обмінних апаратів типів ТН і ТК . 8 Визначення напружин , що діють в елементах кожухотрубчастих т е - плообмінних апаратів типів ТН і ТК . 9 Розрахункова схема до визначення зусиль , що діють у плаваючій г о - ловці 10 Розрахунок на міцність плаваючої головки .

114. 114 Таблиця 6.13 Діаметри та кількість стяжок Розміри в міліметрах Внутрішній діаметр кожуха D Діаметр стяжок cm d Мінімальна кількість стяжок , шт . від 400 до 600 включ . 12 6 від 800 до 1000 включ . 16 8 від 1200 і більше 16 10 При застосуванні протибайпасних штаб кількість стяжок може бу - ти зменшена . Стяжки установлюються по периметру трубного пучка в місцях можливого розміщення труб . При необхідності забезпечення низького перепаду тиску можуть бути застосовані так звані подвійні сегментні перегородки , які зменшу - ють втрати тиску приблизно на 60 %. Кріплення поперечних перегородок в апаратах з розширником на кожусі Конструктивне оформлення кріплення поперечних перегородок в апаратах з розширником на кожусі наведено на рисунку 3.5 6.2.4. Протибайпасні штаби З метою усунення байпасних перетоків рідкого середовища між - трубного простору застосовують протибайпасні штаби . Рекомендовані розміри та розташування протибайпасних штаб наведені на рисунку 6.8. Кількість протибайпасних штаб приймається за таблицею 6.14. Рис . 6.8. Рекомендовані розміри та розташування протибайпасних штаб

108. 108 Таблиця 6.6 Довжина розвальцювання труб в трубній решітці В міліметрах Всі типи розвальцювання крім Р 3 Розвальцювання типу Р 3 Зовніш - ній діа - метр труби т d Товщина трубної решітки H , не менше Довжина розваль - цювання l Най менша товщина трубної рештки min H Найменша довжина розваль - цювання Товщина трубної решітки , H не менше Довжина розваль - цювання l 20 24 19 12 31 20 25 31 26 20 15 35 24 Рис . 6.5. Довжина розвальцювання l вальцьованих з ’ єднань усіх типів крім типу Р 3 Комбіновані з ’ єднання Типи зварення труб з трубними решітками , які застосовують в комбінованих з ’ єднаннях , показані на рисунку 6.6 і визначаються при - значенням теплообмінних апаратів відповідно до групи посудин та апа - ратів і типу з ’ єднання , наведеними в таблиці 6.5. При зваренні за типом З 3 ( рисунок 6.6, в ) ширину кільцевої канавки а слід приймати за таблицею 6.7. Таблиця 6.7 Ширина кільцевої канавки для зварення типу З 3 В міліметрах Розмір труби 25×2 25×1,5 Ширина канавки a 2,5 3,5

153. 153 [ ] л σ – допустима напружина для матеріалу л інзи при розрахунковій температурі , МПа ; L – виконавча довжина компенсатора , мм ; к l – приєднувальна довжина циліндричної частини компенсатора , мм ; φ – коефіцієнт міцності подовжнього зварного шва компенсатора . Допустимий тиск [ ] л Р , МПа , визначають за формулою [ ] [ ] [ ] [ ] 2 2 1 1 л P P 1 P P         + = , (7.116) де [ ] [ ] л 2 s 1 2 л л 1 r d d С S 16 P σ γ ⋅         ⋅ − − − = ; (7.117) [ ] [ ] ( ) L r 3,2 l 2 d d d C S 2 P s к 1 2 cp л л л 2 + + − ⋅ − ⋅ ⋅ = φ σ . (7.118) 7.4.4. Розрахунок жорсткості компенсатора Коефіцієнт жорсткості компенсаторів к К , Н / мм , не наведених в додатках А і Б , визначають за формулою         ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = 6,0 5,1 6,0 6,0 л 2 1 3 л л к 55,0 1 55,0 15,0 n d S E 6, 17 K α η ξ ξ α η α ξ , (7.119) де л Е – модуль поздовжньої пружності матеріалу лінзового компенс а - тора при розрахунковій температурі , МПа . л n – число лінз в компенсаторі . 7.4.5. Розрахунок компенсатора на малоциклову втомленість При загальному числі циклів навантаження понад 10 3 компенсатор слід розраховувати на малоциклову втомленість . У цьому випадку має виконуватись умова

179. 179 [ ] Н · мм / мм . 465 0238 ,0·2 2,0 882 · 019 ,0·4, 13 + 46, 24· 83,9· 019 ,0 10 635 ,0 3, 30 10 57,1 2 6 5 = − − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Осьове зусилля в кожусі обчислюємо за формулою ( 7 . 63 ) = ⋅ ⋅ = к Q D F π Н 196 , 80 54, 25· 1000 · 14,3 = . 3.3. Визначення напружин в елементах апарата Напружини в трубній решітці в місці з ’ єднання з кожухом визна - чаємо за формулами ( 7 . 64 ) і ( 7 . 65 ) : – згинальні ( ) 2 3 2 1 p 1 1 р C C C S M 6 − − − = σ ( ) 7, 14 52,0 5,0 0 20 882 ·6 2 = − − − = МПа ; – дотичні 3 2 1 p 1 1 р C C C S Q − − − = τ 28,1 52,0 5,0 0 20 46, 24 = − − − = МПа . Добавку для компенсації мінусового допуску до розрахункової тов - щини трубної решітки по 14 квалітету точності приймаємо рівною 52,0 С 2 = мм . Параметр m обчислюємо за формулою ( 7 . 68 ) a a Q / M m ⋅ = β 1 4, 25/ 1335 · 019 ,0 = = . Коефіцієнт А визначаємо за таблицею 7 . 4, 109 ,1 A = . Так як -1,0 ≤ m ≤ 1,0, момент max M розраховуємо за формулою ( 7 . 69 ) β / Q A M a max ⋅ = 802 019 ,0 /4, 2 6,0 = = 5 · Н · мм / мм . Напружини в перфорованій частині трубної решітки розраховує - мо за формулами ( 7 . 66 ) і ( 7 . 67 ) : – згинальні ( ) = − − − ⋅ = 2 3 2 1 p p max 2 p C C C S M 6 φ σ ( ) 4, 62 52,0 5,0 0 20 · 214 ,0 802 ·6 2 = − − − МПа ; – дотичні

182. 182 виконуються . Розрахункову товщину трубної решітки визначаємо за формулою ( 7 . 84 ) ( ) [ ] = ⋅ − − − ⋅ = a 2 p 3 2 1 p pp C C C S 5,0 S σ σ ( ) 87,0 683 4, 62 · 52,0 5,0 0 20 5,0 = − − − ⋅ = мм . Розрахункову товщину трубної решітки в перерізі канавки під по - довжню перегородку розраховуємо за формулою ( 7 . 6 ) =                   − ⋅ − ⋅ = p p n n 0 pp np ; 1 t t b d 1 max S S φ . мм 8,5 463 ,0 214 ,0 ; 516 ,0 1 32 4, 55 · 8 15, 25 1 max 3, 11 =                   = =       − − ⋅ = Виконавчу товщину трубної решітки в перерізі канавки під по - довжню перегородку розраховуємо за формулою ( 7 . 5 ) p np n C S S + ≥ 9,6 1,1 + 8,5 = = мм . Попередньо прийнята товщина трубної решітки в перерізі паза під подовжню перегородку задовольняє умові міцності . 3.5. Розрахунок кожуха на міцність та стійкість Умова статичної міцності кожуха в місці приєднання до решітки ( 7 . 86 ) [ ] к mx 3,1 43,5 σ σ ≤ = МПа 1, 191 147 ·3,1 = = виконується . Допустиму амплітуду напружин в кожусі в місці приєднання до решітки визначаємо за формулою ( 7 . 83 ) [ ] МПа . 7, 666 2 1, 196 1000 10 10·6,0 2300 120 2300 п В N n A 2300 t 2300 5 N 1 ак = + ⋅ ⋅ − = = + ⋅ ⋅ − = σ σ Перевірку кожуха в місці приєднання до решітки на малоциклову втомленість проводимо за формулою ( 7 . 80 ) . При цьому приймаємо

178. 178 Q m Q n a ⋅ = 4, 25 46, 24 04,1 = ⋅ = Н / мм . Осьову силу , яка діє на трубу , визначаємо за формулою ( 7 . 57 ) ( ) [ ] = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = а 2 a 1 1 т т к к 1 т M Ф Q Ф a Р P i a N β η η π ( ) [ + 5, 481 2,0 438 ,0 2,0 204 ,0 817 5, 481 14,3 ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = ] Н . 583 1335 019 ,0 35,9 + 4, 25 6, 13 + = ⋅ ⋅ ⋅ Момент інерції поперечного перерізу труби визначаємо за форму - лою ( 7 . 59 ) ( ) ( ) [ ] = + + − − − ⋅ = 4 6 5 т т 4 4 т т C 2 C 2 S 2 d C 2 d 64 I π ( ) ( ) [ ] . мм 8875 2 0 2 0 2 2 2 5 2 0 2 2 64 14,3 4 4 4 = + + − − − = , · · · · 5 Максимальний проліт між решіткою та перегородкою визначаємо за таблицею ( 3.5 ) , p 1 l =3100 мм . Зведену розрахункову довжину труби теплообмінника визначаємо за формулою ( 7 . 60 ) 1023 3100 33,0 l 33,0 l p 1 np = ⋅ = = мм , Згинальний момент , що діє на трубу , розраховуємо за формулою ( 7 . 58 ) ( ) = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = a 3 a 2 пр 1 у т т т M Ф Q Ф l a K I E M β β ( ) Н · мм . 2522 1335 019 ,0·3, 13 + 4, 25· 35,9 · 1023 ·5, 481 · 37, 15 019 ,0· 8875 · 10· 197 3 = ⋅ = Осьове зусилля , розподілене по периметру кожуха , визначаємо за формулою ( 7 . 61 ) = − ⋅ = Q P D 25,0 Q т к 54, 25 46, 24 2,0 1000 · 25,0 = − ⋅ = Н / мм . Згинальний момент , розподілений по периметру кожуха , визнача - ємо за формулою ( 7 . 62 ) ( ) = − ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 2 1 к 3 2 ф 1 1 к 2 P M T Q T K K M β β β ρ

98. 98 а б Рис . 6.1. Фланці перехідні з ущільнювальною поверхнею з виступом а – виповнення 1; б – виповнення 3 6.2. Конструктивні елементи трубних пучків 6.2.1. Кріплення трубних решіток до кожуха Конструкції кріплення трубних решіток до кожуха в апаратах з трубними пучками , які не витягаються з кожуха , показані на рисунку 6.3. Конструкції кріплення трубних решіток , які наведені на рисунках 6.3, а - в , застосовуються в трубних пучках з плоскими приварними флан - цями . Конструкція кріплення трубних решіток , що наведена на рисунку 6.3, а , застосовується для трубних решіток , які виготовляються з листової сталі . Конструкція кріплення трубних решіток , що наведена на рисунку 6.3, б , застосовується для трубних решіток , які виготовляються з листової сталі у випадку , якщо при розрахунку на міцність умови міцності в місці приварки кожуха до решітки не виконуються . Ця конструкція застосову - ється також у тому випадку , якщо решітка виконується з корозійностійкої сталі , а кожух – з вуглецевої . Кінцева обичайка повинна бути товщиною к 1 S 2 S ≥ і довжиною 1 1 l S D l + ⋅ ≥ .

151. 151 7.4. Розрахунок лінзового компенсатора 7.4.1. Умови застосування розрахункових формул Розрахункові формули застосовні , якщо виконуються умови : 4,0 d D r 2 ; 00,3 d D 08,1 ; 035 ,0 d S н л н л н л ≤ − ≤ ≤ ≤ , (7.99) де л S – товщина стінки лінзового компенсатора , мм ( додаток A); н d – зовнішній діаметр западини хвилі компенсатора , мм ; л D – зовнішній діаметр гребеня хвилі компенсатора , мм ; r – внутрішній радіус тороїдального переходу в верхній та нижній частинах хвилі компенсатора , мм . 7.4.2. Визначення допоміжних величин Розрахунковий діаметр западини хвилі компенсатора 1 d , мм , ви - значають за формулою л н 1 S d d − = . (7.100) Розрахунковий діаметр гребеня хвилі компенсатора 2 d , мм , визна - чають за формулою л л 2 S D d − = . (7.101) Середній радіус тороїдального переходу хвилі компенсатора s r , мм , розраховують за формулою ( ) л s S r 2 5,0 r + = . (7.102) Допоміжну величину впливу переходу розраховують за формулою 2 1 s л d d r 100 2 + − = ρ . (7.103) Розрахункову ширину пластинчастої зони хвилі компенсатора л b , мм , розраховують за формулою ( ) s л 1 2 л r d d 5,0 b ⋅ + − = ρ . (7.104) Радіус закруглення пластинчастої зони хвилі компенсатора o R , мм , визначають за формулою ( ) л 1 2 o b 2 d d 25,0 R − + = . (7.105)

128. 128 подовжню перегородку , мм . Розрахункову товщину трубної решітки в перерізу канавки під по - довжню перегородку визначають за формулою                   − ⋅ − ⋅ = p p n n o pp np ; 1 t t b d 1 max S S φ , (7.6) де o d – діаметр отвору в решітці під трубу , мм ; n b – ширина паза в трубній решітці під подовжню перегородку ( р и - сунок 7.8), мм ; p t – крок розташування отворів в решітці ( рисунок 7.7), мм ; n t – крок розташування отворів в зоні паза ( рисунок 7.8), мм ; p φ – коефіцієнт ослаблення трубної решітки . Коефіцієнт ослаблення трубної решітки визначають за формулою p o p t d 1 − = φ . (7.7) Розміри p t , n t і o d приймають залежно від зовнішнього діаметра труби та класу точності з ’ єднання труба - трубна решітка за таблицею 7.1. Таблиця 7.1 Величини розмірів p t , n t , o d В міліметрах Діаметр отвору в решітці o d Клас точності з ’ єднання труба - трубна решітка Зовнішній діаметр труби m d Крок роз - ташування отворів в решітці p t Крок роз - ташування отворів в зоні паза n t 1 2 3 4 20 26 45 20,15 20,25 20,35 20,50 25 32 55,4 25,15 25,25 25,35 25,50

187. 187 Допустимий тиск визначаємо за формулою ( 116 ) [ ] [ ] [ ] [ ] 2 2 1 1 л P P 1 P P         + = 278 ,0 42,2 28,0 1 28,0 2 =       + = МПа . 3.8.3. Розрахунок компенсатора на малоциклову втомленість Допустимі величини амплітуди інтенсивності напружин від пере - міщення при числі циклів деформації π N і амплітуди інтенсивності на - пружин від тиску при числі циклів p N визначаємо за формулою ( 7 . 101 ) . Так як точні дані про числа циклів π N і p N відсутні , приймаємо π N = p N =0,5 N =500. Допустиму амплітуду інтенсивності напружин від розмаху тисків розраховуємо за формулою ( 7 . 83 ) [ ] = + ⋅ ⋅ − = σ σ n B N n A 2300 t 2300 N ар 3, 902 2 1, 196 + 500 10 10·6,0 2300 120 2300 5 = ⋅ ⋅ − = МПа . Напружини від деформації розраховуємо за формулою ( 7 . 121 ) ( ) = ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = π ∆ λ σ ω 2 b n S E 2 л л л л ( ) 120 28, 11· 34,0 + 2 281 ·2 4· 10· 179 2 3 = ⋅ МПа . Із деяким збільшенням у бік запасу міцності приймаємо P P = ∆ і [ ] [ ] л Р Р = ∆ . Напружину від тиску визначаємо за формулою ( 7 . 122 ) [ ] [ ] P P 3 л р ∆ ∆ σ σ ⋅ = 317 278 ,0 2,0 · 147 ·3 = = МПа . Умова міцності ( 7 . 120 ) [ ] [ ] ap p a 2 2 σ σ σ σ π π + 0,1 24,0 2·902,3 317 2·902,3 120 < = + = . виконується .

173. 173 ( 7 . 24 ) - ( 7 . 27 ) : р 1 р lg 025 , 13 002 ,0 A β − = 66,0 89,0 lg· 025 , 13 002 ,0 = − = ; р 2 р β + 1,2 A = 99,2 89,0 + 1,2 = = ;       − = − р 2,2 08,2 1 р 10 В β [ ] 32,1 10 89,0·2,2 08,2 − = − = − ; р · 414 ,2 6,1 2 р 10 В β − = 28,0 10 89,0· 414 ,2 6,1 = = − . Коефіцієнти ∗∗ q K і ∗∗ p K для розширників розраховуємо за форму - лами ( 7 . 21 ) і ( 7 . 22 ) : ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] ;8, 13 550 · 0,89 1 6 / 1120 99,2 66,0 · 1000 · 6000 2 ·L β 1 /S D · + А A D· · l n K р р к 1 2 р 1 р р q = − − ⋅ + = = − = ∗∗ ( ) = − ∗∗ к 1 2 р 1 р р р S D + В B · l ·D n = K ( ) 835 ,0 6 1120 · 28,0 32,1 · 6000 1000 ·2 − = + − − = . Коефіцієнти змінення жорсткості системи труби - кожух визна - чаємо за формулами ( 7 . 14 ) і ( 7 . 15 ) : ∗∗ + + = q * q q К K 1 K 9, 160 8, 13 1, 146 1 = + + = ; ∗∗ + + = p * p p K K 1 K ( ) ( ) .3, 69 835 ,0 46, 69 1 − = − + − + = Безрозмірний коефіцієнт ср т розраховуємо за формулою ( 7 . 29 ) ( ) 2 1 2 т т ср а S d ·i · 15,0 т − = , де і – число труб в трубній решітці . ( ) 28,0 5, 481 2 2 · 817 · 15,0 т 2 2 ср = − = 5 . Зведений тиск визначаємо за формулою ( 7 . 28 ) ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] − + + + − + + − − − = т q п п ср т y 0 т т 0 к к 0 P· К · 5,0 т · т т 1 l· К · t t· t t· 5,0 P ρ η α α

144. 144 При -1,0 ≤ m ≤ 1,0 згинальний момент max M визначають за форму - лою β / Q A M a max ⋅ = , (7.69) де A – коефіцієнт , який визначають за таблицею 7.4 залежно від пар а - метрів m і ω . При m < -1,0 і m > 1,0 згинальний момент max M визначають за формулою a max M B M ⋅ = , (7.70) де B – коефіцієнт , який визначають за таблицею 7.5 залежно від ві д - ношення параметрів n і ω . Параметр п визначають за формулою ( ) a M Q n ⋅ = β . (7.71) Розрахункові напружини в кожусі тх σ і их σ , МПа , в місці приєд - нання до решітки для конструкцій відповідно до рисунків 7.9, а , 7.9, б , 7.9, в визначають за формулами : – у меридіональному напряму : – мембранні 8 7 1 к mx C C S Q − − = σ ; (7.72) – згинальні : ( ) 2 8 7 1 к ux C C S M 6 − − = σ ; (7.73) – в окружному напряму : – мембранні 8 7 1 к m C C S D P 5,0 − − ⋅ = φ σ ; (7.74) – згинальні ux u 3,0 σ σ φ = , (7.75) де 7 С – добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової то в - щини стінки кожуха , мм ; 8 С – добавка для компенсації мінусового допуску до розрахунко вої товщини стінки кожуха , мм .

29. Таблиця 2.8 Розміщення отворів під труби в трубних решітках і поперечних перегородках одноходових теплообмінників типів ТН і ТК Розміри в міліметрах Кількість отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальна D D 0 d т h 1 Сектор 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 в сект орі в реші тці Одноходові теплообмінники 6 - 15 14 13 14 13 12 9 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - 179 Двоходові теплообмінники А 6 81 20 90 Б - 14 13 14 13 12 9 8 - - - - - - - - - - - - - - - - 83 164 Одноходові теплообмінники 6 - 9 12 11 10 9 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 107 Двоходові теплообмінники А 6 48 400 387 25 83 Б - 12 11 10 9 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50 98 Одноходові теплообмінники 11 - - 21 22 21 22 21 18 19 18 17 16 13 8 - - - - - - - - - - - - - 401 Двоходові теплообмінники А 11 - 185 600 590 20 135 Б - 22 21 22 21 18 19 18 17 16 13 8 - - - - - - - - - - - - 195 380 29

165. 165 температурі 20 ° С [ ] 20 σ , МПа , для матеріалів елементів апарата наве - дені в таблиці 1. Таблиця 1 Допустимі напружини матеріалів елементів теплообмінника Допустимі напружини , МПа Елементи апарата Матеріал при темпе - ратурі 20 ° С [ ] 20 σ при розрахун - ковій темпе - ратурі [ ] σ Відношення допустимих напружин [ ] [ ] σ σ 20 Кожух Ст 3 сп 154 147 1,047 Трубна решітка Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т 184 160 1,15 Труби Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т 184 160 1,15 Фланці апаратні Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т 184 160 1,15 Фланці штуце - рів трубного простору Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т 184 150 1,226 Фланці штуце - рів кожуха Сталь 20 147 140,5 1,046 Болти та гайки апаратних фла - нців та штуце рів трубного прос - тору Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т 110 92,8 1,185 Болти фланце - вих з ’ єднань штуцерів ко - жуха Сталь 35 130 125 1,04 Гайки фланце - вих з ’ єднань штуцерів ко - жуха Сталь 20 95,65 91,95 1,04 Пробний тиск , при якому проводиться випробування апарата , ви - значаємо за формулою [ 14 ] [ ] [ ] σ σ 20 пр P 25,1 P ⋅ = . Відношення [ ] [ ] σ σ / 20 приймаємо по тому із використовуваних ма -

134. 134 де − т к , α α коефіцієнти лінійного розширення матеріалів відповідно кожуха та труб , 1/° С ; − 0 т к t, t, t температури відповідно кожуха , труб і виготовлення апа - рата , ° С , ( = 0 t 20 ° С ). Для апаратів з розширником на кожусі при β = 45° ( рисунок 7.3) коефіцієнти ∗∗ q K і ∗∗ p K визначають за формулами : ( ) ( ) [ ] р p к 1 2 р 1 р p q L 1 S / D A A D l n K ⋅ − − ⋅ + ⋅ ⋅ = ∗∗ β ; (7.21) ( ) к р 2 р 1 р р p S / D B B l D n K ⋅ + ⋅ ⋅ − = ∗∗ , (7.22) де р D – внутрішній діаметр розширника ( рисунок 7.3), мм ; р L – довжина циліндричної частини розширника ( рисунок 7.3), мм ; − р n число розширників на кожусі апарата ; − 2 р 1 р 2 р 1 р р B , B , A , A , β безрозмірні коефіцієнти . Коефіцієнт р β визначають за формулою р р D / D = β . (7.23) Коефіцієнти 2 р 1 р 2 р 1 р B , B , A , A визначають за формулами : р 1 р lg 025 , 13 002 ,0 A β − − = ; (7.24) р 2 р 1,2 A β + = ; (7.25)       − = − р 2,2 08,2 1 р 10 B β ; (7.26) р 414 ,2 6,1 2 р 10 B β − = . (7.27) Зведений тиск 0 Р , МПа , визначають за формулою ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) [ ] , P K 3,0 m m m 1 P K 5,0 m m m 1 l K t t t t 5,0 P к p n n cp к m q n n cp m у 0 т т 0 к к 0 ⋅ ⋅ + ⋅ + + − − − ⋅ ⋅ + ⋅ + + − + + ⋅ ⋅ − ⋅ − − ⋅ = ρ η ρ η α α (7.28) де ср m – безрозмірний коефіцієнт .

185. 185 формулою ( 7 . 101 ) л л 2 S D d − = 1262 4 1266 = − = мм . Середній радіус тороїдального переходу хвилі компенсатора роз - раховуємо за формулою ( 7 . 102 ) ( ) л s S r 2 5,0 r + = ( ) 24 4 + 22 2 5,0 = ⋅ = мм . Допоміжну величину впливу переходу розраховуємо за формулою ( 7 . 103 ) 2 1 s л d d r 100 2 + ⋅ − = ρ 94,0 1262 1004 24 100 2 = + − = · мм . Розрахункову ширину пластинчастої зони хвилі компенсатора ви - значаємо за формулою ( 7 . 104 ) ( ) s л 1 2 л r d d 5,0 b ⋅ + − = ρ ( ) 281 24· 94,0 + 1004 1262 ·5,0 = − = мм . Радіус закруглення пластинчастої зони хвилі компенсатора розра - ховуємо за формулою ( 7 . 105 ) ( ) л 1 2 o b 2 d d 25,0 R − + = ( ) 820 281 2 1004 + 1262 25,0 = ⋅ − ⋅ = мм . Середній діаметр хвилі компенсатора визначаємо за формулою ( 7 . 106 ) ( ) 1 2 ср d d 5,0 d + = ( ) 1133 1004 + 1262 5,0 = ⋅ = мм . Характеристики хвилі обчислюємо за формулами ( 7 . 107 )-( 7 . 111 ) : 1 d d 1 2 − = ξ 26,0 1 1004 1262 = − = ; 2 r 2 d d s 1 2 − = - η 375 ,3 2 24 2 1004 1262 = − ⋅ − = ; 1 л d / S = α 004 ,0 1004 /4 = = ; o л R / b = λ 34,0 820 / 281 = = ; 1 2 s 1 2 d d r 2,3 d d 25,1 1 − ⋅ − ⋅ + = γ 27,2 1004 1262 24 2,3 1004 1262 25,1 + 1 = − ⋅ − ⋅ = . 3.8.2. Розрахунок компенсатора на міцність Розрахункову товщину 3 S , мм , розраховуємо за формулою ( 7 . 114 ) ( ) [ ] = ⋅ ⋅ − − = л s 1 2 3 / P r d d 25,0 S σ γ

63. Закінчення таблиці 4.3 Матеріал Матеріа - льне ви - повнен - ня кожуха та кришки розподільної камери та кришки теплооб - мінних труб трубних решіток перегородок прокла - док ко - жуха прокладок розподіль - ної камери прокладок плаваючої головки Б 1 Двошарова сталь 16 ГС +08 Х 13 або Ст 3 сп +08 Х 13 Сталь марки 08 Х 13 Сталь ма - рок 12 Х 13 або 20 Х 13 Сталь марки 08 Х 13 Картон азбестовий в оболонці зі сталі ма - рки М - НТ -12 Х 13, або сталь марки 08 Х 13, або пароніт Сталь марки 08 Х 13 Б 2 Двошарова сталь 16 ГС +12 Х 18 Н 10 Т або Ст 3 сп +12 Х 18 Н 10 Т Сталь марок 12 Х 18 Н 10 Т або 12 Х 18 Н 10 Т Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т Картон азбестовий в оболонці зі сталі ма - рки М - НТ - 08 Х 18 Н 10 Т , або сталь марки 08 Х 18 Н 10 Т , або пароніт Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т Б 3 Двошарова сталь 16 ГС +10 Х 17 Н 13 М 2 Т або Ст 3 сп +10 Х 17 Н 13 М 2 Т Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Див . виповнення М 1 Сталь марки 08 Х 18 Н 10 Т 63

43. Таблиця 3.1 Основні розміри теплообмінників з розширником на кожусі Розміри в міліметрах L * при чи - слі ходів п о трубам A 2 при умовному тис - ку в трубах у Р , МПа l 1 Внут - рішній діаметр кожуха D Умов - ний тиск в кожусі та тру - бах P у , МПа l 1 2 l 0 A D у А 1 H H 1 h 0,6; 1,0 1,6 2,5 4,0 ТНГИ ТКГИ ТНВИ ТКВИ 3000 4145 4325 1500 4000 5145 5325 2400 1750 0,6; 1,0 6000 7145 7325 4400 1570 824 - 2000 3000 4205 4375 1500 4000 5205 5375 2400 1750 1,6 6000 7205 7375 4400 1580 828 440 - 2000 3000 4315 4395 1500 4000 5315 5395 2400 1750 2,5 6000 7315 7395 4400 - 2000 3000 4420 4525 1500 4000 5420 5525 2400 1750 1000 4,0 6000 7420 7525 4400 365 300 1538 1670 1450 830 450 450 460 515 450 2000 4000 5300 5500 2350 1750 0,6; 1,0 6000 7300 7500 4350 1770 1650 924 - 2000 4000 5330 5610 2350 1750 1,6 6000 7330 7610 4350 1780 1660 500 - 2000 4000 5445 5585 2350 1750 1200 2,5 6000 7445 7885 4350 370 350 1812 1880 1750 930 515 515 535 - 500 2000 Примітка – * Розмір для довідок . 43

50. 50 Розміщення отворів під труби в трубних решітках і Кількість по D D 0 d т d 1 h Сектор 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Одно А 37 36 37 36 37 36 35 34 35 34 33 Дво А - 36 37 36 37 36 35 34 35 34 33 20 16 225 Б 37 36 37 36 37 36 35 34 35 34 33 Одно А 29 30 29 30 29 28 29 28 27 26 25 Дво А - 30 29 30 29 28 29 28 27 26 25 1000 988 25 20 222 Б 29 30 29 30 29 28 29 28 27 26 25 Одно А 45 44 45 44 45 44 43 42 43 42 41 Дво А - 44 45 44 45 44 43 42 43 42 41 20 16 270 Б 45 44 45 44 45 44 43 42 43 42 41 Одно А 37 36 35 36 35 36 35 34 33 32 31 Дво А - 36 35 36 35 36 35 34 33 32 31 1200 1188 25 20 277 Б 37 36 35 36 35 36 35 34 33 32 31

166. 166 теріалів елементів кожної порожнини апарата , для якої воно є найменшим . Для трубного простору при мінімальному відношенні допустимих напружин [ ] [ ] 15,1 / 20 = σ σ пробний тиск складає [ ] [ ] 288 ,0 15,1 2,0 25,1 P 25,1 P 20 т т пр = ⋅ ⋅ = ⋅ = σ σ МПа . Гідростатичний тиск при випробуванні трубного простору теп - лообмінника складає 014 ,0 10 45,1 81,9 1000 10 H g P 6 6 с в тр г = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = − − ρ МПа , де с H – висота стовпа води у трубному просторі ( відстань між фла н - цями штуцерів у розподільній камері ). Гідростатичний тиск при випробуванні трубного простору 0144 ,0 288 ,0 05,0 P 05,0 014 ,0 P т пр тр г = ⋅ = ≤ = МПа складає менше 5% від пробного , тому за розрахунковий тиск в умовах ви - пробувань приймаємо пробний 288 ,0 P P т пр т і = = МПа . Умова [ ] [ ] 31,0 15,1 2,0 35,1 P 35,1 МПа 288 ,0 P 20 т т і = ⋅ ⋅ = ⋅ ≤ = σ σ МПа виконується , тому розрахунок елементів трубного простору в умовах гід - равлічних випробувань проводити не потрібно . Для міжтрубного простору ( кожуха ) при відношенні допустимих напружин [ ] [ ] 04,1 20 = σ σ пробний тиск складає [ ] [ ] 26,0 04,1 2,0 25,1 P 25,1 P 20 к к пр = ⋅ ⋅ = ⋅ = σ σ МПа . Гідростатичний тиск при випробуванні міжтрубного простору > = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = 015 ,0 10 57,1 81,9 1000 10 H g P 6 6 к в к г - - ρ МПа 013 ,0 26,0 05,0 P 05,0 к пр = ⋅ = > складає понад 5% від пробного , тому розрахунковий тиск в умовах ви - пробувань розраховуємо за формулою 275 ,0 015 ,0 26,0 Р P P к г к пр к і = + = + = МПа . Умова

20. 20 Закінчення таблиці 2.3 Діаметр кожуха 1000 1200 Довжина труб Виповнення за матеріалом Температурна межа застосу - вання 3000 4000 6000 9000 4000 6000 9000 М 1 від мінус 40 до плюс 350 + + + + + + + М 8 від мінус 70 до плюс 350 + + + + + + + М 9 від мінус 70 до плюс 350 + + + + + + = М 10 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + М 11 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + М 12 від мінус 20 до плюс 300 + - - - - - - М 17 від мінус 60 до плюс 350 + + + + + + + М 19, М 20 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + М 21, М 22 від мінус 40 до плюс 300 + + + + + + + М 23, М 24 від мінус 40 до плюс 200 + + + + + + + Якщо різниця температур кожуха та труб перевищує значення , на - ведені в таблиці 2.4, слід вибрати теплообмінник з температурним ( лінзо - вим ) компенсатором на кожусі . У цьому випадку необхідно перевірити можливість компенсації різниці у видовженні кожуха та труб лінзовим компенсатором за розділом 7. Допустима різниця у видовженні кожуха та труб для теплообмін - ників типу К наведена в таблиці 2.5. Наведені в технічних умовах [11] умовні тиски відносяться до тем - ператури 100 ° С . Якщо апарат призначено для роботи при більш високій температурі , його розрахунковий тиск має бути понижено . Граничний роз - рахунковий тиск для теплообмінників типів ТН і ТК наведено в таблиці 2.6.

176. 176 2 1 1 1 1 2 h· 1 m β β + = 1513 0238 ,0·2 30· 0238 ,0 1 2 = + = мм 2 ; 2 2 2 2 2 2 h· 1 m β β + = 1471 0238 ,0 2 28· 0238 ,0 1 2 = ⋅ + = мм 2 . Зведене відношення жорсткості труб до жорсткості фланцевого з ’ єднання розраховуємо за формулою ( 7 . 46 ) 1 ф 2 1 y 1 R· K· 2 a·D· K β ρ = 3, 30 5, 532 · 10 635 ,0· 019 ,0·2 5, 481 · 1000 · 37, 15 6 2 = ⋅ = . Значення коефіцієнтів 3 2 1 Ф , Ф , Ф визначаємо за таблицею 7.2 залежно від параметра ω , який розраховуємо за формулою ( 7 . 47 ) 1 a· β ω = 15,9 5, 481 · 019 ,0 = = ; 6, 13 Ф 1 = ; 35, 19 Ф 2 = ; 30, 13 Ф 3 = . Значення коефіцієнтів 3 2 1 Т , Т , Т визначаємо за таблицею 7 . 3 за - лежно від параметра ω і відносної характеристики безтрубного краю трубної решітки n m : 9, 14 Т 1 = ; 83,9 Т 2 = ; 4, 13 Т 3 = . 3.2. Визначення зусиль в елементах апарата Розрахункова схема вузла з ’ єднання трубної решітки з плоским приварним фланцем , кожухом і трубами представлена на рисунку В .3. Тиск 1 Р визначаємо за формулою ( 7 . 53 ) ( ) = ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = т 2 к 1 ф у 1 P m P m K K P β ( ) . МПа 01,0 2,0 1471 2,0 1513 10 635 ,0 019 ,0 37, 15 6 = ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = Згинальний момент , розподілений по периметру трубної решітки , обчислюємо за формулою ( 7 . 52 ) ( ) ( ) ( ) = − + ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ = 2 2 1 3 q 1 2 o q 1 1 1 T T K T T P K T P a M ρ ρ ρ β ( ) ( ) ( ) = − − = 2 83,9 30,3 + 13,4 160,9 20,7 + 14,9 8 9 170 160,9 20,7 + 14,9 0,01 019 0, 481,5 · · 3 , · · · · Н · мм / мм . 882

158. 158 п д 1 б R Q P + ⋅ = α ; (7.132) де α – коефіцієнт жорсткості фланцевого з ’ єднання . [ ]           ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = б б 20 б обж 0 cn 2 б f п 4,0 q b D 5,0 max Р σ π , (7.133) де обж q – питомий тиск обтиснення прокладки , який визначають за ке - рівним документом [29], МПа ; [ ] 20 б σ – допустима напружина для матеріалу болтів ( шпильок ) при температурі 20 ° С , МПа ; б n – число болтів ( шпильок ); б f – площа поперечного перерізу болта ( шпильки ) по внутрішньо му діаметру нарізі , мм 2 . Умова міцності болтів ( шпильок ) в робочих умовах [ ] б б б б б 2 б f п Р Р σ ∆ σ ≤ ⋅ + = , (7.135) де 2 б σ – напружина в болтах ( шпильках ) при розрахунковій температу - рі в робочих умовах , МПа ; б Р ∆ – прирощення навантажень в болтах ( шпильках ) в робочих умо - вах , Н . Напружину в болтах ( шпильках ) при розрахунковій температурі в робочих умовах визначають за формулою ( ) д б Q 1 P ⋅ − = α ∆ . (7.134) Розрахунок напівкілець Товщину напівкільця H , мм , визначають за формулою [27] ( ) ( ) C 5,1 h /r 6,0 r/ r tg 9,2 5,1 h /r 9,1 r/ r tg 1,2 max h H к 1 2 к 1 2 к +           + + + + + + ⋅ ≥ Θ Θ , (7.136) де ( ) [ ] [ ]           + ⋅ + = пк б б 20 пк б 2 к Р Р ; P max r 2 D 14,3 1 h σ ∆ σ . (7.137) Позначення в формулах (7.136)-(7.137): ° = 12 θ – кут нахилення поверхні напівкільця і тру бної решітки , град , ( рисунок 7.11);

172. 172 ( ) ( ) [ ] = − − − = 0 т т 0 к к t t· t t· ·l α α ∆ ( ) ( ) [ ] 28, 11 20 200 · 10·0, 17 20 120 · 10·8, 11 · 6000 6 6 = − − − = − − мм . За додатком Б визначаємо компенсуючу здатність однієї лінзи компенсатора при загальному числі циклів навантаження 3 10 N = , 5, 10 л = ∆ мм . Необхідне число лінз в компенсаторі розраховуємо за формулою ( 7 . 19 ) л л n ∆ ∆ = 07,1 5, 10 28, 11 = = . Отримане число лінз округляємо до найближчого більшого цілого числа , тобто = л п 2. Жорсткість компенсатора визначаємо за додатком Б , 80780 С а = Н . Коефіцієнт жорсткості компенсатора визначаємо за формулою ( 7.18 ) = = л л а к · n С K ∆ 3847 5, 10·2 80780 = Н / мм . Внутрішній діаметр западини хвилі компенсатора визначаємо за формулою , S 2 d d л н к − = де н d – зовнішній діаметр западини хвилі компенсатора ( додаток А ), 1016 d н = мм . 1008 4 2 1016 d к = ⋅ − = мм . Коефіцієнти * q K і * р K розраховуємо за формулами ( 7 . 16 ) і ( 7 . 17 ) : к к к * q К ·l S· E· D· K π = 1, 146 3847 · 6000 6· 10· 179 · 1000 · 14,3 3 = = ; ( ) к к к 2 к 2 л * р K·D·l 2,1 S· E· d D · K ⋅ − − = π ( ) 46, 69 = 3847 · 1000 · 6000 ·2,1 6· 10· 179 · 1016 1266 · 14,3 = 3 2 2 − − − . Коефіцієнт р β обчислюємо за формулою ( 7 . 23 ) 1 р D D β = 89,0 1120 1000 = = . Коефіцієнти 2 р 1 р 2 р 1 р B , B , A , A визначаємо за формулами

171. 171 3.1. Визначення допоміжних величин Відстань від осі кожуха до осі найбільш віддаленої труби визнача - ємо за формулою ( ) , d D 5,0 a m 0 1 − = де 0 D – діаметр окружності , за межу якої не повинні виступати теп - лообмінні труби ( таблиця 3.4 ). ( ) . мм 5, 481 25 988 5,0 a 1 = − ⋅ = Відносну характеристику краю трубної решітки визначаємо за формулою ( 7 . 8 ) . 04,1 5, 481 / 1000 5,0 a D 5,0 m 1 n = ⋅ = = Коефіцієнти впливу тиску на трубну решітку визначаємо за фор - мулами ( 7.9 ) і ( 7 . 10 ) : ; 204 ,0 5, 481 4 25 1181 1 а 4 d i 1 2 2 2 1 2 т к = ⋅ ⋅ − = − = η ( ) ( ) . 438 ,0 5, 481 4 2 2 25 1181 1 а 4 S 2 d i 1 2 2 2 1 2 т т т = ⋅ ⋅ − ⋅ − = − − = η Коефіцієнт жорсткості трубної решітки визначаємо за форму - лою ( 7.11 ) . 146 ,0 438 ,0 33,2 33,2 т 0 = = = η ψ Модуль пружності основи ( системи труб ) визначаємо за форму - лою ( 7.12 ) ( ) l · E 2 K к т т y η η − = ( ) 37, 15 6000 204 ,0 438 ,0· 10· 197 ·2 3 = − = . Зведене відношення жорсткості труб до жорсткості кожуха розраховуємо за формулою ( 7.13 ) .7, 20 6 10 179 2 6000 5, 481 37, 15 S· E 2 l· a· K 3 к к 1 y = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = ρ Значення коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів кожуха к α і труб т α приймаємо за нормативним документом [ 14 ]. Різницю у видовженні кожуха і труб в робочих умовах , яку необ - хідно скомпенсувати , визначаємо за формулою ( 7.20 )

44. 44 Таблиця 3.2 Матеріали основних вузлів теплообмінників з розширником на кожусі Матеріальне виповнення Кожух Розподільна ка - мера та кришка Теплообмінні труби Трубна решітка М 1 Ст 3 сп або сталь марки 092 ГС Ст 3 сп або сталь марки 16 ГС Сталь 10 Сталь марки 16 ГС М 8 Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т М 9 Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т М 10 Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т Ст 3 пс , Ст 3 сп , або сталь марок 09 Г 2 С , 16 ГС Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т М 11 Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т М 25 Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т М 26 Ст 3 пс , Ст 3 сп або сталь марок 09 Г 2 С , 16 ГС Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Таблиця 3.3 Найбільш допустима різниця температур кожуха к t та труб т t теплообмінників з розширником і нерухомими трубними решітками к т t t − при температурі труб , º С до 250 250-350 Виповнення за матеріалом Внутрішній діаметр ко - жуха D , мм Умовний тиск в кожу - сі у Р , МПа М 1 М 8, М 9 М 10, М 11 М 25, М 26 М 1 М 8, М 9 0,6; 1,0; 60 50 50 60 50 50 1,6 50 40 40 60 40 50 1000 2,5; 4,0 30 30 20 40 30 30 0,6; 1,0 50 60 40 50 60 40 1,6; 40 50 30 40 60 30 1200 2,5 30 30 20 30 40 20

148. 148 [ ] W M T Q T a K 2,1 W 2 1 1 у ≤ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = β , (7.85) де W – прогин трубної решітки у центральній частині , мм ; [ ] W – допустимий прогин трубної решітки , мм . Таблиця 7.6 Характеристики матеріалів 1 A і 1 B Сталі 1 A , МПа 1 B , МПа Вуглецеві 5 10 6,0 ⋅ Низьколеговані 5 10 45,0 ⋅ 20 e 20 m R 43,0 R 66,0 − Аустенітні корозійностійкі 5 10 6,0 ⋅ 270 Позначення в таблиці : 20 m R – мінімальне значення тимчасового опору ( границі міцності ) мат е - ріалу елемента , що розраховується , при температурі 20 ° С , МПа ; 20 e R – мінімальне значення границі текучості матеріалу елемен та , що розраховується , при температурі 20 ° С , МПа . Допустимі величини прогинів трубних решіток залежно від внут - рішнього діаметра апарата наведені в таблиці 7.7. Таблиця 7.7 Допустимі величини прогинів трубних решіток В міліметрах D до 600 св . 600 до 1000 св . 1000 [ ] W 0,7 0,9 1,1 7.3.5. Розрахунок кожуха на міцність та стійкість Перевірку міцності кожуха в місці приєднання до трубної решітки проводять лише для конструкцій за рисунками 9, а , 9, б , 9, в . Умова статичної міцності кожуха в місці приєднання до решітки має вигляд [ ] к mx 3,1 σ σ ≤ , (7.8 6) де [ ] к σ – допустима напружина для матеріалу кожуха при розрахунк о - вій температурі , МПа .

30. Продовження таблиці 2.8 Розміри в міліметрах Кількість отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальна D D 0 d т h 1 Сектор 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 в сект орі в ре - шітці Одноходові теплообмінники 9 - - 17 18 17 16 17 16 15 12 11 6 - - - - - - - - - - - - - - - 265 Двоходові теплообмінники А 9 - 120 600 590 25 138 Б - 18 17 16 17 16 15 12 11 6 - - - - - - - - - - - - - - 128 248 Одноходові теплообмінники 15 - - 29 30 29 30 29 28 27 26 27 26 23 22 21 20 17 12 - - - - - - - - - 749 Двоходові теплообмінники А 15 - 353 20 180 Б - 30 29 30 29 28 27 26 27 26 23 22 21 20 17 12 - - - - - - - - 367 720 Одноходові теплообмінники 12 - - 23 24 23 24 23 20 21 20 19 18 17 14 7 - - - - - - - - - - - - 474 Двоходові теплообмінники А 12 - 221 800 788 25 194 Б - 24 23 24 23 20 21 20 19 18 17 14 7 - - - - - - - - - - - 230 451 30

170. 170 3. Визначення товщини трубної решітки Товщину трубної решітки приймаємо рівною 20 мм із наступною перевіркою на міцність та жорсткість . Розрахунковий тиск визначаємо за формулою ( 7.3 ) { } = − = к т к т Р Р ; Р ; P max P { } 2,0 = 2,0 2,0 ;2,0 ; 2,0 max − = МПа . Розрахункову товщину трубної решітки за умови міцності макси - мальної безтрубної зони визначаємо за формулою ( 7 . 2 ) [ ] мм 5,0 160 /2,0 3, 28 5,0 Р D 5,0 S р е p р = ⋅ = = σ , де e D – діаметр окружності , яка вписана в максимальну безтрубну з о - ну ( рисунок 7.7 ) , визначаємо конструктивно . Виконавчу товщину трубної решітки за умови міцності максима - льної безтрубної зони визначаємо за формулою ( 7 . 1 ) 6,1 1,1 5,0 C S S p pp р = + = + ≥ мм . Коефіцієнт ослаблення трубної решітки визначаємо за форму - лою ( 7 . 7 ) . 214 ,0 32 / 15, 25 1 t d 1 p 0 р = − = − = φ Розрахункову товщину трубної решітки в перерізі канавки під по - довжню перегородку визначаємо за формулою ( 7 . 6 ) { } . мм 347 ,0 463 ,0 ;3,1 max 75,0 214 ,0 ; 1 32 4, 55 8 15, 25 1 max 75,0 ; 1 t t · b d 1 ·max S S р р п п 0 рр пр = − ⋅ = =                 − ⋅ − ⋅ = =                   − − = φ Товщина трубної решітки в перерізі під подовжню перегородку в розподільній камері має бути не менше ( 7 . 5 ) . мм 447 ,1 1,1 347 ,0 C S S р пр п = + = + ≥ З конструктивних міркувань приймаємо товщину трубної решітки в перерізі канавки під подовжню перегородку в розподільній камері рів - ною 18 мм .

154. 154 [ ] [ ] 0,1 2 2 ap p a ≤ + σ σ σ σ π π , (7.120) де π σ – напружина від розмаху переміщень , МПа ; p σ – напружина від розмаху тисків , МПа ; [ ] π σ a – допустима амплітуда інтенсивності напружин від перем і - щення при числі циклів π N , МПа ; [ ] ap σ – допустима амплітуда інтенсивності напружин від змінен ня тиску при числі циклів p N , МПа . Допустимі амплітуди інтенсивності напружин від переміщення при числі циклів деформації π N та при числі циклів від тиску p N визнача - ють за формулою (7.83). При відсутності точних даних про числа циклів π N і p N можна прийняти π N = p N = 0,5 N , де N – загальне число циклів навантаження . Якщо умова (7.120) не виконується , слід збільшити число хвиль компенсатора . Напружини від деформації слід розраховувати за формулою ( ) π λ σ π ∆ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = 2 b n S E 2 л л л л , (7.121) де π ∆ – розмах коливання переміщень , мм ( ∆ π ∆ = ); л n – число лінз в компенсаторі . Напружину від тиску визначають за формулою [ ] [ ] P P 3 л р ∆ ∆ ⋅ = σ σ , (7.122) де P ∆ – розмах коливань робочого тиску , МПа . Враховуючи , що тиск в теплообмінному апараті змінюється від ну - ля до Р , можна прийняти P P = ∆ .

155. 155 7.5. Розрахунок на міцність та жорсткість елементів теплообмінних апаратів з плаваючою головкою та U- подібними трубами 7.5.1. Визначення товщини трубної решітки В апаратах з плаваючою головкою розраховують товщину нерухо - мої ( більшої ) трубної решітки , а товщину трубної решітки на плаваючій головці приймають рівною товщині нерухомої решітки . Товщину нерухомої трубної решітки p S , мм , у центральній части - ни визначають за формулою p pp p C S S + ≥ , (7.123) де pp S – розрахункова товщина трубної решітки , мм ; p C – сума добавок до розрахункової товщини решітки , мм . Розрахункову товщину нерухомої трубної решітки визначають за формулою [ ] p e сп pp P D 238 ,0 S σ φ ⋅ ⋅ ≥ , (7.124) де сп D – середній діаметр прокладки , мм ; Р – розрахунковий тиск , який визначається за формулою (7.3), МПа ; e φ – ефективний коефіцієнт ослаблення решітки . Ефективний коефіцієнт ослаблення решітки визначають за форму - лою p e e t d 1 − = φ , (7.125) де e d – ефективний діаметр отвору в трубній решітці , мм ; p t – крок розташування отворів в решітці ( рисунок 7.7), мм . Ефективний діаметр отвору в трубній решітці e d , мм , з трубами , розвальцьованими на частину її товщини розраховують за формулою m o e S d d − = , (7.126) де о d – номінальний діаметр отвору в трубній решітці , мм .

135. 135 ( ) 2 1 2 m m ср a S d i 15,0 m − ⋅ = . (7.29) Коефіцієнт системи решітка - труби β , 1/ мм , визначають за формулою 4 p o p у p E S K S 82,1 ⋅ ⋅ ⋅ = ψ β , (7.30) де − p E модуль подовжньої пружності матеріалу решітки при розр а - хунковій температурі , МПа . Коефіцієнти системи кожух - решітка і обичайка - фланець камери відповідно 1 β і 2 β , 1/ мм визначають за формулами : 1 1 S D 84,1 ⋅ = β ; (7.31) 2 2 S D 84,1 ⋅ = β , (7.32) де 1 S – товщина стінки кожуха в місці з ’ єднання з трубною решіт кою або фланцем ( для конструкцій за рисунками 7.9, а -7.9, в к 1 S S = ; за рисунком 7.9, г – э 1 S S = ), мм ; − 2 S товщина стінки камери в місці з ’ єднання з трубною решіт кою або фланцем ( для конструкції за рисунком 7.9, г э 1 2 S S S = = ), мм . Еквівалентну товщину втулки приварного встик фланця визнача - ють за формулою [29] 0 э S K S ⋅ = , (7.33) де 0 S – товщина конічної втулки фланця в місці з ’ єднання з кожу хом ( рисунок 7.10), мм ; K – безрозмірний коефіцієнт . Коефіцієнт K розраховують за формулою ( ) ( ) 3 3 1 25,0 X X 1 1 K β β + + ⋅ − + = , (7.34) де − X , 3 β безрозмірні коефіцієнти , які визначають за формулами : 0 ф 1 3 S S = β ; (7.35) 0 ф S D l X ⋅ = . (7.36) Позначення в формулах (7.35) і (7.36):

163. 163 ДОДАТОК В Розрахунок на міцність , жорсткість та стійкість кожухотрубчастого теплообмінника з розширником і компенсатором на кожусі 1. Початкові дані Тип апарата – ТКГИ –1000–0,6–0,6– М 26– В теплообменник 25–6–2–1/4 У ТУ 26–02–1102–89 Внутрішній діаметр кожуха D , мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000 Довжина теплообмінних труб l , мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6000 Внутрішній діаметр розширника p D , мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1120 Зовнішній діаметр теплообмінної труби m d , мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Товщина стінки труби m S , мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Число ходів по трубам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Розрахунковий тиск у трубному просторі m P , МПа . . . . . . . . . . . . . . . .0,2 Розрахунковий тиск у міжтрубному просторі к P , МПа . . . . . . . . . . . . 0,2 Розрахункова температура труб m t , ° С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Розрахункова температура кожуха к t , ° С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Матеріал кожуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ст 3 сп 5 Матеріал розподільної камери , кришки , трубної решітки та теплооб - мінних труб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Середовище в трубному просторі – пожежовибухонебезпечне , шкідливе , 3 класу небезпеки за ГОСТ 12.1.007–76 Середовище в міжтрубному просторі – пожежовибухонебезпечне , шкід - ливе , 3 класу небезпеки за ГОСТ 12.1.007–76 Група теплообмінника по трубному простору . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Група теплообмінника по міжтрубному простору . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 Загальне число циклів навантаження N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 00 Строк служби . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Ескіз розраховуваного теплообмінника наведено на рисунку В .1. 2. Розрахунок на міцність , жорсткість та стійкість 2.1. Розрахункова температура Розрахункову температуру розподільної камери * к t , ° С , визначає - мо за формулою [ 3 ]

65. 65 Таблиця 4.5 Маси теплообмінників з плаваючою головкою при розташуванні отворів під труби по вершинам трикутників Розміри в міліметрах Труби 20 х 2 довжиною Труби 25 х 2 довжиною Труби 25 х 2,5 довжиною Внутрішній діаметр ко - жуха D Тиск умовний у Р , МПа 6000 9000 6000 9000 6000 9000 Маса , кг 1,6 4450 - 4170 - 4500 - 2,5 4550 - 4250 - 4600 - 4,0 5450 - 5150 - 5500 - 6,3 6900 - 6600 - 6960 - 600 8,0 9450 - 9100 - 9500 - 1,6 7500 10150 6900 9250 7530 10200 2,5 8450 10850 7820 9900 8480 10900 4,0 9870 12550 9250 11600 9900 12600 6,3 12200 15450 11570 14500 12230 15500 800 8,0 17100 20800 16470 19860 17130 20850 1,6 11550 15900 10530 14350 11600 15950 2,5 12000 16650 11100 15060 12050 16680 4,0 14650 19350 13650 17780 14700 19400 1000 6,3 19550 24800 18530 23950 19600 24850 1,6 16700 23300 15150 21160 16800 23650 2,5 18600 24900 17040 22750 18700 25250 4,0 20600 28500 19350 27150 20800 28850 1200 6,3 28950 36050 27490 33900 29150 36400 4.1.1. Конструкції трубних пучків теплообмінників типу ТП Трубний пучок горизонтального двоходового теплообмінника з плаваючою головкою ( рисунок 4.3) складається з нерухомої 1 та рухомої 2 трубних решіток , які з ’ єднуються між собою за допомогою теплообмінних труб 3 . Спосіб кріплення труб в трубних решітках , конструкції отворів під труби та їхні розміри наведені в розділі 6 . До труб в місці установки шту - цера для введення середовища в міжтрубний простір за допомогою спеціа - льних шпильок 4 та гайок 5 кріпиться відбійна пластина 6 , призначена для запобігання ерозії теплообмінних труб . Усередині корпуса установлені по - перечні сегментні перегородки 7 і 8 кріплення яких здійснюється за допо - могою стяжок 9 і 10 , дистанційних розпірних труб 11 та гайок 12 . Конс - трукція кріплення стяжок аналогічна конструкції кріплення їх в апаратах типів ТН і ТК .

174. 174 ( ) [ ] = + + + − − к р п п ср к P· К · 3,0 т · т т 1 ρ η ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] МПа . 170 2,0 3, 69 ·7, 20·3,0 04,1 04,1 28,0 1 204 ,0 2,0 9, 160 ·7, 20·5,0 04,1 04,1 28,0 1 438 ,0 6000 · 37, 15 20 200 10·0 1 20 120 10·8, 11 5,0 6 6 = ⋅ − + ⋅ + + − − − ⋅ + ⋅ + + − + + ⋅ − ⋅ − − ⋅ ⋅ = − − 7, Коефіцієнт системи решітка - труби розраховуємо за формулою ( 7 . 30 ) 4 р 0 р у р E· S· К S 82,1 ψ β ⋅ = 019 ,0 10· 197 · 89,0 20· 37, 15 20 82,1 4 3 = ⋅ = . Коефіцієнти системи кожух - решітка і обичайка - фланець камери 1 β і 2 β визначаємо за формулами ( 7 . 31 ) і ( 7 . 32 ) : 1 1 S·D 84,1 = β 0238 ,0 6· 1000 84,1 = = ; 2 2 S· D 84,1 = β 0238 ,0 6· 1000 84,1 = = . Радіуси центрів ваги тарілок фланців кожуха і розподільної каме - ри розраховуємо за формулою ( 7 . 42 ) ( ) D D 25,0 R R н 2 1 + = = ( ) мм 5, 532 1000 1130 · 25,0 = + = , а ширини фланців – за формулою ( 7 . 43 ) ( ) D D ·5,0 b b н 2 1 − = = ( ) мм 65 1000 1130 ·5,0 = − = , де н D – зовнішній діаметр фланця , 1130 D н = мм [ 17 ]. Коефіцієнти 1 K і 2 K обчислюємо за формулами ( 7 . 40 ) і ( 7 . 41 ) : 1 3 1 к 1 1 R 11 S· Е ·D· K β = 5 3 3 10 57,1 5, 532 · 11 6· 10· 179 · 1000 · 0238 ,0 ⋅ = = ; 2 3 2 д 2 2 R 11 S· Е · D· K β = 5 3 3 10 682 ,1 5, 532 · 11 6· 10·6, 191 · 1000 · 0238 ,0 ⋅ = = . Товщини фланців трубного пучка і розподільної камери ( рисунок В .2 ) складають відповідно 1 h =30 мм , 2 h =28 мм [ 17 ]. Коефіцієнти жорсткості 1 ф K і 2 ф K розраховуємо за формулами ( 7 . 38 ) і ( 7 . 39 ) :

112. 112 Край вирізу в перегородці найчастіше розташовують перпендикуляр - но площині , яка проходить через осі штуцерів . Звичайно відносна характери - стика вирізу в сегментних перегородках складає від 15 до 40 %. Діаметри поперечних перегородок у міжтрубному простору апара - тів вибираються з міркування вибору мінімального зазору між перегоро - дкою та кожухом при забезпеченні технологічності виготовлення . Діаметри поперечних перегородок апаратів з трубними пучками , які не витягаються з кожуха , залежно від внутрішнього діаметра апарата слід приймати за таблицею 6.11. Труби , які проходять через вікна в сегментних перегородках , не мають опори на відстані двох прольотів між перегородками , що треба враховувати при розрахунку їх на стійкість . Таблиця 6.11 Діаметри поперечних перегородок В міліметрах Внутрішній діаметр апарата 400 500 600 800 1000 1200 1400 Діаметр пе - регородки 397 497 597 796 995 1195 1395 Мінімальні товщини поперечних перегородок у міжтрубному про - сторі кожухотрубчастих теплообмінних апаратів відповідно до вимог га - лузевого стандарту [19] слід приймати за таблицею 6.12. Таблиця 6.12 Мінімальні товщини поперечних перегородок В міліметрах Товщина перегородки п S при відстані між перегородками Внутрішній діаметр апа - рата D до 300 301-450 451-600 601-850 понад 850 400-600 5 6 8 8 10 800, 1000 6 8 8 10 12 1200, 1400 6 8 10 10 12 Горизонтальні теплообмінні апарати з плаваючою головкою ( рису - нок 4.1) мають спеціальні перегородки опорного типу , які розташовані поруч із плаваючою головкою і сприймають її вагу .

149. 149 Перевірку кожуха в місці приєднання до решітки на малоциклову втомленість проводять за формулою (7.80). При цьому слід приймати 0 ; ; 3 u m 2 ux mx 1 = + = + = σ ∆ σ σ σ ∆ σ σ σ ∆ φ φ . (7.87) Якщо умова міцності кожуха в місці з ’ єднання з решіткою за фор - мулами (7.86) або (7.80) не виконується , слід установити перехідний пояс збільшеної товщини довжиною , яку визначають за формулою { } 400 ; S D 2 max l 1 п ⋅ = , (7.88) та прийняти його кратним 100 мм ( рисунок 7.9, б ). У випадку , якщо осьова сила в кожусі 0 < F , слід провести перевірку кожуха на стійкість за стандартом [14]. 7.3.6. Розрахунок труб на міцність та стійкість Умова статичної міцності труб має вигляд { } [ ] т m 2 m 1 ; max σ σ σ ≤ , (7.89) де [ ] т σ – допустима напружина для матеріалу труб при розрахунко вій температурі , МПа . Перевірку труб на малоциклову міцність проводять за формулою (7.80). При цьому 1 K ;0 ; 3 2 1 1 = = = = σ σ ∆ σ ∆ σ σ ∆ . (7.90) Перевірку труб на стійкість проводять у випадку , якщо 0 < m N . Умова стійкості має вигляд [ ] т m m 1 σ φ σ ⋅ ≤ , (7.91) де т φ – коефіцієнт зменшення допустимої напружини при подовжнь о - му згині . 4 m т 1 1 λ φ + = . (7.92) Коефіцієнт m λ визначають за формулою [ ] m m m m p т S d E / l 3,1 − = σ λ , (7.93) де p l – розрахункова довжина труб при подовжньому згині , мм ;

115. 115 Таблиця 6.14 Кількість протибайпасних штаб Внутрішній діаметр кожуха D , мм Кількість протибайпасних штаб , шт . від 400 до 800 включ . від 4 до 6 включ . від 1000 до 1400 включ . від 6 до 8 включ . 6.2.5. Протиударні пластини Для запобігання труб , розташованих проти вхідного патрубка , від пошкоджень , котрі можуть викликатися твердими частинками або крап - лями рідини , які містяться в потоці газового або парового середовища міжтрубного простору , необхідно установлювати протиударні пристрої у вигляді пластин або стержнів ( рисунок 6.9). Рис . 6.9. Конструкція протиударної пластини Протиударна пластина виготовляється у вигляді плоскої або зігнутої пластини тов - щиною 3-4 мм з розмірами декілька більшими , ніж внутрішній діаметр патрубка . Вона розмі - щується усередині кожуха проти патрубка для введення середовища міжтрубного простору на відстані приблизно d 25,0 t = від торця патрубка , де d – внутрішній діаметр патрубка . В апаратах з розширником на кожусі як протиударний пристрій за - стосовується спеціальний частково перфорований кільцевий відбійник , конструкція якого наведена на рисунку 3.5. В теплообмінних апаратах з трубними пучками , які витягаються з ко - жуха , кругла протиударна пластина діаметром декілька більшим ніж внутрі - шній діаметр вхідного патрубка кріпиться за допомогою спеціальних зігну - тих шпильок до теплообмінних труб , як показано на рисунках 4.3 і 5.2.

81. 81 5. КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З U- ПОДІБНИМИ ТРУБАМИ Кожухотрубчасті теплообмінні апарати з U- подібними трубами застосовуються при більшій різниці температур труб і кожуха ніж апара - ти з температурним компенсатором на кожусі та при відсутності необ - хідності механічної очистки зовнішньої і внутрішньої поверхонь труб . В цих апаратах практично неможлива заміна пошкоджених труб . Разом з тим апарати типу ТУ відрізняються більш простою конструкцією порів - няно з апаратами типу ТП . Теплообмінні апарати з U- подібними трубами виготовляються з зовнішнім діаметром кожуха 325 мм та з внутрішнім діаметром від 400 до 1400 мм за технічними умовами [12]. Кожухотрубчасті теплообмінні апарати типу ТУ застосовуються для теплообмінювальних середовищ з температурою від мінус 30 до плюс 450 ° С і на умовний тиск в трубах та кожусі 1,6; 2,5; 4,0 і 6,3 МПа . Приклад умовного позначення теплообмінника Теплообмінник з U- подібними трубами ( тип У ) з кожухом діаме - тром 600 мм , на умовний тиск в кожусі і трубах – 1,6 МПа , виповнення за матеріалом – М 1, з гладкими теплообмінними трубами діаметром 20 мм довжиною 6 м , розташованими по вершинам рівнобічних трикут - ників ( Т ), двоходовий по трубному простору , кліматичне виповнення – У , без деталей для кріплення теплоізоляції : Теплообменник 600 ТУ -1,6- М 1/25 Г -6- Т -2- У ТУ 3612-023-00220302-01.

2. УДК 66.045.1462-214(085) ББК 35.11 І -23 Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів спеціальності “ Обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів ” вищих навчальних закладів . ( лист No 1.4/18- Г -498 від 17.07.06) Рецензенти : Панов Є . М ., доктор технічних наук , проф . НТУУ „ КПІ ” Юшко В . Л . , доктор технічних наук , проф . УДХТУ Кузюков А . М ., доктор технічних наук , проф . НДІХІММАШ Склабінський В . І ., доктор технічних наук , проф . СумДУ Відповідальний редактор В . В . Іванченко В . В . Іванченко , О . І Барвін , Ю . М Штонда І -23 Конструювання та розрахунок кожухотрубчастих теплообмінних апаратів : – Луганськ : Вид - во СНУ ім . В . Даля . – 2006. – 208 с . ISBN 966-590-608-9 У навчальному посібнику наводяться описи сучасних конструкцій кожухот - рубчастих теплообмінних апаратів , рекомендації щодо їх проектування та методи розрахунку на міцність , жорсткість і стійкість їх основних складальних одиниць . Даний посібник призначається для використання в курсовому та дипломному проектуванні , а також може бути корисним при практичному застосуванні теоре - тичних положень в процесі підготовки інженерів - механіків за спеціальністю “ Об - ладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних матеріалів ”. УДК 66.045.1462-214(085) ББК 35-11 ISBN 966-590-608-9 © © В . В . Іванченко , О . І Барвін , Ю . М Штонда . Східноукраїнський національний ун і - верситет імені Володимира Даля , 2006

38. 38 3.1. Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з розширником на кожусі Кожухотрубчасті теплообмінники з розширником на кожусі гори - зонтальні ( рисунки 3.1, 3.3) та вертикальні ( рисунки 3.2, 3.4) складаються з трубного пучка 1 , розподільної камери 2 , кришки 3 ( для багатоходових по трубному простору апаратів ). Апарати мають штуцери для підведення та відведення робочих середовищ , штуцери для спорожнення трубного та міжтрубного просторів , а також штуцери - повітряники . В кожусі апарата в зонах розміщення штуцерів для введення та виведення робочих середо - вищ вварені спеціальні розширники . Апарати з температурним компенсатором на кожусі обладнують - ся лінзовим компенсатором , призначеним для зниження температурних напружин , які виникають в трубах та кожусі при його роботі . Горизонтальні апарати установлюються на сідлових опорах , одна з яких нерухома , а друга – рухома ( ковзна ), вертикальні апарати установлю - ються на опорних лапах [16]. Основні розміри теплообмінників з розширником на кожусі на - ведені на рисунках 3.1-3.4 і в таблиці 3.1. Матеріали основних вузлів теплообмінників з розширником на кожусі наведені в таблиці 3.2. Найбільш допустима різниця температур кожуха t к та труб t т теп - лообмінників з розширником і нерухомими трубними решітками наведе - на в таблиці 3.3. Граничний розрахунковий тиск для апаратів з розширником на кожусі наведено в таблиці 2.5.

109. 109 В комбінованих з ’ єднаннях труби повинні виступати над поверх - нею трубної решітки не менше ніж на 2 мм крім апаратів з розширником на кожусі , для яких виступ труби над поверхнею трубної решітки має бу - ти не менше 0,5 мм . Допустиме відхилення величини вильоту труб не по - винно бути більше +2 мм для типів зварення З 1 і З 2 та плюс 0,5 мм для типу З 3. Найменший граничний розмір перемички min m визначається за таблицею 6.8. Таблиця 6.8 Розміри перемички між отворами під труби в трубних решітках В міліметрах Найменший граничний розмір перемички min m при товщині трубної рештки р S Номіналь - ний зовнішній діаметр труби т d Клас точ - ності з ’ єднання труба - трубна ре - шітка Номіналь - ний розмір перемички т d t m − = до 20 від 21 до 40 від 41 до 80 від 81 до 120 1 5,85 5,1 5,0 4,9 4,7 2 5,75 5,0 4,9 4,7 4,5 3 5,65 4,8 4,8 4,6 4,4 20 4 5,50 4,7 4,6 4,5 4,3 1 6,85 6,1 6,0 5,9 5,8 2 6,75 6,0 5,9 5,8 5,6 3 6,65 5,8 5,8 5,7 5,5 25 4 6,50 5,7 5,6 5,5 5,4 Якщо для заданих розмірів труби , товщини решітки ( таблиця 6.6) та вибраного типу зварення ( таблиця 6.9), min min c m m ≤ , застосування цього типу зварення не допускається . Найменший розрахунковий граничний розмір перемички min с m визначається за таблицею 6.9. Таблиця 6.9 Найменший розрахунковий граничний розмір перемички Розміри в міліметрах Тип зварення З 1 З 2 З 3 Розмір перемички min c m т S 2 5,0 S 2 т + 6,1 S 2 т +

133. 133 Для апаратів з нерухомими трубними решітками 0 = = * p * q K K . Для апаратів без розширників 0 K K p q = = ∗∗ ∗∗ . Для апаратів з компенсатором на кожусі коефіцієнти * q K і * p K ви - значають за формулами : к к к q K l S E D K ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∗ π ; (7.16) ( ) к к к 2 к 2 л * p K D l 2,1 S E d D K ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ − = π , (7.17) де к K – коефіцієнт жорсткості компенсатора , Н / мм ; л D – зовнішній діаметр гребеня хвилі компенсатора ( додаток А ), мм ; к d – внутрішній діаметр западини хвилі компенсатора , мм . Коефіцієнт жорсткості лінзового компенсатора к К , Н / мм , визна - чають за формулою л л a к n C K ∆ ⋅ = , (7.18) де a C – жорсткість компенсатора , Н ; л n – число лінз в компенсаторі ; л ∆ – компенсуюча здатність лінзи компенсатора , мм . Конструкція , розміри , компенсуюча здатність та жорсткість лінзо - вих компенсаторів наведені в додатках А і Б . Необхідне число лінз в компенсаторі визначають за формулою , п л л ∆ ∆ = (7. 19) де ∆ – різниця у видовженні кожуха та труб в робочих умовах , яку необхідно скомпенсувати , мм . Отримане за формулою (7.19) число лінз необхідно округлити до найближчого більшого цілого числа . Різницю у видовженні кожуха і труб в робочих умовах , яку необ - хідно скомпенсувати , визначають за формулою ( ) ( ) [ ] 0 т т 0 к к t t t t l − ⋅ − − ⋅ ⋅ = α α ∆ , (7.20)

168. 168 – для труб з боку трубного та міжтрубного просторів [ 19 ] 0 С т 1 = мм ; – для кожуха 5,0 10 05,0 П С к к 1 = ⋅ = ⋅ = τ мм . Добавку для компенсації мінусового допуску 2 С , мм , приймаємо за стандартом [ 14 ] . 2.5. Розрахунок кожуха теплообмінника 2.5.1. Розрахунок товщини стінки циліндричної обичайки кожуха теплообмінника Розрахункову товщину стінки кожуха від дії внутрішнього тиску визначаємо за формулою [ 14 ] [ ] к p к к p к P 2 D P S − ⋅ ⋅ = φ σ , де к P – розрахунковий тиск у міжтрубному просторі теплообмінн и ка при розрахунковій температурі , МПа ; D – внутрішній діаметр обичайки кожуха , мм ; p φ – коефіцієнт міцності подовжніх зварних швів . 68,0 2,0 0,1 147 2 1000 2,0 S к p = − ⋅ ⋅ ⋅ = мм . Відповідно до галузевого стандарту [ 19 ] виконавчу товщину стінки кожуха приймаємо рівною 6 S к = мм . Добавка для компенсації мінусового допуску для сталевого листа товщиною 6 мм складає 6,0 С 2 = мм . Добавку 3,0 6 05,0 S 05,0 6,0 С 2 = ⋅ = > = мм враховуємо , так як вона перевищує 5 % від номінальної товщини листа . Сума добавок до розрахункової товщини стінки кожуха складає 1,1 6,0 5,0 С С С к 2 к 1 к = + = + = мм . Виконавчу товщину стінки кожуха визначаємо за формулою 78,1 1,1 68,0 C S S к p к к = + = + ≥ мм . Остаточно приймаємо виконавчу товщину стінки кожуха рівною 6 S к = мм [ 19 ]. Допустимий внутрішній надлишковий тиск в кожусі визначаємо за

147. 147 a σ – амплітуда напружин в трубній решітці при розрахунковій те м - пературі , МПа ; [ ] а σ – допустима амплітуда напружин для матеріалу трубної реші т - ки при розрахунковій температурі , МПа ; 3 2 1 , , σ σ σ ∆ ∆ ∆ – розмах головних напружин , МПа . При перевірці трубної решітки на малоциклову міцніть слід при - ймати : – в місці з ’ єднання з кожухом : 0 ; 3 2 1 p 1 = ∆ = ∆ = ∆ σ σ σ σ ; (7.81) – в перфорованій частині : 1 K ;0 ; 3 2 2 р 1 = = ∆ = ∆ = ∆ σ σ σ σ σ . (7.82) Допустиму амплітуду напружин визначають за формулою [ ] σ σ n B N n A 2300 t 2300 1 N 1 а + ⋅ ⋅ − = , (7.83) де 1 1 B , A – характеристики матеріалів , які визначають за таблицею 7.6, МПа ; N n – коефіцієнт запасу міцності по числу циклів навантажень 10 п N = ; σ n – коефіцієнт запасу міцності по напружинам , σ n = 2; N – число циклів навантажень ; t – розрахункова температура елемента , що розглядається , °C. Для багатоходових по трубному простору апаратів міцність труб - них решіток в зоні паза під перегородку перевіряють за формулами (7.5) і (7.6). При цьому розрахункову товщину решітки слід приймати рівною ( ) [ ] a 2 p 3 2 1 p pp C C C S 5,0 S σ σ ⋅ − − − = . (7.84) Перевірку жорсткості трубних решіток здійснюють у випадках , ко - ли до них пред ’ являються будь - які додаткові вимоги , наприклад , для апа - ратів з перегородками по трубному простору у випадку неприпустимості перетоків між ходами . Умова жорсткості має вигляд

22. 22 Таблиця 2.5 Допустима різниця у видовженні кожуха та труб для теплообмінників типу ТК В міліметрах Допустима різниця у видовженні кожуха та труб при виповненні апарата по матеріалу Довжина труб l М 1, М 12, М 17, М 23, М 24 М 8, М 9, М 10, М 11, М 19, М 21, М 22 1500 2000 2,2 3,0 3000 4000 6000 4,4 6,0 9000 6,6 9,0 Таблиця 2.6 Граничний розрахунковий тиск для кожухотрубчастих теплообмінників Розрахунковий тиск Р , МПа , при температурі t , ° С Умовний тиск у Р , МПа ≤ 100 200 250 300 350 0,6 0,60 0,56 0,54 0,48 0,40 1,0 1,00 0,93 0,90 0,75 0,66 1,6 1,60 1,49 1,40 1,20 1,10 2,5 2,50 2,32 2,25 1,90 1,70 4,0 4,00 3,72 3,50 3,00 2,60 2.1.1. Конструкції трубних пучків теплообмінників типів ТН і ТК Конструкція трубного пучка двоходового по трубам горизонталь - ного теплообмінника типу ТК наведена на рисунку 2.5. Трубний пучок складається з трубних решіток 1 і 2, приварених до фланців 3 та кожуха 4 , в який вварено лінзовий компенсатор 5 . Для розвантаження компенса - тора від поперечних зусиль , підвищення жорсткості корпуса та зниження гідравлічного опору міжтрубного простору до внутрішньої поверхні останнього рекомендується приварювати з одного боку ( по ходу тепло - носія ) спрямівну втулку 6 . В трубних пучках вертикальних апаратів спрямівна втулка прива - рюється з її верхнього боку . В трубних решітках закріплені теплообмінні труби 7 . Спосіб кріплення труб в трубних решітках , конструкції отворів під труби та їх розміри наведені у розділі 6.

150. 150 m E – модуль подовжньої пружності матеріалу труб при розрахунк о - вій температурі , МПа . [ ]       − − = ами перегородк з апаратів для l 7,0 ; l max кожусі в к перегородо без апаратів для l5,0 l p 1 p 2 р , (7.94) де p 1 l – максимальний проліт труби між решіткою та перегородкою , мм , ( рисунки 7.1, 7.2); p 2 l – максимальний проліт труби між перегородками , мм , ( рису нки 7.1, 7.2). 7.3.7. Розрахунок кріплення труб в трубній решітці У випадку кріплення труб в решітці за допомогою розвальцювання повинна виконуватися умова [ ] mp m N N ≤ , (7.95) де [ ] mp N – допустиме навантаження для з ’ єднання труби з решіткою , Н . Допустиме навантаження для з ’ єднання труби з решіткою визна - чають за формулою [ ] [ ] q l d N в m mp ⋅ ⋅ = , (7.96) де в l – довжина розвальцювання труби , мм ; [ ] q – допустиме навантаження на одиницю у мовної поверхні з ’ єднання труби с решіткою , МПа . Для труб , завальцьованих у пази , [ ] q = 29,4 МПа . У випадку кріплення труб в решітці приваренням з наступним роз - вальцюванням повинна виконуватися умова [ ] [ ] { } p m c 2 m m m m ; min d M 4 d N σ σ φ δ π τ ⋅ ≤ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ = , (7.97) де δ – висота ( катет ) зварного шва в місці приварення труби до р е - шітки ( приймається рівною товщині стінки труби ), мм ; с φ – безрозмірний коефіцієнт . { } N lg2,0 95,0 ;5,0 min с − = φ , (7.98) де N – число циклів навантаження .

32. Закінчення таблиці 2.8 Розміри в міліметрах Кількість отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальна D D 0 d т h 1 Сектор 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 в сек - торі в ре - шітці Одноходові теплообмінники 18 - - - 35 36 37 36 35 36 35 34 31 32 31 30 29 28 27 26 23 22 17 10 - - - - - 1114 Двоходові теплообмінники А 18 - - 524 1200 1188 25 249 Б - 36 37 36 35 36 35 34 31 32 31 30 29 28 27 26 23 22 17 10 - - - - 555 1079 Примітки : 1 Дробові значення означають : верхнє – число труб з боку входу продукту у міжтрубний простір , нижнє – число труб з боку виходу продукту із міжтрубного простору . 2 В таблиці наведена теоретична ( максимальна ) кількість отворів під труби в трубних решітках і перегородках без врахування розміщення стяжок і протибайпасних штаб . Фактична кількість отворів визначається при проектуванні . Позначення в таблиці 2.8: D 0 – діаметр окружності , за межі якої не повинні виступати теплообмінні труби , мм ; h 1 – висота вирізу в поперечній перегородці ( рисунки 2.6, 2.7), мм . 32

37. 37 3. КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З РОЗШИРНИКОМ НА КОЖУСІ Кожухотрубчасті теплообмінні апарати з розширником на ко - жусі є модифікацією апаратів з нерухомими трубними решітками та те - мпературним компенсатором на кожусі і виготовляються діаметром 1000 і 1200 мм за технічними умовами [10]. Зберігаючи всі переваги апаратів з нерухомими трубними решіт - ками , вони разом з тим забезпечують підвищення теплової ефективності порівняно з ними за рахунок : – збільшення поверхні теплообміну завдяки більш повному за - повненню міжтрубного простору трубами внаслідок введення розшир - ників в районі штуцерів та застосування труб із завуженими кінцями в рядах біля подовжніх перегородок у розподільній камері ; – збільшення коефіцієнта теплопередачі завдяки спрямуванню спеціальними кільцевими відбійниками середовища міжтрубного просто - ру на трубну решітку . В цьому випадку виключаються застійні зони , і в теплообміну бере участь вся поверхня . Приклад умовного позначення теплообмінника Теплообмінник ( Т ) типу Н , горизонтальний ( Г ), інтенсифікований ( И ), з кожухом діаметром 1000 мм , на умовний тиск в трубах і кожусі 1,0 МПа , виповнення за матеріалом – М 1, виповнення за температурною межею – О , з теплообмінними трубами діаметром 25 мм та довжиною 6 м , двоходовий по трубному простору , для середовищ в кожусі та трубах – група 1, кліматичне виповнення – У : Теплообменник У 1/1 2 6 25 О М 1 1,0 1,0 1000 ТНГИ − − − − − − − − ТУ 26-02-1102-89.

96. 96 Таблиця 6.1 Мінімальні товщини стінок кожухів , розподільних камер та кришок В міліметрах Мінімальні товщини стінок при діаметрі апарата Тип апарата Матеріал до 500 600 800 1000 1200 1400 Сталь вуглецева та низьколегована 5 6 6 6 6 6 Н і К Сталь корозійно - стійка 3 4 5 6 6 6 Сталь вуглецева та низьколегована 5 6 8 10 12 14 П і У Сталь корозійно - стійка 3 4 6 8 10 12 Таблиця 6.2 Мінімальні товщини перегородок у розподільних камерах та кришках В міліметрах Діаметр апарата Мінімальні товщини перегородок 400 5 500, 600 8 800,1000 10 1200, 1400 12 6.1.2. Фланці Фланці трубних пучків , розподільних камер , кришок і штуцерів кожу - хотрубчастих теплообмінних апаратів на умовний тиск 1 МПа і більше , а та - кож фланці апаратів , одна або дві порожнини котрих працюють при темпера - турі 300 ° С і більше , слід застосовувати приварні встик [13, 17]. В теплообмінних апаратах на умовний тиск менше 6,3 МПа слід застосовувати апаратні фланці та фланці штуцерів з ущільнювальною поверхнею типу “ виступ - западина ” [19]. В технічно обґрунтованих випад - ках можуть застосовуватися фланці з ущільнювальною поверхнею типу “ шип - паз ”. На умовний тиск 6,3 МПа та більше застосовуються фланці з ущільнювальною поверхнею під металеву прокладку восьмикутного пере - різу для апаратних фланців і під прокладку овального перерізу для фланців штуцерів . Застосування фланців з гладкою ущільнювальною поверхнею в кожухотрубчастих теплообмінних апаратах , які виготовляються за техніч - ними умовами [10-12] не допускається .

56. 56 4.1. Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з плаваючою головкою Кожухотрубчасті теплообмінники з плаваючою головкою горизон - тальні ( рисунок 4.1) та вертикальні ( рисунок 4.2) складаються з корпуса 1, трубного пучка 2 , розподільної камери 3 , кришки розподільної камери 4 , кришки 5 та плаваючої головки 6 . Апарати обладнуються штуцерами для підведення та відведення ро - бочих середовищ , штуцерами або бобишками для спорожнення трубного та міжтрубного просторів , а також штуцерами - повітряниками або бобишками , які установлюються в нижніх та верхніх точках відповідних порожнин . Го - ризонтальні апарати установлюються на сідлових опорах , одна з яких неру - хома , а друга – рухома ( ковзна ) [26]. Вертикальні апарати установлюються на опорних лапах [16]. Апарати типу ТП із внутрішнім діаметром кожуха 800 мм і більше мають пристрій , який полегшує монтаж та демонтаж трубного пучка . Граничний розрахунковий тиск для кожухотрубчастих теплооб - мінних апаратів типу П наведено в таблиці 4.1. Основні розміри теплообмінників із плаваючою головкою наведені в таблиці 4.2. Матеріали основних вузлів теплообмінників типу ТП наведені в таб - лиці 4.3. Таблиця 4.1 Граничний розрахунковий тиск для теплообмінних апаратів типу П Розрахунковий тиск P , МПа , при температурі середовища Умовний тиск у P , МПа до 100 200 250 300 350 400 425 450 1,6 1,60 1,49 1,40 1,20 1,10 0,90 0,80 0,57 2,5 2,50 2,32 2,25 1,90 1,70 1,50 1,30 0,90 4,0 4,00 3,72 3,50 3,00 2,60 2,30 2,00 1,40 6,3 6,30 6,00 5,40 4,80 4,00 3,70 3,20 2,30 8,0 8,00 7,00 6,80 6,00 5,20 4,60 4,00 3,20 Маси теплообмінників з плаваючою головкою , які виготовляються за технічними умовами [12], наведені в таблицях 4.4 і 4.5.

111. 111 Таблиця 6.10 Діаметри отворів під труби в трубних решітках В міліметрах Номінальний зовнішній діаметр труби m d 20 25 Клас точності з ’ єднання труба - трубна решітка 1 2 3 4 1 2 3 4 Номінальний діаметр отвору під труби p d 20,15 20,25 20,35 20,50 25,15 25,25 25,35 25,50 Найбільший зовнішній діаметр труби max m d 20,10 20,20 20,30 20,45 25,10 25,20 25,30 25,45 Найменший зовнішній діаметр труби min m d 19,90 19,80 19,70 19,55 24,90 24,80 24,70 24,55 6.2.3. Поперечні перегородки Поперечні перегородки призначені для забезпечення переміщення середовища міжтрубного простору поперек трубного пучка по всій його довжині з метою інтенсифікації процесу теплопередачі , а також для під - тримання труб с метою зменшення їх прогину та вібрації . Змінюючи від - стань між перегородками , можна також змінювати швидкість руху сере - довища у міжтрубному простору . В кожухотрубчастих теплообмінних апаратах застосовуються сег - ментні або кільцеві поперечні , а також подовжні перегородки . Найбільш поширеним типом поперечних перегородок є сегментні перегородки ( рисунки 2.6, 2.7, 3.6, 3.7, 4.4, 4.5, 5.3). Отвори в сегментній перегородці , через які протікає середовище міжтрубного простору , нази - ваються вікнами або вирізами перегородки . Виріз у перегородці c B , %, визначається за формулою , 100 D h D 5,0 В 1 с ⋅ − = (6.1) де D – внутрішній діаметр кожуха , мм ; 1 h – відстань від осі кожуха до краю вирізу в перегородці , мм .

7. 7 1.2. Класифікація теплообмінних апаратів Теплообмінні апарати класифікуються за такими основними ознака - ми : – за конструкцією – апарати з поверхнею теплообміну , виготовлю - ваною з труб ( кожухотрубчасті , “ труба в трубі ”, зрошувальні , повітряного охолодження , занурювальні змійовикові ); апарати , поверхня теплообміну яких виконується з листового прокату ( пластинчасті , спіральні ) та апарати , що виготовляються з неметалевих матеріалів ; – за призначенням – теплообмінники , холодильники , конденсатори та випарники ; – за взаємним напрямом робочих середовищ – прямотечийні , проти - течийні та змішаного току . Кожухотрубчасті теплообмінні апарати класифікуються наступним чином : – за призначенням – теплообмінники ( Т ), холодильники ( Х ), конден - сатори ( К ) та випарники ( И ); – за конструкцією – апарати з нерухомими трубними решітками ( тип Н ), температурним компенсатором на кожусі ( тип К ), з розширником на кожусі ( з нерухомими трубними решітками і температурним компенсато - ром на кожусі ), з плаваючою головкою ( тип П ), U- подібними трубами ( тип У ) та для підвищених тисків і температур ( тип ПК ); – за розташуванням у просторі – вертикальні ( В ) і горизонтальні ( Г ); – за числом ходів у трубному просторі – одноходові та багатоходові ; – за компонуванням – одинарні та здвоєні ; – за матеріальним виповненням – основні вузли і деталі з вуглецевої , низьколегованої , корозійностійкої сталі , латуні та титану . Питання до самоперевірки 1 Вимоги , що пред ’ являються до теплообмінних апаратів . 2 Класифікація теплообмінних апаратів . 3 Класифікація кожухотрубчастих теплообмінних апаратів .

18. 18 Закінчення таблиці 2.2 Матеріал Матеріаль - не випов - нення кожуха розподіль - ної камери та кришки теплообмін - них труб трубної решітки перегородок прокладок кожуха прокладок розподіль - ної камери М 19 Сталь марки 08 Х 22 Н 6 Т Сталь марки 08 Х 22 Н 6 Т Сталь марок 08 Х 18 Н 10 Т або 12 Х 18 Н 10 Т М 20 Сталь марки 08 Х 21 Н 6 М 2 Т Ст 3 сп , Ст 3 пс або сталь марки 16 ГС Сталь марки 08 Х 21 Н 6 М 2 Т Картон аз - бестовий в оболонці зі сталі марки М - НТ - 08 Х 18 Н 10 Т пароніт Картон аз - бестовий в оболонці з алюмінію марки АД 0 М або АД 1 М , пароніт М 21 Сталь марки 08 Х 22 Н 6 Т Сталь марки 08 Х 22 Н 6 Т М 22 Сталь марки 08 Х 21 Н 6 М 2 Т Сталь марки 08 Х 21 Н 6 М 2 Т Картон азбестовий в обо - лонці зі сталі марки М - НТ -08 Х 18 Н 10 Т , пароніт М 23 Сталь марки 08 Х 18 Н 10 Т Сталь марки 08 Х 22 Н 6 Т М 24 Ст 3 сп або сталь марки 16 ГС Сталь марки 08 Х 21 Н 6 М 2 Т Ст 3 сп Картон аз - бестовий в оболонці з алюмінію марок АД 0 М або АД 1 М , пароніт Картон азбе - стовий в оболонці зі сталі марки М - НТ - 08 Х 18 Н 10 Т , пароніт

159. 159 [ ] пк σ – допустима напружина для матеріалу напівкільця при розр а - хунковій температурі , МПа ; [ ] 20 пк σ – допустима напружина для матеріалу напівкільця при темп е - ратурі 20 ° С , МПа ; 2 1 r , r,r – плечі дії сил , мм ( рисунок 7.11). Плече r можна визначити за формулою ( ) в p D D 25,0 r − ≈ , (7.138) де p D – зовнішній діаметр трубної решітки , мм ; в D – внутрішній діаметр напівкільця , мм . Плече 1 r – відстань між серединами циліндричної та конічної повер - хонь контакту трубної решітки та напівкільця – визначають за рисунком 7.11. Плече 2 r визначають за формулою ( ) 2 1 2 D D 5,0 r − = , (7.139) де 1 D – діаметр болтової окружності , мм ; 2 D – діаметр окружності контакту м 1 ж решіткою та напівкіль цем по конічній поверхні , мм . Діаметр окружності 2 D визначають за формулою .r2 D D в 2 + = (7.140) 7.6. Визначення товщини перегородки між ходами по трубному простору Товщина перегородки n S , мм , повинна відповідати умові [ ] 10 9 n n пер n C C / f'P b 71,0 S + + ⋅ ⋅ ≥ σ ∆ , (7.141) де пер b – ширина перегородки , мм ; n f – безрозмірний коефіцієнт ; [ ] n σ – допустима напружина для матеріалу перегородки при розр а - хунковій температурі , МПа ; ' P ∆ – перепад тиску між ходами по трубному простору , який визн а - чається гідравлічним розрахунком , МПа ; 9 С – добавка до розрахункової товщини перегородки для компе н - сації корозії та ерозії , мм ;

121. 121 6.4. Вимоги до виготовлення основних вузлів і деталей кожухотрубчастих теплообмінних апаратів 6.4.1. Підготовка труб і отворів під труби в трубних решітках Зовнішня поверхня кінців прямих теплообмінних труб ( за виклю - ченням труб з корозійностійких сталей ), має бути зачищена до чистого металу на довжині , яка дорівнює подвійній товщині трубної решітки плюс 20 мм . Довжина зачистки кінців U- подібних труб повинна дорівню - вати товщині решітки плюс 20 мм . Зовнішній діаметр труби після зачист - ки не повинен бути менше величини min т d . 6.4.2. Шорсткість поверхонь Параметр шорсткості z R ( ГОСТ 2789-73) поверхонь трубних отво - рів і зачищених кінців труб залежно від класу точності та виду з ’ єднання не повинен перевищувати значень , наведених в таблиці 6.19. Таблиця 6.19 Параметр шорсткості Клас точності з ’ єднання труби з тр убною решіткою 1 2 3 4 Вальцьовані з ’ єднання 12,5 20,0 32,0 40,0 z R , мкм , не більше Комбіновані з ’ єднання 25,0 40,0 50,0 63,0 6.4.3. Розвальцювання труб в трубних решітках Інструмент , обладнання та технологія розвальцювання труб валь - цьованих та комбінованих з ’ єднань повинні відповідати вимогам галузе - вого стандарту [20]. Конусність внутрішньої поверхні труби після розвальцювання не повинна бути більше 0,3 мм на довжині розвальцювання в l . Гострі кром - ки в місці переходу від розвальцьованої частини труби до нерозвальцьова - ної , а також відшарування та шелушіння металу на внутрішній поверхні труби не допускаються .

55. 55 4. КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З ПЛАВАЮЧОЮ ГОЛОВКОЮ Кожухотрубчасті теплообмінні апарати з плаваючою головкою ( тип П ) застосовуються при практично необмеженій різниці температур труб і кожуха а також в тому випадку , якщо необхідна чистка зовнішньої ( при розміщенні теплообмінних труб по вершинам квадратів ) та внутрі - шньої поверхонь труб . В цих апаратах можлива також заміна пошкоджених труб . Разом з тим апарати типу П відрізняються більш складною конструк - цією від апаратів типів Н і К . Кожух теплообмінних апаратів з плаваючою головкою виготовля - ється з труб зовнішнім діаметром 325 мм та з листового прокату діаметром 400, 500, 600, 800, 1000 і 1200 мм за каталогом [9] і технічними умовами [12]. Кожухотрубчасті теплообмінні апарати типу П застосовуються для теплообмінювальних середовищ з температурою від мінус 30 до плюс 450 ° С і на умовний тиск в трубах та кожусі від 2,5 до 6,3 МПа . Приклад умовного позначення теплообмінного апарата з плаваю - чою головкою Теплообмінник с плаваючою головкою горизонтальний ( ТПГ ) із кожухом внутрішнім діаметром 1000 мм , на умовний тиск в трубах і кожусі 2,5 МПа , виповнення за матеріалом – М 1, з гладкими теплообмінними тру - бами ( Г ) діаметром 20 мм і довжиною 6 м , розташованими по вершинам рі - внобічних трикутників ( Т ), двоходовий по трубному простору , кліматичне виповнення – У , без деталей для кріплення ізоляції : Теплообменник 1000 ТПГ -2,5- М 1/20 Г -6- Т -2- У ТУ 3612-023-00220302-01.

141. 141 Q m Q n a ⋅ = . (7.5 6) Осьову силу , яка діє на трубу , m N , Н , визначають за формулою ( ) [ ] а 2 a 1 1 т т к к 1 т M Ф Q Ф a Р P i a N ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = β η η π . (7.57) Згинальний момент , що діє на трубу , m M , Н·мм , розраховують за формулою ( ) a a пр у т т т M Ф Q Ф l a K I E M ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = β β 3 2 1 , (7.58) де т I – момент інерції поперечного перерізу труби , мм 4 ; пр l – зведена розрахункова довжина труби , мм . Момент інерції поперечного перерізу труби m I , мм 4 , визначають за формулою ( ) ( ) [ ] 4 6 5 т т 4 4 т т C 2 C 2 S 2 d C 2 d 64 I + + − − − ⋅ = π , (7.59) де 4 C – добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової тов - щини стінки труби з боку міжтрубного простору , мм ; 5 C – добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової тов щини стінки труби з боку трубного простору , мм ; 6 C – добавка для компенсації мінусового допуску до товщини стін - ки труби , мм . Добавки для компенсації корозії та ерозії до розрахункової товщи - ни стінки труби з боку трубного та міжтрубного просторів для кожухот - рубчастих теплообмінних апаратів слід приймати рівними нулю [19]. Зведену розрахункову довжину труби np l , мм , визначають за фор - мулою       − − = ами перегородк з апаратів для l 33,0 кожусі в к перегородо без апаратів для l 5,0 l р 1 np , (7.60) де р 1 l – максимальний проліт труби між решіткою та перегородкою ( у вирізі вікна в перегородці ), мм . Осьове зусилля , розподілене по периметру кожуха , к Q , Н / мм , ви - значають за формулою Q P D 25,0 Q т к − ⋅ = . (7.61)

17. Таблиця 2.2 Матеріали для виготовлення основних вузлів і деталей апаратів типів ТН та ТК Матеріал Матеріаль - не випов - нення кожуха розподіль - ної камери та кришки теплообмін - них труб трубної решітки перегородок прокладок кожуха прокладок розподіль - ної камери М 1 Ст 3 сп або сталь марки 6 ГС Ст 3 сп , Ст 3 пс , або сталь марки 6 ГС Сталь 10 або 20 Сталь марки 16 ГС Ст 3 сп Картон азбестовий в обо - лонці з алюмінію марки АД 0 М або АД 1 М , пароніт М 8 Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т Сталь марок 12 Х 18 Н 10 Т або 08 Х 18 Н 10 Т Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т М 9 Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т М 10 Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т Сталь марок 08 Х 18 Н 10 Т або 12 Х 18 Н 10 Т Сталь марки 12 Х 18 Н 10 Т М 11 Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Ст 3 сп , Ст 3 пс або сталь мар - ки 16 ГС Сталь марки 10 Х 17 Н 13 М 2 Т Картон азбестовий в обо - лонці зі сталі марки М - НТ -08 Х 18 Н 10 Т , пароніт М 12 Ст 3 сп або сталь марки 16 ГС Сталь марок 08 Х 18 Н 10 Т або 12 Х 18 Н 10 Т Сталь марки 16 ГС М 17 Сталь марки 09 Г 2 С Сталь марки 10 Г 2 Сталь марки 09 Г 2 С або 10 Г 2 Ст 3 сп Картон азбестовий в обо - лонці з алюмінію марки АД 0 М або АД 1 М , пароніт 17

113. 113 Вертикальні теплообмінні апарати з плаваючою головкою ( рисунок 4.2) мають спеціальні перегородки опорного типу , розташовані одна про - ти іншої поруч з плаваючою головкою . При конструюванні завжди необхідно забезпечувати мінімальні технологічно обґрунтовані зазори між трубами та отворами в перегород - ках , а також між краями перегородок і внутрішньою поверхнею кожуха . З метою поліпшення процесу теплообміну та зниження вібрацій зазори слід виконувати мінімальними , проте при цьому зростає собівартість виготов - лення апарата . Кріплення поперечних сегментних перегородок в кожусі Кріплення поперечних перегородок в апаратах всіх типів крім апа - ратів з розширником на кожусі показано на рисунку 6.7. Рис . 6.7. Кріплення поперечних перегородок в апаратах всіх типів крім апаратів з розширником на кожусі Для розміщення поперечних перегородок 4 усередині кожуха їх кріплення найчастіше використовують за допомогою стяжок 2 та розпі - рок 3 , які фіксують перегородки на заданій відстані одна відносно іншої . Стяжки представляють собою металеві стержні круглого перерізу , які вгвинчуються в трубну решітку 1 і проходять через відповідні отвори в по - перечних перегородках по всій довжині трубного пучка до останньої пере - городки , де вони закріплюються за допомогою гайок та контргайок 5 . Можливий також варіант кріплення стяжок за допомогою установ - лення їх в сліпих отворах в трубній решітці з наступним приваренням . Діаметри стяжок та їх кількість ( при відсутності протибайпасних штаб ) повинні відповідати значенням , наведеним у таблиці 6.13.

86. Таблиця 5.2 Матеріали , з яких виконуються основні вузли і деталі кожухотрубчастих теплообмінників з U- подібними трубами Матеріал Матеріальне виповнення кожуха та кришки розподільної ка - мери та кришки теплообмінних труб трубних решіток перегородок прокладок кожуха прокладок розподільної камери М 1 Ст 3 сп , Ст 3 пс або сталь марки 16 ГС Сталь 10 або 20 Сталь марки 16 ГС Ст 3 сп Картон азбестовий в оболонці з з алюмінію марок АД 0 М , або АД 1 М , або пароніт М 4 Див . випо - внення М 1 Двошарова сталь 16 ГС +08 Х 13 або Ст 3 сп + 08 Х 13 Сталь марки 15 Х 5 М Див . виповнення М 1 М 13 Див . виповнення М 1 Сталь марок 12 Х 22 Н 10 Т або 08 Х 22 Н 10 Т Сталь марки 16 ГС Див . виповнення М 1 Б 2 Двошарова сталь 16 ГС +12 Х 18 Н 10 Т або Ст 3 сп +12 Х 18 Н 10 Т Сталь марок 12 Х 18 Н 10 Т або 12 Х 18 Н 10 Т Сталь мар - ки 12 Х 18 Н 10 Т Картон азбестовий в оболо - нці зі сталі марки М - НТ - 08 Х 18 Н 10 Т , або сталь мар - ки 08 Х 18 Н 10 Т , або пароніт Б 3 Двошарова сталь 16 ГС +10 Х 17 Н 13 М 2 Т або т 3 сп +10 Х 17 Н 13 М 2 Т Двошарова сталь 16 ГС +10 Х 17 Н 13 М 2 Т Див . виповнення М 1 Б 7 Двошарова сталь 16 ГС +08 Х 13 або Ст 3 сп +08 Х 13 Сталь марки 15 Х 5 М Картон азбестовий в оболо - нці зі сталі марки М - НТ - 12 Х 13, або сталь марки 08 Х 13, або пароніт 86

140. 140 – у кільцевому перерізі неперфорованої частини 2 решітки з флан - цем 3 ; – у кільцевому перерізі центральної перфорованої частини 1 решітки з неперфорованою частиною 2 ; – у поперечному перерізі з ’ єднання фланця 3 з кожухом 4 ; – у поперечному перерізі з ’ єднання труб 5 з решіткою . На базі рішення рівнянь сумісності деформацій ( лінійних перемі - щень та кутів поворотів ) елементів системи отримані розрахункові рів - няння для навантажень ( розтягувальних N і перерізувальних Q сил та згинальних моментів M ), які діють : – у кільцевому перерізі з ’ єднання неперфорованої частини трубної решітки 2 з фланцем 3 ( M , Q ); – у кільцевому перерізі з ’ єднання центральної перфорованої час - тини 1 решітки з неперфорованою частиною 2 ( a a M , Q ); – у перерізі з ’ єднання фланця 3 з кожухом 4 ( к к M , N ); – у перерізі труби 5 ( т т M , N ). Згинальний момент , розподілений по периметру трубної решітки , М , Н·мм / мм , визначають за формулою ( ) ( ) ( ) 2 2 1 3 q 1 2 o q 1 1 1 T T K T T P K T P a M − + ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ = ρ ρ ρ β , (7.52) де 1 Р – тиск , МПа . ( ) т 2 к 1 ф у 1 P m P m K K P ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ = β . (7.53) Перерізувальну силу , що розподілена по периметру трубної решіт - ки Q , Н / мм , визначають за формулою ( ) [ ] ( ) ( ) 2 2 1 3 q 1 2 1 1 3 0 1 T T K T T P T P a Q − + ⋅ ⋅ + ⋅ − + ⋅ ⋅ = ρ ρ ρ . (7.54) Згинальний момент , розподілений по периметру перфорованої зо - ни трубної решітки а М , Н·мм / мм , розраховують за формулою ( ) Q a D 5,0 M M 1 a ⋅ − + = . (7.55) Перерізувальну силу , яка розподілена по периметру перфорованої зо - ни трубної решітки , a Q , Н / мм , визначають за формулою

156. 156 Якщо до жорсткості трубної решітки пред ’ являються спеціальні вимоги , її розрахункову товщину визначають за формулою [ ] × ⋅ ⋅ ≥ p e 1 pp P a 82,0 S σ φ ( ) [ ] ( ) [ ]           ⋅ + − ⋅ − ⋅ − ⋅ + × p e e 1 c п e 1 1 c п c п 1 P 1 a 2 D a / a 2 D D 5,1 a 2 ;1 max σ φ φ φ . (7.127) де 1 а – відстань від кожуха до осі найбільш віддаленої труби , мм ; сп D – середній діаметр прокладки мм . 7.5.2. Розрахунок на міцність плаваючої головки Розрахунок болтів ( шпильок ), напівкілець і фланця кришки плава - ючої головки проводиться для зусиль , які виникають при затягненні бол - тів ( шпильок ), на дію тиску в трубному просторі т P , а при вакуумі в міжтрубному просторі – на дію різниці тисків у трубному та міжтрубному просторах к P P − т . Якщо т к P P > , додатково проводять розрахунок фланця кришки , шпильок і напівкілець на дію зусиль від затягнення бол - тів ( шпильок ) та тиску в міжтрубному просторі . Розрахунок днища кришки проводять на дію як максимального внутрішнього , так і максимального зовнішнього тиску , який може діяти на кришку в процесі експлуатації , за стандартом [14]. Розрахунок фланця кришки плаваючої головки слід проводити за керівним документом [29]. У всіх розрахункових формулах внутрішній тиск приймають зі знаком “+”, зовнішній – зі знаком “-”. Розрахункова схема розрізного кільця ( напівкільця ) наведена на рисунку 7.11. Розрахунок навантажень Рівнодіючу внутрішнього надлишкового або зовнішнього тиску д Q , Н , який діє на кришку плаваючої головки , визначають за формулою P D 785 ,0 Q 2 cn д ⋅ = , (7.128) де P – розрахунковий внутрішній надлишковий або зовнішній тиск ( для вакууму або зовнішнього тиску 0 P < ), МПа .

31. Продовження таблиці 2.8 Розміри в міліметрах Кількість отворів під труби в трубних решітках і перегородках по рядам загальна D D 0 d т h 1 Сектор 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 в сект орі в ре - шітці Одноходові теплообмінники 19 - - 35 38 37 36 37 36 35 36 33 34 33 32 31 30 29 26 25 22 21 14 - - - - - 1189 Двоходові теплообмінники А 19 - 569 Б - 38 37 36 37 36 35 36 33 34 33 32 31 30 29 26 25 22 21 14 - - - - 585 1154 20 225 Одноходові теплообмінники 15 - - - 29 30 29 30 29 28 29 26 27 26 25 24 21 20 17 14 7 - - - - - - - - 770 Двоходові теплообмінники А 15 - - 359 1000 988 25 222 Б - 30 29 30 29 28 29 26 27 26 25 24 21 20 17 14 7 - - - - - - - 382 741 Одноходові теплообмінники 19 - 270 - 43 44 45 44 45 44 43 44 43 42 39 40 39 38 37 36 35 34 33 30 29 26 23 16 - 1721 Двоходові теплообмінники А 19 - 829 1200 1188 20 249 Б - 44 45 44 45 44 43 44 43 42 39 40 39 38 37 36 35 34 33 30 29 26 23 16 849 1678 31

132. 132 Модуль пружності основи ( системи труб ) у К , Н / мм 3 , визначають за формулою ( ) l E 2 K к m m y η η − ⋅ = , (7.12) де т E – модуль подовжньої пружності матеріалу труб при розрахунк о - вій температурі , МПа ; l – довжина труб , мм . Зведене відношення жорсткості труб до жорсткості кожуха розра - ховують за формулою к к 1 y S E 2 l a K ⋅ ⋅ ⋅ = ρ , (7.13) де к E – модуль подовжньої пружності матеріалу кожуха при розраху н - ковій температурі , МПа ; к S – виконавча товщина стінки кожуха , мм . Товщину стінки кожуха визначають за стандартом [14] і уточню - ють за галузевим стандартом [19]. Коефіцієнти змінення жорсткості системи труби - кожух визначають за формулами : ∗∗ + + = q * q q К K 1 K ; (7.14) ∗∗ + + = p * p p K K 1 K , (7.15) де ∗ q К – коефіцієнт , який враховує відношення осьового переміщен ня компенсатора під дією розтягувальної сили до осьового пер е - міщення країв корпуса апарата без компенсатора пі д дією тієї ж сили ; ∗ р К – коефіцієнт , який враховує відношення осьового переміщен ня компенсатора під дією внутрішнього тиску до осьовому пер е - міщення країв корпуса апарата без компен сатора під дією того ж тиску ; ∗∗ q К – коефіцієнт , який враховує відношення осьового переміщен ня розширника під дією розтягувальної сили до осьового переміще н - ня країв корпуса апарата без розширника під дією тієї ж сили ; ∗∗ р К – коефіцієнт , який враховує відношення осьового переміщен ня розширника під дією внутрішнього тиску до осьовому перем і - щення країв корпуса апарата без розширника під дією то го ж тиску .

120. 120 Приклад умовного позначення дренажної трубки на мм 10 D y зі сталі марки 16 ГС : Трубка дренажная 8-16 ГС ОСТ 26-01-1505-76. Розміри лінзового компенсатора наведені в додатку А . 6.3. Конструкції розподільних камер і кришок Типові конструкції розподільних камер і кришок , які застосову - ються в кожухотрубчастих теплообмінних апаратах , що виготовляються за технічними умовами [10-12], представлені на рисунку 6.13. Розподільна камера , яка зображена на рисунку 6.13, а , застосовуєть - ся в двоходових теплообмінних апаратах з нерухомими трубними решіт - ками , лінзовим компенсатором на кожусі , з розширником на кожусі , а та - кож з U- подібними трубами . Така конструкція розподільної камери в пере - лічених типах апаратів доцільна з наступних міркувань . В апаратах з труб - ними пучками , які не витягаються з корпуса , механічне очищення тепло - обмінних труб за допомогою йоржів здійснюються при знятій кришці апа - рата . Кришка апарата , яка зображена на рисунку 6.13, б , застосовується в багатоходових теплообмінних апаратах . Розподільна камера , яка зображена на рисунку 6.13, в , застосовується в одноходових теплообмінних апаратах з нерухомими трубними решітка - ми , лінзовим компенсатором на кожусі , а також з розширником на кожусі . Конструкції розподільних камер з від ’ ємною еліптичною або плос - кою кришкою ( рисунки 6.13, г , д ) застосовується в теплообмінних апара - тах з плаваючою головкою . Товщини подовжніх перегородок в розподільних камерах та криш - ках визначаються розрахунком на міцність за розділом 7 і повинні бути не менше значень , указаних в таблиці 6.18. Таблиця 6.18 Мінімальні товщини перегородок в розподільних камерах Розміри в міліметрах Діаметр апарата Товщина перегородки 400 5 500, 600 8 800, 1000 10 1200, 1400 12

6. 6 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ Процеси теплообміну – нагрів , охолодження , конденсація і випарюван - ня рідких , газових , парових середовищ та їх сумішей – знаходять широке роз - повсюдження в хімічній , нафтохімічній , нафтопереробній , харчовій та інших галузях промисловості . Апарати , призначені для проведення теплообмінних процесів , нази - вають теплообмінними . Ці апарати мають різноманітне конструктивне оформлення , яке залежить від характеру процесів , котрі протікають в них та умов їхнього проведення . Умови проведення процесів теплообміну в промислових апаратах надзвичайно різноманітні . Їх застосовують для ро - бочих середовищ із різним агрегатним станом у широкому діапазоні тисків , температур та фізико - хімічних властивостей . Передача тепла в теплообмінних апаратах здійснюється від середови - ща , що має більш високу температуру , до середовища з більш низькою тем - пературою . Рушійною силою процесу теплообміну є різниця температур середовищ . 1.1. Вимоги , що пред ’ являються до теплообмінних апаратів Враховуючи широкий діапазон тисків та температур робочих сере - довищ , а також різноманітність їхніх властивостей , до сучасних теплооб - мінних апаратів пред ’ являються такі основні вимоги : – конструкція апарата має бути технологічною , надійною протягом передбаченого технічною документацією строку служби , забезпечувати безпеку при виготовленні , монтажі та експлуатації , передбачати можли - вість огляду ( у тому числі внутрішньої поверхні ), очистки , промивки , про - дувки та ремонту , а також забезпечувати можливість термообробки , перед - баченої креслеником ; – застосування конкретного типорозміру апарата повинно забезпечу - вати передачу потрібної кількості тепла від одного середовища до іншого з отриманням необхідних кінцевих температур кожного робочого середови - ща при заданому рівні гідравлічних опорів .

127. 127 p pp p C S S + ≥ , (7.1) де pp S – розрахункова товщина трубної решітки , мм ; p C – сума добавок до розрахункової товщини решітки , мм . Розрахункову товщину трубної решітки за умови міцності макси - мальної безтрубної зони визначають за формулою [ ] р e pp / P D 5,0 S σ = , (7.2) де e D – діаметр окружності , яка вписана в максимальну безтрубну з о - ну ( рисунок 7.7), мм ; P – розрахунковий тиск , МПа ; [ ] р σ – допустима напружина для матеріалу трубної решітки при ро з - рахунковій температурі , МПа . Розрахунковий тиск слід визначати за формулою { } к т к т P P ; P ; P max P − = , (7.3) де т P – розрахунковий тиск в трубному просторі , МПа ; к P – розрахунковий тиск у міжтрубному просторі , МПа . Сума добавок до розрахункової товщини трубної решітки р С , мм , складає , С С С С 3 2 1 р + + = (7.4) де 1 C – добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової то в - щини трубної решітки з боку трубного простору , мм ; 2 C – добавка для компенсації корозії та ерозії до розрахункової то в - щини трубної решітки з боку міжтрубного простору , мм ; 3 С – добавка для компенсації мінусового допуску до товщини тру б - ної решітки , мм . Прийнята товщина трубної решітки апаратів типів Н і К повинна від - повідати вимогам міцності , наведеним у підрозділі 7.3 даного посібника . Для багатоходових по трубному простору апаратів товщина труб - ної решітки n S , мм , у перерізі канавки під подовжню перегородку в роз - подільній камері ( рисунок 7.8) має бути не менше p np n C S S + ≥ , (7.5) де np S – розрахункова товщина трубної решітки в перерізі канавки під

123. 123 6.4.4. Зварення труб з трубною решіткою Перед зваренням труб з трубними решітками кінці труб на довжині відповідно до п . 6.4.1, а також лицеву поверхню решітки та отвори в труб - ній решітці слід зачистити до чистого металу від іржі , бруду , мастила та ретельно знежирити . Діаметральний зазор між трубною решіткою та трубою не повинен перевищувати 0,3 мм . Для забезпечення цієї вимоги рекомендується ко - нічне розвальцювання труби перед зваренням до зіткнення зовнішньої поверхні труби з краєм трубного отвору ( рисунок 6.14). Зварення слід проводити неплавким або плавким електродом у се - редовищі захисних газів на вертикальній площині або в нижньому поло - женні . Варіант зварення в нижньому положенні – переважний . Зварювальні матеріали та вимоги до зварних з ’ єднань повинні від - повідати вимогам галузевого стандарту [19]. Рис . 6.14. Конічне розвальцювання труби перед зваренням 6.4.5. Контроль та випробування Гідравлічні випробування Усі теплообмінні труби мають бути піддані гідравлічним випробу - ванням на підприємстві - виготовлювачі . При відсутності в сертифікатах да - них про гідравлічні випробування підприємство - виготовлювач теплооб - мінних апаратів зобов ’ язано провести вибіркові гідравлічні випробування по 3 % труб від кожної партії , але не менше 5 труб . При отриманні незадо - вільних результатів хоча б одної з труб проводять повторні випробування на подвійній кількості труб , взятих із тієї ж партії . Результати повторних випробувань є остаточними . При отриманні незадовільних результатів повторних випробувань треба провести гідрав - лічні випробування усієї партії труб . Гідравлічні випробування на міцність та герметичність кріплення труб в трубних решітках здійснюється пробним тиском , який визначаєть -

3. 3 ЗМІСТ 1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1 Вимоги , що пред ’ являються до теплообмінних апаратів . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Класифікація теплообмінних апаратів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З НЕРУХОМИ МИ ТРУБНИМИ РЕШІТКАМИ ТА ТЕМПЕРАТУРНИМ КОМПЕНСАТО - РОМ НА КОЖУСІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2..1 Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з нерухомими тру б - ними решітками та температурним компенсатором на кожусі . . . . . . . . 9 2.1.1 Конструкції трубних пучків теплообмінників типів ТН і ТК . . . 22 3 КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З РОЗШИРНИ КОМ НА КОЖУСІ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1 Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з розширником на кожусі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.1.1 Конструкції трубних пучків теплообмінників з розширником на кожусі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4 КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З ПЛАВАЮ ЧОЮ ГОЛОВКОЮ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1 Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з плаваючою гол о - вкою . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.1.1 Конструкції трубних пучків теплообмінників типу ТП . . . . . . . 65 4.1.2 Конструкції плаваючих головок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5 КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З U- ПОДІБНИ МИ ТРУБАМИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 5.1 Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з U- подібними тр у - бами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.1.1 Конструкції трубних пучків теплообмінників типу ТУ . . . . . . . 82 6 ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО КОНСТРУКЦІЙ КОЖУХОТРУБЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6.1 Загальні конструктивні елементи та розміри трубних пучків , розпо - ділювальних камер та кришках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6.1.1 Товщини стінок кожухів , розподілювальних камер і кришок . . . . 95 6.1.2 Фланці . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 6.2 Конструктивні елементи трубних пучків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.2.1 Кріплення трубних решіток до кожуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.2.2 Кріплення труб в трубних решітках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.2.3 Поперечні перегородки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 6.2.4 Протибайпасні штаби . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6.2.5 Протиударні пластини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8. 8 2. КОЖУХОТРУБЧАСТІ ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ З НЕРУХОМИМИ ТРУБНИМИ РЕШІТКАМИ ТА ТЕМПЕРАТУРНИМ КОМПЕНСАТОРОМ НА КОЖУСІ Кожухотрубчасті теплообмінні апарати з нерухомими трубними решітками є найпростішими за конструкцією , достатньо зручними при експлуатації та ремонті ( можлива механічна очистка внутрішньої поверх - ні та заміна пошкоджених труб ). Проте їх застосування обмежується по - рівняно невеликою різницею температур кожуха та теплообмінних труб ( до 30-60 ° С ), а також неможливістю механічної очистки зовнішньої поверх - ні труб . Кожухотрубчасті теплообмінні апарати з температурним ( лінзо - вим ) компенсатором на кожусі застосовуються при більш високих різницях температур , але при цьому знижується умовний тиск у міжтрубному прос - торі та декілька ускладнюється конструкція апарата . Теплообмінні апарати з нерухомими трубними решітками та темпера - турним компенсатором на кожусі виготовляються із зовнішнім діаметром кожуха 159, 273, 325, 426, 630 мм і внутрішнім діаметром кожуха 400, 600, 800, 1000 та 1200 мм за технічними умовами [11]. Кожухотрубчасті теплообмінники типів ТН і ТК застосовуються для теплообмінювальних середовищ з температурою від мінус 70 до плюс 350 ° С . Апарати типу ТН діаметром 400 і 600 мм застосовуються на умовний тиск в трубах та кожусі 1,6; 2,5 і 4,0 МПа , діаметром 800 мм – на тиск 1,0; 1,6; 2,5 і 4,0 МПа , діаметром 1000 мм – на тиск 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 і 4,0 МПа , діаметром 1200 мм – на тиск 0,6; 1,0; 1,6 і 2,5 МПа . Апарати типу ТК діаметром 400 і 600 мм застосовуються для тепло - обмінювальних середовищ на умовний тиск в трубах та кожусі 1,6 МПа , ді - аметром 800 мм – на тиск 1,0 і 1,6 МПа , діаметром 1000 і 1200 мм – на тиск 0,6; 1,0 і 1,6 МПа . Приклад умовного позначення теплообмінника Теплообмінник з нерухомими трубними решітками горизонтальний ( ТНГ ), з кожухом діаметром 800 мм , на умовний тиск в трубах і кожусі

97. 97 Із викладеного вище видно , що до фланців кожухотрубчастих теп - лообмінних апаратів пред ’ являються підвищені вимоги з тих же самих мі - ркувань , що і до обичайок кожухів та розподільних камер . Апаратні фланці на трубних пучках в апаратах типів Н і К , а також в апаратах з розширником на кожусі слід застосовувати з ущільнюваль - ною поверхнею типу “ виступ ”. Апаратні фланці на трубному пучку та розподільній камері в апаратах типів П і У застосовуються з ущільнюва - льною поверхнею типу “ западина ”. Фланці на горизонтальних і верхні фланці на вертикальних штуцерах застосовують із ущільнювальною по - верхнею типу “ западина ”, нижні фланці на вертикальних штуцерах – з ущільнювальною поверхнею типу “ виступ ”. Кришки апаратів з плаваючою головкою приєднуються до кожуха за допомогою приварних встик перехідних фланців , які приварюються до кожуха . Галузевим стандартом [23] передбачені наступні виповнення пе - рехідних фланців під плоску прокладку : – 1 – монометалевий з виступом ; – 2 – монометалевий з шипом ; – 3 – з виступом , наплавлений корозійностійкою сталлю ; – 4 – з шипом , наплавлений корозійностійкою сталлю . Галузевим стандартом [24] передбачені наступні виповнення пере - хідних фланців під металеву прокладку восьмикутного перерізу : – 1 – монометалевий ; – 2 – наплавлений корозійностійкою сталлю . Відповідні фланці , що приварюються до кришки теплообмінного апарата , залежно від розрахункового тиску та розрахункової температури кожуха можуть бути плоскими приварними або приварними встик , а за - лежно від корозійних властивостей середовища – монометалеві або на - плавленими корозійностійкою сталлю . Конструкції та розміри перехідних фланців з ущільнювальною по - верхнею типу “ виступ ” наведені на рисунку 6.1 і в таблиці 6.3, а фланців з ущільнювальною поверхнею під прокладку восьмикутного перерізу – на рисунку 6.2 і в таблиці 6.4.

167. 167 [ ] [ ] 28,0 04,1 2,0 35,1 P 35,1 275 ,0 P 20 к к і = ⋅ ⋅ = ⋅ ≤ = σ σ МПа виконується , тому розрахунок елементів міжтрубного простору в умо - вах гідравлічних випробувань проводити не потрібно . 2.3. Коефіцієнти міцності зварних швів Трубний та міжтрубний простори теплообмінника за розрахун - ковим тиском , температурою та характером робочого середовища відноситься до 1 групи посудин [ 19 ] , для якої довжина контрольованих швів складає 100 % від їх загальної довжини . Для стикових швів з дво - стороннім суцільним проваром , виконаних автоматичним зваренням , коефіцієнт міцності зварних швів приймаємо рівним 0,1 p = φ [ 14 ] . Для стикових ( кільцевих ) швів , які доступні зваренню лише з одно - го боку та мають в процесі зварення металеву підкладку з боку кореня шва , котра прилягає по всій довжині шва до основного металу , при кон - трольованій довжині швів 100 %, коефіцієнт міцності зварних кільцевих швів кожуха приймаємо рівним 0,1 т = φ . 2.4. Добавки до розрахункових величин Суми добавок до розрахункових величин визначаємо за формулою 2 1 С С С + = , де 1 C – добавка для компенсації корозії та ерозії , мм ; 2 C – добавка для компенсації мінусового допуску , мм . Добавку для компенсації корозії та ерозії 1 С розраховуємо за фор - мулою [ 14 ] э 1 С П С + ⋅ = τ мм , де П – швидкість проникнення корозії , мм / рік ; τ – розрахунковий строк служби теплообмінника , років ; э С – добавка для компенсації ерозії , мм . Добавку для компенсації ерозії не враховуємо , приймаючи , що теп - лообмінник працює з чистими рідкими середовищами ( без твердих абра - зивних частинок ) . Швидкість проникнення корозії для матеріалу міжтрубного про - стору приймаємо 05,0 П к = мм / рік , а трубного – 0 П т = мм / рік . Добавка для компенсації корозії складає :

204. 204 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1 Вихман Г . Л ., Круглов С . А . Основы конструирования аппаратов и машин не ф - теперерабатывающих заводов . – М .: Машиностроение , 1978. – 326 с . 2 Лащинский А . А . Конструирование сварных химических аппаратов : Справо ч - ник .– Л .: Машиностроение , 1981. – 382 с . 3 Машины и аппараты химических производств : Учебник для вузов по спец и - альности “ Машины и аппараты химических производств и пред приятий строительных материалов ” / И . И . Поникаров , О . А . Перелыгин , В . Н . Доро нин , М . Г . Гайнуллин .– М .: Машиностроение , 1989. – 368 с . 4 Справочник по теплообменникам : В 2- х т . Т .1 / Пер . с англ . Под ред . Б . С . П е - тухова , В . К . Шикова .– М .: Энергоатомиздат , 1987.–560 с . 5 Справочник по теплообменникам : В 2- х т . Т .2 / Пер . с англ . Под ред . О . Г . Мартыненко и др .– М .: Энергоатомиздат , 1987.– 352 с . 6 Ткаченко Г . П ., Бриф В . М . Изготовление и ремонт кожухотрубчатой теплоо б - менной аппаратуры .– М .: Машиностроение , 1980. – 160 с . 7 Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назнач е - ния . Каталог .– М .: АООТ “ ЦИНТИхимнефтемаш ”, 1991.– 106 с . 8 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые общего назначения . Аппара ты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решет ками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе . Каталог .– М .: ОАО “ ВНИИнефтемаш ”, 2003.– 70 с . 9 Аппараты теплообменные кожухотрубчатые общего назначения . Аппара ты теплообменные кожухотрубчатые с плавающей головкой , кожухотрубча тые с U- образными трубами и трубные пучки к ним . Каталог .– М .: ОАО “ ВНИ И - нефтемаш ”, 2001.– 89 с . 10 ТУ 26-02-11-02-89. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые повы шенной тепловой эффективности с расширителем на кожухе . Техниче ские условия . М .: ОАО “ ВНИИнефтемаш ”, 1989.– 48 с . 11 ТУ 3612-024-00220303-02. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с н е - подвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температур ным компенсатором на кожухе . Технические условия . М .: ОАО “ ВНИИнефте маш ”, 2002.– 112 с .

124. 124 ся галузевим стандартом [19]. Якщо умовний тиск для кожуха менше умовного тиску для труб - ного простору , випробування герметичності здійснюється повітрям , га - сом , галоїдами , гелієм , хладоном , аміаком тощо . Якщо товщина трубної решітки розрахована на перепад тиску між трубним та міжтрубним прос - торами , умови гідравлічного випробування та випробування на гермети - чність кріплення труб в трубних решітках повинні проводитись відповід - но до вимог галузевого стандарту [25]. Зварний шов приварення трубної решітки до фланця та кожуха в апаратах з трубним пучком , який не витягається з кожуха , має бути пере - вірений радіографічним методом або ультразвуковою дефектоскопією по всій його довжині . У випадку недоступності шва або окремих його ділянок для пере - вірки радіографічним методом або ультразвуковою дефектоскопією ме - тод контролю вибирається за РД 26-11-01-85. 6.5. Вимоги до матеріалів , які застосовуються для виготовлення труб і трубних решіток Теплообмінні труби , що застосовуються в трубних пучках тепло - обмінних апаратів , повинні відповідати вимогам галузевого стандарту [19] і відповідних стандартів на сортамент труб і вибираються залежно від класу точності з ’ єднання труб з трубною решіткою за таблицею 6.20. Граничні розміри зовнішнього діаметра труби залежно від класу точності з ’ єднання труб з трубними решітками наведені в таблиці 6.10. Граничні відхилення товщини стінки труб залежно від класу точності з ’ єднання труб з трубними решітками наведені в таблиці 6.21. Листова сталь і сталеві поковки , які застосовуються для виготов - лення трубних решіток , повинні відповідати вимогам галузевого стандар - ту [19]. Механічні властивості матеріалів теплообмінних труб і трубних решіток повинні задовольняти наступним вимогам : р е т e R R ≤ , 5 δ ≥ 20, де p e т e R , R – найменша границя текучості відповідно матеріалу труб і трубної решітки при розрахунковій температурі , МПа ; 5 δ – відносне видовження матеріалу труб , %.

205. 205 12 ТУ 3612-023-00220302-01. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с пл а - вающей головкой , кожухотрубчатые с U- образными трубами и труб ные пучки к ним . Технические условия . М .: ОАО “ ВНИИнефтемаш ”, 2001.– 145 с . 13 ГОСТ 12815-80 – ГОСТ 12822- 80. Фланцы арматуры , соединительных частей и трубопроводов . М .: Изд - во стандартов , 1981. – 112 с . 14 ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты . Нормы и методы расчета на проч ность . М .: Изд - во стандартов , 1985. – 79 с . 15 ГОСТ 25859- 83. Сосуды и аппараты стальные . Нормы и методы расчета при малоцикловых нагрузках . М .: Изд - во стандартов , 1989. – 30 с . 16 ГОСТ 26296-84. Лапы опорные подвесных вертикальных сосудов и аппара тов . Основные размеры . М .: Изд - во стандартов , 1984. – 8 с . 17 ГОСТ 28759.1-90 – ГОСТ 28759.8-90. Фланцы сосудов и аппаратов и прокла д - ки к ним . Конструкция и размеры . Технические требования . М .: Изд - во ста н - дартов , 1991. – 97 с . 18 СТ СЭВ 4351-83. Сосуды и аппараты . Компенсаторы сильфонные и линзо вые . Нормы и методы расчета на прочность . М .: Изд - во стандартов , 1991. – 10 с . 19 ГСТУ 3-17-191-2000. Посудини та апарати стальні зварні . Загальні тех нічні вимоги . К .: Державний комітет промислової політики України , 2000. – 30 с . 20 ГСТУ 3-071-2004. Апарати кожухотрубчасті теплообмінні та повітряного ох о - лодження . Кріплення труб в трубних решітках . К .: Державний комітет пром и - слової політики України , 2004. – 60 с . 21 ОСТ 26-01-1507-76. Компенсаторы линзовые осевые с патрубками и напра в - ляющей обечайкой на Р у ≤ 2,5 МПа . Конструкция и размеры . 1976. – 27 с . 22 ОСТ 26-01-1512-76. Компенсаторы линзовые осевые на Р у ≤ 2,5 МПа . Технич е - ские требования . 1976. – 46 с . 23 ОСТ 26-02-1370-81. Фланцы переходные аппаратов приварные в стык под плоскую прокладку . Конструкция и размеры . 1981.– 9 с . 24 ОСТ 26-02-1371-81. Фланцы переходные аппаратов приварные в стык под прокладку восьмиугольного сечения . Конструкция и размеры . 1981.– 8 с . 25 ОСТ 26-11-14-88. Сосуды и аппараты , работающие под давлением . Газо вые и жидкостные методы контроля герметичности . 1988. – 56 с . 26 ОСТ 26-2090-81. Опоры горизонтальных сосудов и аппаратов . Конструк ция , размеры и технические требования . .1981. – 33 с .

51. 51 Таблиця 3.4 перегородках теплообмінників з розширником на кожусі Розміри в міліметрах отворів в трубних решітках і перегородках загальне в секторі в решітці рядам під труби із зовнішнім діаметром 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 d т d 1 d т d 1 ходові 32 31 30 27 26 25 22 19 16 13 6 - - - - - - 1237 - ходові 32 31 30 27 26 25 22 19 16 13 6 - - - - 564 36 32 31 30 27 26 25 22 19 16 13 6 - - - - 600 37 1164 73 ходові 24 21 20 17 14 11 6 - - - - - - - - - - 817 - ходові 24 21 20 17 14 11 6 - - - - - - - - 364 30 24 21 20 17 14 11 6 - - - - - - - - 394 29 758 59 ходові 40 39 38 37 36 35 34 31 30 29 26 23 20 17 10 - - 1801 - ходові 40 39 38 37 36 35 34 31 30 29 26 23 20 17 10 834 44 40 39 38 37 36 35 34 31 30 29 26 23 20 17 10 878 45 1712 89 ходові 30 29 28 27 26 23 20 19 16 11 - - - - - - - 1181 - ходові 30 29 28 27 26 23 20 19 16 11 - - - - - 536 36 30 29 28 27 26 23 20 19 16 11 - - - - - 572 37 1108 73 Основні розміри трубних пучків апаратів з розширником на кожусі наведені в таблиці 3.5. Зміщення центрів труб з звуженими кінцями а та ширина канавки під поздовжню перегородку b наведені в таблиці 3.6. У трубному пучку апарата з нерухомими трубними решітками компенсатор не застосовується . Для усунення байпасних перетоків у міжтрубному просторі тепло - обмінників із рідким теплоносієм установлюються протибайпасні пристрої у вигляді штаб 14 або несправжніх труб відповідно до вимог галузевого стандарту [19]. Маси теплообмінників з розширником на кожусі наведені в таблиці 3.7.

95. 95 6. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО КОНСТРУКЦІЙ КОЖУХОТРУБЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ Проектування кожухотрубчастих теплообмінних апаратів включає вибір відповідних конструктивних елементів , котрі забезпечують тепло - гідравлічні характеристики , які задовольняють вимогам міцності та екс - плуатації . Оскільки ідеальне сполучення всіх факторів практично немож - ливе , виникає необхідність у компромісному рішенні . Разом з тим задача проектування сучасних кожухотрубчастих теплообмінних апаратів знач - но полегшується завдяки наявності діючої у хімічному машинобудуванні детально розробленої нормативно - технічної документації з даного пи - тання . 6.1. Загальні конструктивні елементи та розміри трубних пучків , розподільних камер і кришок Із викладеного раніше видно , що багатоходові кожухотрубчасті теп - лообмінні апарати з трубними пучками , що не витягаються з кожуха ( типів Н , К та з розширником на кожусі ), складаються з трубного пучка , розподі - льної камери та кришки , які з ’ єднуються між собою за допомогою фланців , одноходові – з трубного пучка та двох розподільних камер . Апарати з трубними пучками , які витягаються з кожуха ( типів П і У ), крім того ма - ють кожух , причому в апаратах типу У кожух не має від ’ ємної кришки , і до нього приварюється еліпсоїдне днище . Основним типом трубних пучків є трубний пучок із вхідним та ви - хідним патрубками на його протилежних як по довжині , так і по діаметру кінцях . 6.1.1. Товщини стінок кожухів , розподільних камер , кришок і перегородок у розподільних камерах та кришках Товщини стінок кожухів , розподільних камер та кришок визнача - ються розрахунком на міцність за стандартом [14]. При цьому мінімальні товщини їх мають бути не менше наведених у таблиці 6.1 [19]. Це пов ’ язано з тим , що кожухотрубчасті теплообмінні апарати є досить не - безпечними , маючи на увазі гаряче середовище , яке протікає принаймні в одній з порожнин апарата . Товщину перегородок у розподільних камерах та кришках розра - ховують за формулою (7.141) і приймають за таблицею 6.2

104. 104 Конструкція кріплення трубних решіток , яка наведена на рисунку 6.3, д , застосовуються в трубних пучках з приварними встик фланцями . Допускається застосування трубних решіток , виготовлених заодно з фланцями . 6.2.2. Кріплення труб в трубних решітках Аналіз роботи кожухотрубчастих теплообмінних апаратів показує , що від 14 до 25 % відмов відбувається внаслідок порушення герметично - сті з ’ єднання труб з трубними решітками . Із - за недостатнього ресурсу безвідмовної роботи теплообмінних апаратів хімічні та нафтопереробні підприємства несуть значні збитки , тому забезпечення високої якості ву - зла кріплення труб до трубних решіток – одна з найважливіших задач при виготовленні теплообмінних апаратів . Типи з ’ єднань труб з трубними решітками В кожухотрубчастих теплообмінних апаратах застосовують два види з ’ єднань труб з трубними решітками : – вальцьовані ; – комбіновані , які здійснюються зваренням труб з трубними решіт - ками з наступним розвальцюванням . Галузевим стандартом [20] установлено чотири класи точності з ’ єднання труб з трубними решітками , які вибираються залежно від при - значення теплообмінних апаратів відповідно до групи посудин та апара - тів за стандартом [19] ( таблиця 6.5). Позначення типу з ’ єднання складається з позначення типу розваль - цювання та типу зварення ( для комбінованих з ’ єднань ). Для кожного класу точності з ’ єднання труб з трубними решітками галузевим стандартом [20] установлені величини допусків зовнішніх діа - метрів труб і отворів під труби в трубній решітці . Вальцьовані з ’ єднання Найбільш поширеним способом кріплення кінців труб в трубних решітках є розвальцювання . Труби вставляють в отвори в трубній решітці з певним зазором , після чого їх обкочують зсередини спеціальним інстру - ментом , який оснащується роликами – вальцьовкою . При цьому в стінках труби створюються залишкові пластичні деформації , а в трубній решітці – пружні деформації , завдяки чому досягається необхідна міцність та герме - тичність вальцьованого з ’ єднання . Проте при цьому матеріал труб підда - ється наклепу ( зміцнюється з частковою втратою пластичності ), що може призвести до корозійного розтріскування труб .

67. 67 Для усунення байпасних перетоків в міжтрубному простору тепло - обмінників з рідким теплоносієм установлюються протибайпасні пристрої у вигляді штаб 13 або несправжніх труб відповідно до вимог галузевого стандарту [19]. Для полегшення монтажу та демонтажу трубних пучків горизонта - льних апаратів з плаваючою головкою діаметром 800 мм і більше в вирізи в нижніх частинах поперечних перегородок вварюються полоззя 14 . В неру - хомій трубній решітці по зовнішній кільцевій поверхні повинна бути пе - редбачена проточка або рим - болти для витягання трубного пучка з корпуса . В вертикальному апараті типу П має бути передбачений дренаж рі - дини з труб та міжтрубного простору . Висота кришки плаваючої головки двоходового по трубам апарата по - винна бути такою , щоб площа її центрального перерізу перевищувала площу прохідного перерізу труб одного хода не менше ніж в 1,3 рази . Основні розміри трубних пучків теплообмінників типу ТП наведені в таблиці 4.6. Розміщення отворів по вершинам квадратів в трубних решітках і пе - регородках двоходових по трубам апаратів типу ТП наведено на рисунку 4.4 і в таблиці 4.7. Розміщення отворів по вершинам рівнобічних трикутників в трубних решітках і перегородках двоходових по трубам апаратів типу ТП наведено на рисунку 4.5 і в таблиці 4.8. Кріплення труб в трубних решітках здійснюється обваркою з насту - пним розвальцюванням , або розвальцюванням з контрольованим зусиллям розвальцювання за галузевим стандартом [20]. Конструкція та основні розміри полоззів наведені на рисунку 4.6 та в таблиці 4.9. 4.1.2. Конструкції плаваючих головок Відомі різні конструкції плаваючих головок , але на цей час у вітчи - зняному машинобудуванні найтехнологічнішою є конструкція , яка пред - ставлена на рисунку 4.7. Плаваюча головка складається з рухомої трубної решітки 1 , кришки 2 , розрізного кільця 3 , накладок 4, теплообмінних труб 5 , прокладки 6 , шпильок 7 і 8 та гайок 9 . Діаметр трубної решітки має бути декілька меншим ніж внутрішній діаметр кожуха . Практично він повинен дорівнювати діаметру поперечної сегментної перегородки .

105. 105 Таблиця 6.5 Класи точності та типи з ’ єднань труб з трубними решітками Клас точності Призначення теплообмінних апаратів відповідно до групи посудин та апаратів за галузевим стандартом [19] Тип з ’ єднання 1 Апарати 1 групи , які за розрахунковим тиском та температурою відповідають 2 групі З 2 Р 4, З 1 Р 4 1) , Р 4 2) , Р 5 3) 2 а – апарати 1 групи , які за розрахунко - вим тиском та температурою відповіда - ють 3 групі ; б – 2 група З 1 Р 4, З 1 Р 3, З 3 Р 4 4) , Р 4 2) , Р 5 3) 3 а – апарати 1 групи , які за розрахунко - вим тиском та температурою відповіда - ють 4 групі ; б – 3 група Р 4, Р 5, З 1 Р 3, З 1 Р 2, З 3 Р 4 4) , З 1 Р 1 4 а – апарати 4 групи ; б – апарати для роботи під вакуумом Р 2, Р 4, З 1 Р 1, З 3 Р 1 Примітки : 1) 4,6 P ≤ МПа ; 2) Тиск середовища в кожусі 0,8 P ≤ МПа ; C ° ≤ 450 t ; 3) Теж саме , що для середовищ із підвищеною проникаючою здатністю ( водень , гелій , легко займисті рідини ); 4) Для сталей із підвищеною схильністю до створення гарячих тріщин (06 ХН 28 МДТ , 08 Х 22 Н 6 Т та ін .). Зі зменшенням початкового зазору між трубою та отвором в решітці наклеп зменшується . Для забезпечення якісного розвальцювання та мож - ливості заміни пошкоджених труб необхідно , щоб твердість матеріалу трубної решітки перевищувала твердість матеріалу труб . Вальцьоване з ’ єднання повинно бути міцним і герметичним . Міц - ність з ’ єднання оцінюють зусиллям вириву труби з отвору в трубній ре - шітці , герметичність – максимальним тиском середовища , при якому з ’ єднання залишається герметичним . Вальцьовані з ’ єднання застосовують залежно від товщини трубної решітки з одною або двома кільцевими канавками , які підвищують їхню міцність . Вальцьовані з ’ єднання успішно експлуатуються при робочих тис - ках до 12 МПа і температурах до 450 ° С . Разом з тим вони мають ряд вад . Явища повзучості та релаксації при високих температурах порушують герметичність з ’ єднання , у зв ’ язку с чим при робочих температурах по -

126. 126 7. ТА СТІЙКІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ КОЖУХОТРУБЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ 7.1. Загальні відомості У даному розділі наведені норми і методи розрахунку на міцність , жорсткість та стійкість елементів сталевих зварних кожухотрубчастих теп - лообмінних апаратів з нерухомими трубними решітками ( тип Н , рисунок 7.1), температурним ( лінзовим ) компенсатором на кожусі ( тип К , рисунок 7.2), нерухомими трубними решітками та розширником на кожусі ( рисунок 7.3), розширником і температурним ( лінзовим ) компенсатором на кожусі ( рисунок 7.4), плаваючою головкою ( тип П , рисунок 7.5) та U- подібними трубами ( тип У , рисунок 7.6), які виготовляються відповідно до норматив - но - технічних документів [7-12]. При розрахунку слід враховувати всі можливі сполучення тисків у трубному та міжтрубному просторах і температур труб та кожуха , які можуть мати місце при пуску , в робочих умовах і при випробуванні апа - рата , з метою визначення екстремальних значень розрахункових характе - ристик для кожного з елементів апарата . Розрахункові формули , що на - ведені в даному розділі , застосовні при умові , що розрахункова темпе - ратура не перевищує значень , при яких виникає повзучість матеріалів . Якщо немає точних даних , то формули допускається застосовувати при розрахунковій температурі елементів теплообмінних апаратів з вуглеце - вої сталі не вище 380 ° С , з низьколегованої 420 ° С , з аустенітної 525 ° С . 7.2. Загальні вимоги до товщини трубної решітки Товщина трубної решітки назначається конструктивно з наступ - ною перевіркою за розділами 7.2, 7.3, 7.5. Прийнята товщина трубної решітки повинна забезпечувати можли - вість кріплення труб в решітці . Для решіток , у яких кріплення теплообмін - них труб здійснюється розвальцюванням або зваренням з наступним роз - вальцюванням , прийнята товщина решітки повинна забезпечувати міцність та гарантований тиск герметизації вальцьованого з ’ єднання , а також не - жолоблення решітки при розвальцюванні труб . Мінімальна товщина тру - бної решітки , яка прийнята з цих міркувань , складає 20 мм [28]. Для трубної решітки , виповненої заодно з плоским приварним фла - нцем , прийнята товщина решітки має бути не менше товщини фланця . Виконавча товщина трубної решітки p S , мм , має задовольняти умові міцності безтрубної зони

9. 9 1,6 МПа , виповнення за матеріалом М 1, с гладкими теплообмінними тру - бами ( Г ) діаметром 20 мм та довжиною 6 м , двоходовий по трубному прос - тору , кліматичне виповнення ( У ), без деталей для кріплення теплоізоляції : Теплообменник 800 ТНГ -1,6- М 1/20 Г -6-2 ТУ 3612-024-00220302-02. 2.1. Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з нерухомими трубними решітками та температурним компенсатором на кожусі Кожухотрубчасті теплообмінники з нерухомими трубними решітка - ми та апарати з температурним компенсатором на кожусі горизонтальні ( рисунки 2.1, 2.3) і вертикальні ( рисунки 2.2, 2.4) складаються з трубного пучка 1 , розподілювальної камери 2 та кришки 3 ( для багатоходових по трубному простору апаратів ), які з ’ єднуються між собою за допомогою фланців . Апарати обладнуються штуцерами для підведення та відведення робочих середовищ , нарізними пробками або штуцерами для спорожнення трубного та міжтрубного просторів , а також штуцерами - повітряниками , які установлюються в нижніх та верхніх точках відповідних порожнин . Штуцери для введення та виведення середовищ повинні мати відповідні фланці ( на рисунках не показані ). Апарати з температурним компенсатором на кожусі обладнуються лінзовим компенсатором , призначеним для зниження темпе - ратурних напружин , що виникають в трубах та кожусі в робочих умовах . Го - ризонтальні апарати установлюються на сідлових опорах , одна з яких неру - хома , а друга – рухома ( ковзна ) [26]. Вертикальні апарати установлюються на опорних лапах [16]. Основні розміри теплообмінників з нерухомими трубними решітками ( тип ТН ) і температурним компенсатором на кожусі ( тип ТК ), які виготовля - ються за технічними умовами [11], наведені в таблиці 2.1. Для виготовлення окремих вузлів та деталей кожухотрубчастих теп - лообмінників застосовуються різні марки вуглецевих , низьколегованих , ко - розійностійких сталей , двошарові сталі , титан та кольорові метали ( латунні теплообмінні труби ). Вибір матеріалу залежить від розрахункових тисків та температур , а також від корозійних властивостей робочих середовищ у відповідних порожнинах теплообмінників . Матеріали основних вузлів те - плообмінників типів ТН і ТК наведені в таблиці 2.2. При роботе кожухотрубчастих теплообмінників типів ТН і ТК в їхніх елементах виникають температурні напружини , які обумовлені різними те - мпературами і коефіцієнтами лінійного розширення матеріалів труб та ко - жуха , що обмежує галузь їхнього застосування .

45. 45 3.1.1. Конструкції трубних пучків теплообмінників з розширником на кожусі Конструкція трубного пучка двоходового по трубам горизонтального теплообмінника з розширником і компенсатором на кожусі показана на рисун - ку 3.5. Трубний пучок складається з трубних решіток 1 і 2 , приварених до ко - жуха 3 , в котрий вварені розширники 4 та лінзовий компенсатор 5 . Трубний пучок горизонтального апарата установлюється на сідлових опорах 6 і 7 , одна з яких нерухома , друга – рухома ( ковзна ). Трубний пучок вертикального апарата установлюється на опорних лапах [16] Труби кріпляться в трубних решітках обваркою з наступним розва - льцюванням . Конструктивне оформлення отворів під труби та їхні розміри наведені в розділі 6. В кожух трубного пучка в його верхній і нижній части - нах вварені штуцери 8 і 9 для введення та виведення теплообмінного сере - довища міжтрубного простору . В ці штуцери вварені бобишки з внутрі - шньою метричною наріззю , верхня з яких служить повітряником , а нижня призначена для зливу рідини при зупиненні апарата на ремонт та після про - ведення гідравлічних випробувань . Усередині кожуха установлені попере - чні сегментні перегородки 10 , кріплення та ущільнення яких здійснюється за допомогою штаб 11 і косинок 12 . Розширники 4 виконані у вигляді циліндричних обичайок з діамет - ром декілька більшим ніж діаметр кожуха та з ’ єднані з останнім за допомо - гою двох відбортованих під кутом 45° з двох боків конічних переходів . До кожуха апарата під розширниками приварені перфоровані кільцеві відбій - ники 13 таким чином , що між ними та трубними решітками залишаються кільцеві щілини для проходження середовища міжтрубного простору . Вільні кінці циліндричних відбійников виконуються перфорованими . Діаметр та крок розміщення отворів у відбійниках приймаються конструкти - вно , але при цьому повинна виконуватися умова ( ) F 35,0 25,0 S f ⋅ − = , (3.1) де f S – сумарна площа отворів у кільцевому відбійнику , мм 2 ; F – площа прохідного перерізу штуцера на розширнику , мм 2 . Кільцевий зазор між розширником та відбійником визначається за формулою ( ) , D d 24,0 20,0 e ⋅ − = (3.2) де d – умовний діаметр штуцера , мм ; D – внутрішній діаметр кожуха , мм .

82. 82 5.1. Конструкції кожухотрубчастих теплообмінників з U- подібними трубами Кожухотрубчасті теплообмінники з U- подібними трубами горизон - тальні ( рисунок 5.1) складаються з трубного пучка 1 , розподільної камери 2 і кожуха 3 . Апарати снабжаються штуцерами для підведення та відведення ро - бочих середовищ ; штуцерами для спорожнення трубного і міжтрубного просторів , а також штуцерами - повітряниками , які установлюються в ниж - ніх та верхніх точках відповідних порожнин . Апарати установлюються на сідлових опорах , одна з яких нерухома , а друга – рухома ( ковзна ) [26]. Апарати типу У , внутрішній діаметр кожуха яких складає 800 мм і більше , обладнуються пристроями , котрі полегшують монтаж та демон - таж трубного пучка . Основні розміри теплообмінників с U- подібними трубами наведені в таблиці 5.1. Матеріали для виготовлення теплообмінників с U- подібними тру - бами наведені в таблиці 5.2. Граничний розрахунковий тиск для кожухотрубчастих теплооб - мінних апаратів типу У наведено в таблиці 4.3. Маси теплообмінників с U- подібними трубами наведені в таблиці 5.3. 5.1.1. Конструкції трубних пучків теплообмінників типу ТУ Трубний пучок горизонтального двоходового теплообмінника с U- подібними трубами ( рисунок 5.2) складається з трубної решітки 1 із закрі - пленими в ній за допомогою розвальцювання або зварення з наступним розвальцюванням теплообмінними трубами 2 . Спосіб кріплення труб в трубних решітках , конструкції отворів під труби та їх розміри наведені в розділі 6 . До труб в місці установки штуцера для введення середовища в міжтрубний простір за допомогою спеціальних шпильок 3 и гайок 4 крі - питься відбійна пластина 5 , призначена для запобігання ерозії теплообмін - них труб . Усередині корпуса установлені поперечні сегментні перегородки 6 , кріплення яких здійснюється за допомогою стяжок 7 і 8 , дистанційних розпірних труб 9 та гайок 10 . Конструкція кріплення поперечних перегоро - док аналогічна конструкції кріплення їх в апаратах типів ТН і ТК . Для усунення байпасних перетоків рідини у міжтрубному просторі теплообмінників із рідким теплоносієм установлюються протибайпасні пристрої у вигляди штаб 11 відповідно до вимог галузевого стандарту [19]. Для полегшення монтажу та демонтажу трубних пучків горизон - тальних апаратів діаметром 800 мм и більше в вирізи в нижніх частинах поперечних перегородок вварюються полоззя 12 .

4. 4 6.2.6 Опори горизонтальних і вертикальних кожухотрубчастих теп - лообмінних апаратів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.2.7 Конструкції лінзових компенсаторів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 6.3 Конструкції розподільних камер і кришок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.4 Вимоги до виготовлення основних вузлів і деталей кожухотрубчас - тих теплообмінних апаратів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.4.1 Підготовка труб і отворів під труби в трубних решітках . . . . . . 121 6.4.2 Шорсткість поверхонь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.4.3 Розвальцювання труб в трубних решітках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.4.4 Зварення труб з трубною решіткою . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 6.4.5 Контроль та випробування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 6.5 Вимоги до матеріалів , які застосовуються для виготовлення труб і трубних решіток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 7 РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ , ЖОРСТКІСТЬ ТА СТІЙКІСТЬ ЕЛЕМЕН - ТІВ КОЖУХОТРУБЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ . . . . . . . . . . 125 7.1 Загальні відомості . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 7.2 Загальні вимоги до товщини трубної решітки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 7.3 Розрахунок на міцність , жорсткість та стійкість елементів апаратів з нерухомими трубними решітками , компенсатором та розширником на кожусі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 7.3.1 Визначення допоміжних величин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 7.3.2 Визначення зусиль в елементах апаратів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 7.3.3 Визначення напружин в елементах апаратів . . . . . . . . . . . . . . . . 143 7.3.4 Розрахунок трубних решіток на міцність та жорсткість . . . . . . 146 7.3.5 Розрахунок кожуха на міцність та стійкість . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.3.6 Розрахунок труб на міцність та стійкість . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 7.3.7 Розрахунок кріплення труб в трубній решітці . . . . . . . . . . . . . . 150 7.4 Розрахунок лінзового компенсатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7. 7.4.1 Умови застосування розрахункових формул . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7. 7.4.2 Визначення допоміжних величин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7. 7.4.3 Розрахунок компенсатора на міцність . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 7. 7.4.4 Розрахунок жорсткості компенсатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 7. 7.4.5 Розрахунок компенсатора на малоциклову втомленість . . . . . . . 153 7..5 Розрахунок на міцність та жорсткість елементів теплообмінних апа - ратів з плаваючою головкою та U- подібними трубами . . . . . . . . . . . . . 155 7. 7.5.1 Визначення товщини трубної решітки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 7. 7.5.2 Розрахунок на міцність плаваючої головки . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 7.6 Визначення товщини перегородки між ходами по трубному простору . . . 159 Додаток А – Конструкція та основні розміри лінзових компенсаторів . . . . . . 161 Додаток Б – Технічна характеристика лінзових компенсаторів . . . . . . . . . . . . 162 Додаток В – Розрахунок на міцність , жорсткість та стійкість кожухо т - рубчастого теплообмінника з розширником і компенсат о - ром на кожусі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

106. 106 над 450 ° С для сталевих труб слід застосовувати комбіновані з ’ єднання . Основні типи розвальцювання , які застосовуються у вальцьова - них і комбінованих з ’ єднаннях труб із трубними решітками , показані на рисунку 6.4. Розвальцювання типу Р 1 ( рисунок 6.4, а ) застосовується лише для комбінованих з ’ єднань труби з трубною решіткою при її товщині 20 S p ≥ мм . При цьому розвальцювання захищає зварний шов від корозій - ної дії середовища , запобігаючи щільову корозію , а також значно знижує можливість виникнення у зварних швах втомних пошкоджень , які виника - ють внаслідок вібрації труб при проходженні пульсуючого потоку середо - вища або від інших можливих перемінних навантажень . Розвальцювання типу Р 2 ( рисунок 6.4, б ) застосовується як для валь - цьованих , так і для комбінованих з ’ єднань труби з трубною решіткою при її товщині 24 S 20 p < ≤ . Розвальцювання типу Р 4 ( рисунок 6.4, г ) застосо - вується як для вальцьованих , так і для комбінованих з ’ єднань труби з тру - бною решіткою при її товщині 24 S p ≥ мм . Розвальцювання типу Р 3 ( рисунок 6.4, в ) застосовується лише для комбінованих з ’ єднань труб з трубними решітками . Труби із закалюваль - них сталей (1 Х 13, 15 ХМ та ін .) після зварення розвальцьовують на від - стань 10 мм від зварного шва розвальцювальним інструментом з ролика - ми , округленими з двох боків . Відстань 10 мм змірюється від вершини зварного шва до начала конічної частини ролика ( рисунок 6.4, в ). У цьому випадку в трубній решітці нарізається лише одна кільцева канавка . Розвальцювання типу Р 5 ( рисунок 6.4, д ) застосовується лише для вальцьованих з ’ єднань труби з трубною решіткою при її товщині 20 H ≥ мм для середовищ із підвищеною проникаючою здатністю ( гази , легко займисті рідини ). Вальцьовані з ’ єднання менш трудомісткі у виготовленні та більш ремонтоздатні порівняно з комбінованими , тому їм слід віддавати пере - вагу при інших рівних умовах . Довжина l розвальцювання всіх типів наведена в таблиці 6.6. Дов - жина l розвальцювання типу Р 3 наведена на рисунку 6.4, в . У вальцьованих з ’ єднаннях труби повинні виступати над поверх - нею трубної решітки не менше ніж на 2 мм . Допустиме відхилення вели - чини вильоту труб не повинно бути більше плюс 3 мм . Довжина розвальцювання l з ’ єднань усіх типів крім типу Р 3, визна - чається відстанню від лицевої площини трубної решітки до кінця коніч - ної частини ролика розвальцювального інструмента ( рисунок 6.5).

24. 24 Трубний пучок вертикального апарата установлюється на опорних ла - пах . Розташування отворів в сідлових опорах та опорних лапах під фундаме - нтні болти наведено в розділі 6. В кожух трубного пучка в його верхній та нижній частинах вварені штуцери 10 і 11 для введення та виведення робочого середовища . В ці шту - цери вварені бобишки з внутрішньою метричною наріззю , верхня з котрих служить повітряником , а нижня призначена для зливу рідини при зупиненні апарата на ремонт та після проведення гідравлічних випробувань . До корпуса апарата в місці установки штуцера для введення робочого середовища при - варена відбійна пластина 12 , призначена для запобігання ерозії теплообмін - них труб . Вона виготовляється з листової сталі товщиною 2-4 мм і приварю - ється відігнутими краями до внутрішньої поверхні кожуха , як показано на рисунку 6.10. Усередині корпуса установлені поперечні перегородки з сегме - нтним вирізом 13 , які призначені с одного боку для багатократного прохо - дження середовища міжтрубного простору поперек трубного пучка , а з дру - гого – для запобігання випинання ( втрати стійкості ) труб у випадку виник - нення в них стискувальних зусиль . Краї вирізів у перегородках розташову - ють перпендикулярно площині , яка проходить через осі штуцерів . Крайні пе - регородки у трубному пучку установлюють таким чином , щоб вирізаний сек - тор у перегородці розташовувався з протилежного боку від штуцера для вве - дення або виведення середовища в міжтрубний простір . Відстань між пере - городками приймається рівною ( ) . D 62,0 44,0 − Число перегородок повинно бути парним . Кріплення перегородок здійснюється за допомогою стяжок , дистан - ційних розпірних труб , гайок та контргайок ( детальніше це питання розгля - дається у розділі 6). Стяжки вгвинчуються в сліпі нарізні отвори в трубній решітці 1 , або вставляються по посадці з зазором в сліпі отвори , розташовані по периметру трубного пучка в решітці , і приварюються до неї . Мінімальні розміри та кількість стяжок , а також деякі інші деталі конструкції кожухот - рубчастих теплообмінних апаратів детальніше наведені в розділі 6. При конструюванні необхідно прагнути забезпечувати технологічно обґрунтовані мінімальні зазори між трубами і отворами в перегородках , а також між перегородками та внутрішньою поверхнею кожуха . Для усунення байпасних перетоків у міжтрубному просторі теплооб - мінників з рідким середовищем установлюються протибайпасні пристрої у ви - гляді штаб відповідно до вимог галузевого стандарту [19]. Штаби вставляють - ся в пази в поперечних перегородках і приварюються до них . Кількість штаб та розміри їхнього поперечного перерізу наведені в розділі 6. З метою забезпечення повного проварення замикаючого зварного стикового шва кожуха передбачається підкладне кільце 14 .

Виды

  • 226 Всего просмотров
  • 190 Вебсайт просмотры
  • 36 Втроенные просмотры

Действия

  • 0 Социальные закладки
  • 0 Лайки
  • 0 Дизлайки
  • 0 Комментарии

Поделиться счетчик

  • 0 Facebook
  • 0 Twitter
  • 0 LinkedIn
  • 0 Google+

Встроить 1

  • 1 www.yandex.ru