Типовые элементы конструкции кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

Основными элементами кожухотрубчатых аппаратов являются кожух, трубы, трубные решетки, распределительные камеры и линзовые компенсаторы.

Кожухи обычно состоят из отдельных цилиндрических обечаек, сваренных между собой встык (см. гл. 6), образующих корпус и ограничивающих снаружи межтрубное пространство в аппарате.

Рис. 17.3. Конструкции соединения трубных решеток с ко­жухом: а, б — бесфланцевых решеток с фланцевым ко­жухом; в—д — фланцевых решеток с бесфланцевым кожу­хом; е, ж — бесфланцевых решеток с бесфланцевым кожу­хом

С торцов кожух закрыт приваренными к нему двумя плоскими трубными решетками (в аппаратах типов Н и К) или одной решеткой и эллиптическим днищем (в аппаратах типов П и У). Конструкции соединения трубных решеток с кожухом показаны на рис. 17.3, а отдельные узлы кожухотрубчатых аппара­тов — на рис. 17.4.

Концы теплообменных труб в трубных решетках закрепляются на разваль­цовке, сварке или на развальцовке в сочетании со сваркой. Конструкции соеди­нений труб с диаметрами dT = 16-^25 мм показаны на рис. 17.5. Рекомендуемыми являются соединения труб на сварке с подвальцовкой, трубы других размеров

Рис. 17.4. Конструкции отдельных узлов кожухотрубчатых теплообменных аппаратов: я, б—узел плавающей головки; в—узел сальникового штуцера плавающей головки; г — узел крепления поперечных перегородок; 3 — узел уплотнения перегородки в распределительной камере; е — узел козырька-отра­жателя входного штуцера межтрубного пространства;

1 — трубная решетка плавающей головки; 2 — крышка плавающей головки; 3 — трубы; 4 — прокладка; 5 — шпилька с гайкой; 6 — свободный фланец; 7 — болт с гайкой; 8 — выходной патрубок; 9 — фланец на резьбе; 10 — корпус сальника; 11 — грунд-букса сальника; 12 — сальниковая набивка; 13. 14 — шпильки с гайкой; 15 —-поперечные перегородки; 16 — стяжной стержень с гайкой; 17 — распорная труба; 18 — перегородка; 19 — козырек-отражатель; 20 — входной штуцер; 21 — ребра для крепления козырька-!

отражателя

Рис. 17.5. Конструкции соединений труб dT = 16-ь 25 мм в трубных решет­ках: а — с развальцовкой в двух канавках; б — то же в решетках из двух­слойной стали; в — с обваркой; г—ж — с обваркой и подвальцовкой

могут соединяться другими способами. Размещение концов труб в решетке про­изводится согласно ГОСТ 15118—79.

Теплообменные трубы в кожухе аппаратов типа У размещаются U-образ- ными петлями в вертикальной плоскости с растворами петель, соответствующими закрепляемым концам труб в решетках; каждая петля может выполняться цель­ной из одной трубы или состоять из двух прямых участков, соединенных между собой сваркой встык 180°-ным коленом; прямые участки каждой петли рекомен­дуется делать с уклоном 2 : 100 (верхний участок — вниз, ннжннй — вверх) от трубной решетки.

Распределительные камеры представляют собой крышки, ограничивающие корпус аппарата по трубному пространству с обоих торцов (в аппаратах типов Н и К) или с одного торца (в аппаратах типов У и П; второй распределительной камерой в последних является плавающая головка), в которых соответствую­щими перегородками среда, находящаяся в трубном пространстве, направляется только в определенные трубы одного из ходов. При необходимости чистки вну­тренней поверхности труб распределительные камеры выполняют отъемными на фланцах, в противном случае — сварными.

В горизонтальных кожухотрубчатых испарителях с паровым простран­ством (см. рис. 17.2) трубчатую часть выполняют в виде одного или нескольких отъемных (для возможности чистки) пучков с плавающей головкой или U-образ - ными трубами. Для таких аппаратов при диаметре межтрубного пространства DM >■ 2400 мм кожух выполняют с двумя эллиптическими днищами, а при Du < ^ 1600 мм одно днище выполняют односторонним коническим (со стороны труб­ной решетки), а другое — эллиптическим.

В горизонтальных аппаратах типов П и У для облегчения вставления и извлечения трубных пучков в кожухе предусматривают две продольные направ-

Рис. 17.6. Конструкции гибких элементов линзовых компенса­торов: а — линза; б — полулинза; в — многолинзовый элемент

ляющие, по которым трубный пучок скользит, опираясь на них своими пере­городками.

В аппаратах типов НД, П и У для улучшения теплопередачи в межтруб­ном пространстве предусматривают поперечные круглые с диаметрально чере­дующимися в них сегментными срезами перегородки, диаметр которых на 3— 5 мм менее внутреннего диаметра кожуха и которые устанавливают на равном расстоянии друг от друга (150—600 мм в зависимости от диаметра перегородки). Эти перегородки, обеспечивая движение среды в межтрубном пространстве по­перек труб, служат для последних одновременно и промежуточными опорами.

В межтрубных пространствах теплообменных аппаратов всех типов перед отверстиями подводящих среду штуцеров предусматривают круглые козырьки - отражатели (см. рис. 17.4, е) из листа диаметром 7)л > Dy (где Dy — диаметр штуцера) на расстоянии около 0,2 Dy от отверстия для предотвращения повреж­дения прилегающих труб от механического воздействия на них поступающего потока жидкости или газа и эрозии. Проходное сечение в штуцерах распреде­лительных камер не должно превышать проходное сечение труб одного хода.

Минимальная толщина перегородок sn (см. рис. 17.4, г) в зависимости от D:

О, мм........................... < 400 500—600 800—1000 >1200

Sn, мм............................ 6 10 12 14

Диаметр стяжек для перегородок принимают (см. рис. 17.4, a): d= 12 мм при D «: 600 мм; d = 16 мм при D > 800 мм; минимальное количество стяжек: 2С = 6 при D <: 1000 мм; гс = 8 при D = 1200 мм; zc = 10 при D > 1400 мм. Минимальное расстояние между перегородками /п = 0,2Z). Минимальный радиус загиба U-образных труб /?гат = 4dT.

Глубина крышки плавающей головки двухходового по трубам аппарата должна быть такой, чтобы площадь ее центрального сечения была бы не менее 1,3 от проходного сечения труб одного хода, а одноходового аппарата—не менее 1/3 от внутреннего диаметра штуцера на крышке.

Применяемые в аппаратах типов К и «труба в трубе* линзовые компенсаторы стандартизованы для давления ру < 2,5 МПа и температуры от —70 до ~Ь700 °С (рис. 17.6, табл. 17.6). Линзу (тип 1) и многолинзовый элемент (тип 3) изго­товляют из обечаек (сварных из листа) накаткой, формованием жидкостью и другими способами, а полулинзу (тип 2) — из листа штамповкой (из одного или нескольких частей в зависимости от размеров). Компенсатор может состоять из одной или нескольких линз (практически до пяти) типа 1 или 2, сваренных между собой встык, или из одного гибкого элемента типа 3.

Компенсаторы приваривают к кожуху теплообменного аппарата и трубо­проводам с предварительным растяжением или сжатием (в зависимости от условий работы) для увеличения (в два раза) его компенсирующей способности.

V

МПа

°У

R

LK

L для компен­саторов с числом линз

1

2

3

4

400—600

Dy+12

0,25

700—1400

Dy-Иб

3

104

104

205

306

407

1600—5000

Dy+ 20

DH+250

22

400—600

Dy+8

0,6

700—1400

Dy+16

4

106

106

209

312

415

1600—3600

Dy+20

400—600

Dy+!2

700-1400

Dy+16

3

72

72

141

210

279

1,0

1600—1800

Dy-j-20

2000—3000

Dy+24

DH+150

4

14

74

74

145

216

287

400—600

Dy+8

1,6

700—1400

1600—1800

Dy+16

Dy+20

4

74

74

145

216

287

2000—2200

Dy+24

400—500

Dy+12

2,5

500—600

Dy+16

DH+100

3

10

51

102

148

240 *

700—800

Dy+20

Примечание. Номинальные (условные) диаметры Dу компенсаторов

см. в табл. 17.7. <

Примеры условного обозначения: линза (тнп 1) для сварки с обечайкой на Dy = 800 мм, ру ■= 1,6 МПа из стали марки 09Г2С: Линза 800-16-09Г2С ОСТ 26-01-1505 — 76-, то же для полулинзы (тип 2):

Полулинза 800-16-09Г2С ОСТ 26-01-1505 — 76 то же для гибкого элемента с числом линз 3:

Гибкий элемент 800-16-09Г2С ОСТ 26-01-1505—76.

* Для компенсатора с пятью элементами.

При установке линзовых компенсаторов на горизонтальных аппаратах в ниж­ней части каждой линзы должны быть приварены дренажные трубы (14X3X50) с заглушками в виде колпачковых гаек (М14) для слива воды после гидроиспыта­ния аппарата (трубопровода).

В табл. 17.7 приведены технические характеристики (жесткость Cq и рас­порное усилие от внутреннего давления Ср), в табл. 17.8 — пределы применения, а в табл. 17.9 т - компенсирующая способность одной линзы Дл стандартных линзовых компенсаторов.

Полная компенсирующая способность компенсатора из нескольких линз

Дк = 2 Длгл. (17.1)

Если компенсатор применяется для компенсации перемещения Д/< Дл, то соответствующая ему жесткость

CQ = С<?Ді/Ал

Марки

стали

Темпера­

тура

среды,

°С

Р, МПа, при ру, МПа

0,25

0,6

1.0

. 1,6

2,5

100

0,25

0,6

1,00

1,60

2,5

200

0,24

0,56

0,94

1,50

2,4

250

0,22

0,54

0,90

1,40

2,2

ВСтЗсп4;

300

0,20

0,48

0,80

1,30

2,0

20; 20К;

350

0,18

0,44

0,72

1,15

1,8

16ГС; 09Г2С

400

0,16

0,38

0,64

1,00

1,6

425

0,12

0,32

0,54

0,85

1,2

450

0,10

0,25

0,42

0,68

1,0

475

0,08

0,20

0,32

0,52

0,8

100

0,25

0,60

1,00

1,60

2,5

200

0,23

0,55

0,92

1,50

2,3

250

0,22

0,54

0,90

1,40

2,2

300

0,21

0,51

0,86

1,35

2,1

350

0,20

0,50

0,82

1,30

2,0

08Х22Н6Т;

400

0,20

0,48

0,80

1,25

2,0

08X21Н6М2Т;

425

0,20

0,47

0,78

1,25

2,0

12Х18Н10Т;

450

0,19

0,46

0,76

1,20

1,9

10X17H13M3T

475

0,19

0,45

0,75

1,20

1,9

500

0,18

0,44

0,74

1,20

1,8

540

0,18

0,44

0,72

1,15

1,8

570

0,16

0,38

0,64

1,00

1,6

600

0,12

0,29

0,48

0,78

1,2

610

0,11

0,27

0,44

0,70

1,1

100

0,25

0,60

1,00

1,60

2,50

200

0,22

0,53

0,88

1,40

2,20

250

0,20

0,50

0,84

1,30

2,00

300

0,19

0,46

0,76

1,20

1,90

350

0,18

0,42

0,70

1,10

1,80

08Х18Н10Т;

400

0,16

0,40

0,66

1,05

1,65

08Х17Н15МЗТ;

425

0,16

0,40

0,66

1,00

1,60

06ХН28МДТ

450

0,16

0,40

0,64

1,00

1,60

475

0,16

0,38

0,64

1,00

1,60

500

0,16

0,38

0,62

1,00

1,55

540

0,15

0,36

0,60

0,96

1,50

570

0,13

0,32

0,54

0,85

1,30

600

0,11

0,26

0,44

0,70

1,10

100

0,25

0,66

1,00

1,60

2,5

200

0,23

0,55

0,92

1,50

2,3

10Х17Н13М2Т

300

0,21

0,51

0,86

1,35

2,1

350

0,20

0,50

0,82

1,30

2,0

400

0,20

0,48

0,80

1,25

2,0

450

0,19

0,46

0,76

1,20

1,9

Если компенсатор применяется для рабочего давления р, отличного от но­минального (условного) ру> то распорное усилие от действия давления на гибкий элемент

Ср = Срр/ру. (17.3)

Число линз в компенсаторе в зависимости от требуемого перемещения Дн (при предварительном сжатии или растяжении)

(17.4)

367

Комментарии закрыты.