Инженерный анализ несущей способности и ресурса трубчатых элементов конструкций при нестационарном термомеханическом нагружении, страница 6

Условно высота трубы вскипанияпринята равной 2 м. Действительную рабочую высоту трубы определяют вкаждом конкретном случае в зависимости от давления в сепараторе, полезнойразности температур и концентрации раствора. Диаметр греющей камеры Dкможет быть от 400 до 2000 мм.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.36Рисунок 1.7 - Выпарной аппарат тип II. 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 пространств37Рисунок 1.8 - Выпарной аппарат тип III.

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 пространств38Рисунок 1.9 - Выпарной аппарат тип III.

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 пространствНа рисунке 1.11 представлен аппарат типа IV – Аппарат выпарной спринудительной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и зонойкипения39Рекомендуемая область применения – для выпаривания вязкихрастворов, образующих на поверхности нагрева нерастворимый осадок,удаляемого механическим способом.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с брызгоотделителем,циркуляционного насоса с электроприводом и циркуляционной трубы.Рисунок 1.10 - Выпарной аппарат тип IV.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 пространств40Рисунок 1.11 - Выпарной аппарат тип V.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 пространств41Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный вцилиндрическую обечайку.

Верхние и нижние концы труб завальцованы втрубные решетки, приваренные к торцам обечайки. В верхней частигреющая камера соединена с сепаратором посредством колена.В аппаратах этого типа кипение раствора происходит не в трубахгреющей камеры, а в трубе вскипания при выходе раствора в сепаратор.Кипение в трубах предотвращается за счет гидростатического давлениястолба жидкости в трубе вскипания. Условно высота трубы вскипания принята равной 2 м. Действительную рабочую высоту трубы вскипанияопределяют в каждом конкретном случае в зависимости от давления всепараторе и концентрации раствора.

Диаметр греющей камеры Dк можетбыть от 400 до 2000 мм.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.Конструкция аппарата предусматривает механическую чисткувнутренней поверхности греющих трубок.На рисунке 1.12 представлен аппарат типа V – Аппарат выпарнойпленочные с восходящей пленкой и соосной греющей камерой.Рекомендуемая область применения – для выпаривания пенящихся итермостабильных растворов, не образующих осадка на поверхности нагрева.Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с отбойником ибрызгоотделителем и нижней камеры.Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный вцилиндрическую обечайку. Верхние и нижние концы труб завальцованы атрубные решетки, приваренные к торцам обечайки.

Диаметр греющейкамеры Dк может быть от 600 до 3000 мм.Несмотря на большую высоту труб греющей камеры, потери полезнойразности температур за счет гидростатического столба невелики и их можноне учитывать при расчете аппарата.Аппарат рассчитан на непрерывную работу.1.1.4 Рекуператоры для промышленных печей [51]Рекуператоры для промышленных печей устанавливают для возврата впечь части тепла, содержащегося в дымовых газах, подогревом в42рекуператорах воздуха, используемого для горения топлива, а такжеподогревом горючего газа. Подогрев воздуха не только обеспечиваетэкономию топлива, но и повышает температуру продуктов сгорания топлива,что способствует ускорению процессов нагрева металла в печах и расширяетвозможности применения низкокалорийных топлив.Чугунно-стальные рекуператоры-термоблокиЧугунно-стальные рекуператоры, называемые также термоблокамипредназначаются преимущественно для маленьких печей, где наблюдаетсясильное выбивание пламени из рабочего пространства, а другие типырекуператоров в этих условиях неустойчивы.Обычно термоблоки представляют собой пучок труб, залитых(бронированных) чугуном, в котором система труб для прохождения воздухаи система труб или отверстия для прохождения дымовых газов расположеныво взаимно перпендикулярных направлениях.

Такая конструкцияобеспечивает надежное разъединение дымовых газов и нагреваемой среды,что дает возможность подогревать в термоблоке также и газ.Небольшой монолитный термоблок обычно изготовляют следующимобразом. Заготовляют трубы диаметром 1/2" или 3/4" для воздушной системыи 1" или 1¼" для дымовой системы. Затем из листовой стали толщиной 4 - 6мм сваривают стенки каркаса, которые образуют прямоугольную коробку.Стенки имеют отверстия, в которые вставляются трубки указанных вышедиаметров.

В полученном каркасе - «скелете» (рисунок 1.13) пространствомежду трубками, ограниченное стенками, заливают чугуном. Образуетсямонолитный блок: в нем два торцовых стальных листа служат одновременнофланцами, к которым присоединяют воздухопроводные коробки.43Рисунок 1.12 - Каркас термоблокаУстановка термоблока описанного типа показана на рисунке 1.15.Термоблок устанавливают на специальной раме из профильной стали,крепящейся к каркасу печи. Дымовые газы отбираются из печи черезбоковые отверстия у рабочего окна и далее по вертикальным дымовымканалам поступают в термоблок.Иногда, чтобы упростить изготовление термоблока, каркас («скелет»)делают не из стальных листов и трубок, а изготовляют цельную чугуннуюотливку, в которой есть только одна система труб - пучок параллельных трубдля воздуха.

Для прохождения дымовых газов в отливке служат каналы щели, оси которых перпендикулярны осям воздушных трубок. Дымовые отверстия делают обычно прямоугольной вытянутой формы с размерами (всечении) короткой стороны прямоугольника 25-30 мм и длиной 80-100 мм. Вкачестве примера на рисунке 1.14 показан такой термоблок (конструкцииЦНИИТМАШа). Этот термоблок устанавливают на печах так же, как иописанный выше (рисунок 1.15).Оба рассмотренных выше монолитных рекуператора-термоблокапредназначены для подогрева воздуха для оборудования сравнительнонебольших печей.

Для повышения мощности термоблоков необходимоувеличение их размеров, что связано с большими трудностями в технологииих отливки. Кроме того, монолитный термоблок является одно-ходовым (повоздуху и дыму) рекуператором и поэтому при температуре дымовых газов44перед ним 900-1000° С и при нормальных перепадах давления обеспечиваетподогрев воздуха до температуры не выше 200-250° С.Рисунок 1.13 - Монолитный рекуператор-термоблок конструкцииЦНИИТМАШаРисунок 1.14 - Установка термоблока на типовой камерной нагревательнойпечи (Теплопроект)Для того чтобы подогревать воздух в больших количествах, а такжеиметь возможность делать двух- и многоходовые термоблоки,45сконструированы «сборные» термоблоки, собираемые из отдельныхэлементов, каждый из которых представляет собой пучок параллельныхстальных трубок, залитых в чугун.Рисунок 1.15 - Элемент сборного термоблока конструкции ТеплопроектаНа рисунке 1.16 показан элемент сборного термоблока конструкцииТеплопроекта, который также состоит из пучка стальных трубок диаметром1/2", залитых чугуном.

Каналы для прохода дымовых газов имеют размеры95  30 мм. Трубки данного элемента прямые, варенные по торцам его встальные дырчатые плиты размером 136  540 мм. Поверхность нагрева состороны дымовых газов равна 2,7 м2, со стороны воздуха 2,15 м2.Рекуператоры из гладких стальных трубРекуператоры из гладких стальных труб весьма разнообразны поконструктивному оформлению. В таких рекуператорах воздух (или газ)может идти внутри труб, а дымовые газы снаружи, и наоборот. Трубы спомощью сварки или вальцовки крепят к трубным доскам коробок излистовой стали, служащих для подвода и отвода воздуха.

Трубы длярекуператоров применяют обычные цельнотянутые с внутренним диаметромот 15 до 100 мм и толщиной стенки 2-5 мм. Как исключение, в отдельныхслучаях (для подогрева воздуха) применяют водогазопроводные трубы.Так как рекуператоры из гладких труб обычно бывают цельносварными,в условиях эксплуатации они весьма газоплотны и являются наиболееподходящими для подогрева газа. Для подогрева воздуха рекуператоры изгладких труб применяют в основном только на крупных нагревательных46печах, где нецелесообразно устанавливать термоблоки из-за их чрезвычайнойгромоздкости.На рисунке 1.17 показана простая конструкция рекуператора с горизонтально расположенными гладкими стальными трубами.