Инженерный анализ несущей способности и ресурса трубчатых элементов конструкций при нестационарном термомеханическом нагружении, страница 5

Конструкция получается очень простой и расход металла посравнению в другими конструкциями этого же типа – наименьшим.При необходимости чистки межтрубного пространства и для того чтобыизготовить кожух из углеродистой стали, конструкция теплообменников издорогих металлов, например аустенитной стали, делается разборной.Для уменьшения числа соединений каждую секцию теплообменникасоставляют из U-образных элементов. Фланцы концов внутренней Uобразной трубы каждой секции должны быть съемными. Уплотнение состороны съемного фланца достигается сальником, одновременно служащимдля компенсации температурных удлинений.Основные параметры и размеры теплообменников «труба в трубе»регламентированы ОСТ 2602-2033-80.Аппараты типа «труба в трубе» могут быть разборными инеразборными, одно-, двух- и многопоточными.

Они делятся на аппаратыжесткой конструкции, полужесткой с линзовым компенсатором, ссальниками на одном или обоих концах труб. Внутренние трубы могут иметьпродольные ребра или поперечную винтовую накладку.Основные параметры неразборных и разборных однопоточных идвухпоточных теплообменников типа «труба в трубе»:Диаметры теплообменных труб бывают от 25 мм (толщина3 мм) до 159 мм (толщина 4,5 мм.);Диаметр труб кожуха от 57 мм (толщина для условногодавления не выше 1,6 МПа – 4 мм) до 219 (толщина для условногодавления не выше 1,6 МПа – 6 мм);Число теплообменных труб от 1 до 4;Предельные условные давления теплоносителей 1,6 и 4,0МПа;Температура от –40 до +450 °С;Поверхность теплообмена от 0,12 до 9 м2.28Теплообменники «труба в трубе» весьма пригодны для конструированияподогревателей из кремнистого чугуна, керамики, стекла и тому подобныхматериалов.Недостатки теплообменников «труба в трубе» состоят в большомрасходе металла на 1 м2 теплообменной поверхности по сравнению сдругими типами теплообменников.

Эти недостатки вполне компенсируютсявысоким теплосъемом с каждого метра поверхности и уменьшениемтребуемой поверхности теплообмена.Теплообменники «труба в трубе» особенно пригодны для малых исредних расходов теплоносителей.1.1.3 Трубчатые выпарные аппараты [20]Трубчатые выпарные аппараты применяются для выпариванияразличных растворов. Существует пять основных типов трубчатых выпарныхаппаратов (рисунки 1.6-1.12). Они отличаются конструкцией и принципомдействия.Выпарныеаппаратыиотдельныеэлементывыполняютпреимущественно из углеродистой, двухслойной и других сталей, а именноВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3гпс, 06ХМ28МДТ, 20К, 0912С, 0ГС1, 16ГС,08Х18Г8Н2Т, 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т идвухслойных сталей с плакирующим слоем 08Х13, 12Х18Н10Т,10Х17Н13М2Т.Размеры труб греющих камер выпарных аппаратов представлены втаблице 1.1.Необходимость установки линзовых компенсаторов на кожухе греющейкамеры определяют при рабочем проектировании в зависимости отконкретного материала, из которого изготовлен аппарат, и разноститемператур стенок греющих трубок и кожуха.В таблице 1.2 приведены установленные пределы давлений, по которымпроизведены расчеты на прочность.29Толщина стенок узлов выпарных аппаратов рассчитана для работы притемпературе до 200˚С.

При температуре стенки 200-250˚С допускаемыерабочие давления приведены в таблице 1.3.Таблица 1.1 - Размеры труб и греющих камер выпарных аппаратовТипДлина труб,Диаметр и толщина стенокИсполнениеаппаратаммтруб, ммА3; 44; 525  238  2Б4; 55, 725  238  2II-4; 538  2IIIА, Б4; 525  2IV, V-5; 738  2V-7; 958  2,5IТаблица 1.2 - Избыточное расчетное давлениеДавление избыточное расчетное,кГ/см2Тип аппаратаI, А; I, Б; IIIII, А; III, Б; IVVДиаметр греющей камеры до1200ммДиаметр греющей камеры более1200ммВ греющей камереВ сепараторе3; 6; 10-0,92; 1; 3; 63; 6-0,92; 1; 3; 63; 6; 10-0,92; 1; 3; 63; 6-0,92; 1; 3; 630Таблица 1.3 - Допускаемое наибольшее рабочее давлениеРр,кГ/см213610Допускаемое наибольшее рабочее давление, кГ/см2 притемпературе, ˚Сдо 200до 25013610-0,922,75,59,2На рисунке 1.6 представлен аппарат типа I исполнение А – аппаратвыпарной с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой икипением раствора в трубках.Рекомендуемая область применения – для выпаривания растворов, необразующих осадка на поверхности нагрева.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с отбойником ибрызгоотделителем и циркуляционной трубы с нижней камерой.Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный вцилиндрическую обечайку.

Верхние и нижние концы труб завальцованы втрубные решетки, приваренные к торцам обечайки. Диаметр греющейкамеры Dк может быть от 325 до 2000 мм.Аппарат рассчитан на непрерывную и периодическую работу.31Рисунок 1.5 - Выпарной аппарат тип I. Исполнение А.А – вход греющего пара; Б – выход вторичного пара; В – выход конденсата;Г – вход раствора; Д – выход раствора; Е – сдувка неконденсирующихсягазов; Ж – вход воды для промывки; З – вход воды для промывки и опрессовкимежтрубного пространства; И – выход воздуха; К – смотровое окно; Л –отбор проб; М – указатель уровня конденсата; Ш – люк в сепараторе; Ю –люк в греющей камере; О – для манометра; П – для термометра; Р – слив изаппарата; С – слив их межтрубного пространств32На рисунке 1.7 представлен аппарат типа I исполнение Б – Аппаратвыпарной с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой ивынесенной зоной кипения.Рекомендуемая область применения – для выпаривания растворов,образующих растворимый осадок, удаляемый при промывке.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с трубой вскипания,отбойником и брызгоотделителем и циркуляционной трубы с нижней камерой.33Рисунок 1.6 - Выпарной аппарат тип I.

Исполнение Б.А – вход греющего пара; Б – выход вторичного пара; В – выход конденсата;Г – вход раствора; Д – выход раствора; Е – сдувка неконденсирующихсягазов; Ж – вход воды для промывки; З – вход воды для промывки и опрессовкимежтрубного пространства; И – выход воздуха; К – смотровое окно; Л –отбор проб; М – указатель уровня конденсата; Ш – люк в сепараторе; Ю –люк в греющей камере; О – для манометра; П – для термометра; Р – слив изаппарата; С – слив их межтрубного пространств34В аппаратах этого исполнения кипение раствора происходит не вгреющих трубах, а в трубе вскипания, установленной внутри сепаратора надгреющей камерой. Кипение в трубах предотвращается за счетгидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания.

Высотатрубы вскипания условно принята равной 2 м. Действительную рабочуювысоту определяют в каждом конкретном случае в зависимости от давленияв сепараторе и концентрации раствора. Диаметр греющей камеры Dк можетбыть от 400 до 2000 мм.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.На рисунке 1.8 представлен аппарат типа II – Аппарат выпарной сестественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипениемраствора в трубках.Рекомендуемая область применения – для выпаривания пенящихсярастворов, с незначительным образованием нерастворимого осадка наповерхности нагрева, удаляемого механическим способом.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с брызгоотделителем пциркуляционной трубы.Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный вцилиндрическую обечайку. Верхние и нижние концы труб завальцованы втрубные решетки, приваренные к торцам обечайки.

Диаметр греющей камерыDк может быть от 400 до 2000 мм.Конструкцией аппарата предусмотрена механическая очистка внутреннейповерхности греющих трубок.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.На рисунке 1.9 представлен аппарат типа III исполнение А – Аппаратвыпарной с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой икипением раствора в трубках.Рекомендуемая область применения – для выпаривания очень вязкихрастворов и растворов, не образующих осадка на поверхности нагрева.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с отбойником ибрызгоотделителем, циркуляционного насоса с электроприводом ициркуляционной трубы с соединительным коленом.35Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный вцилиндрическую обечайку. Верхние и нижние концы труб завальцованы втрубные решетки, приваренные к торцам обечайки.

Диаметр греющейкамеры Dк может быть от 400 до 2000 мм.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.На рисунке 1.10 представлен аппарат типа III исполнение Б – Аппаратвыпарной с естественной принудительной циркуляцией, соосной греющейкамерой и вынесенной зоной кипения.Рекомендуемая область применения – для выпаривания вязкихрастворов, образующих растворимый осадок на поверхности нагрева,удаляемый при промывке.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с трубой вскипания,отбойником и брызгоотделителем, циркуляционного насоса с электроприводом и циркуляционной трубы с соединительным коленом.В аппаратах этого исполнения кипение раствора происходитнепосредственно в трубе вскипания, установленной над греющей камерой.Кипение в трубах предотвращается за счет гидростатического давлениястолба жидкости в трубе вскипания.