Навантаження, що діють у кожухотрубных теплообмінниках

Якщо труби й кожух не будуть зв'язані між собою, то між ними повинен утворитися зазор , де а_т, а_к — коефіцієнти лінійного розширення відповідно труб і кожуха, °З^-1; t — температура труб; t — температура кожуха, °С.

У дійсності корпус і трубки між собою зв'язані. Оскільки цілісність конструкції не повинна порушуватися, трубки будуть стислі на 6_Т, а корпус розтягнуть на б_к і тоді дотримується рівність

Зусилля стиску трубок дорівнює зусиллю розтягання кожуха Q_T = Q_К= Q

За законом Туку, , де Е_т і Е_{к -}модулі пружності матеріалів труби й кожуха, F_K і F_T— площі поперечного переріза труб і корпуса, мм².

(1)=(2)

Підставляючи значення в (43), одержимо

У трубах і в кожухах температурні напруги

Діюче на одну трубу зусилля q = Q/n, де п - число труб. Залежно від розподілу температур це зусилля може бути стискаючої або що розтягує.

Коли труби й кожух виконані з однакового" матеріалу, останні формули спрощуються:

Площа перетину труб

де d_н, d_В — зовнішній і внутрішній діаметри труб, мм; п — числа труб.

. Площа перетину корпуса F_K = D_cps, де D_cp — середній діаметр кожуха, мм; s — товщина стінки кожуха, мм.

При наявності на кожусі лінзового компенсатора температурні напруги визначають у такий спосіб
, де

коефіцієнт, що визначає гнучкість компенсатора, мм/Н; — відношення діаметра апарата до діаметра компенсатора; а_{1 -}коефіцієнт, що залежить від (табл. 11); D — діаметр апарата, мм; Е — модуль пружності матеріалу; s — товщина стінки лінзи, мм.

В випадку установки лінзи (43) приймає вид

Буквою z позначене число лінз на кожусі апарата. Підставляючи значення й в (46), одержуємо

З розрахунку на тиск мінімальна товщина стінки компенсатора обчислюється по наступних формулах (із двох значень приймається найбільше):

де О_л — зовнішній діаметр компенсатора (лінзи); р_ГИДР — тиск гідравлічного випробування; _т — границя текучості при робочій температурі; - коефіцієнт, обумовлена по табл. 11. Необхідно також перевіряти напруги в компенсаторі від' деформації:

Зусилля, що розтягує корпус і труби,

Де — тиску в межтрубном і трубному просторах, МПа; D — внутрішній діаметр кожуха, мм; d_a і d_n — зовнішній і внутрішній діаметри труб відповідно, мм; п — число труб.

Якщо не брати до уваги деформацію вигину трубних ґрат, уважаючи її досить, твердої, то в корпусі й трубках напруги розтягання

Зусилля, що розтягує одну трубу за умови рівномірного розподілу навантаження,

 

У теплообмінниках із плаваючою голівкою й U-Образні зусилля, що діють на одну трубку, від тиску в трубному просторі

— зусилля стискаюче.

На нерухливі трубні ґрати цих теплообмінників діють зусилля , де р-р— тиск у трубному або межтрубном просторі (вибирають найбільшу величину).

 

Товщину стінки приймають по найбільшому із двох значень:

де =(t-dн)/t — коефіцієнт ослаблення ґрати отворами; t — крок трубок; d — зовнішній діаметр трубок; k₁ =0,55 0,6 — коефіцієнт;

— відношення твердості труб до твердості кожуха; s — товщина стінки кожуха; £_т і Е_к — модулі пружності матеріалу трубок і • корпуса відповідно.

 

Товщина трубних ґрат теплообмінника із плаваючою голівкою й U-Образними трубками

визначають зусилля, що доводиться на одиницю довжини периметра трубки:

де сумарна сила, що діє на найбільш навантажений. Питоме зусилля не повинне перевищувати 4 Н/мм при розвальцьовуванні отворі з канавками й з отбортовкой конусів.

Зварене з'єднання розраховується на зріз:

де - катет звареного шва, мм; з - збільшення на корозію, мм; — коефіцієнт міцності звареного шва.

Інші елементи теплообмінника (кришки, фланці й до) розраховують по загальноприйнятих формулах.

7. Інші типи теплообмінних апаратів.

Змієвикові теплообмінники.

 

 

 

 

 

 

У сорочці із вм'ятинами товщина стінки апарата (мм)

де р_а — тиск в апарату, МПа; р_р — тиск у сорочці, МПа; D — діаметр апарата, мм; t — крок вм'ятин, мм.

 

 

Випарні апарати

Випарні апарати призначені для концентрування розчину шляхом випару частини розчинника. Як правило, выпарке в спеціалізованих випарних апаратах піддаються водяні розчини. Випарні апарати звичайно входять до складу багатокорпусних випарних установок, у яких пара, що утвориться при кипінні розчину в першому корпусі, надходить на обігрів другого й т.д.

 

 

 

 

 

 

Приклад. Зробити розрахунок кожухотрубчатого теплообмінника з нерухливими трубними ґратами. Довжина труб 1=5 м; число труб п=121 шт; діаметр кожуха.0 = 400 мм; розмір трубок 25x2 (зовнішній діаметр й_и = 25 мм; товщина стінки 2 мм); крок між трубками /=32 мм; тиск у трубному просторі р_т = 1,6 МПа, у межтрубном р_м = 0,6 МПа; температура кожуха t=. =90° С; температура трубок /_т=_150°С; товщина кожуха s=4 мм,

 

 

Ємнісні апарати

1. Конструкції ємнісних апаратів

2. Основні положення розрахунку стінки на міцність

3. Визначення міцності стінки для горизонтальних ємнісних апаратів