Рассчитать на прочность основные элементы вертикального кожухотрубного теплообменника с линзовым компенсатором

Таким образом, в любом случае принимаем Z’=1.
Определим основные характеристики и размеры рассматриваемого компенсатора.
Предварительно находим по графику рис. 26.3 значения коэффициентов К1, К2, К3 для
К=0.073; K1=0.27; K2=0.47
Номинальная расчетная толщина стенки линзы:



С учетом прибавки на коррозию и округления размера примем S=6 мм.


Реакция компенсатора:



Распор от давления среды в линзах:



Деформация линзы:



Деформация корпуса и труб от действия реакции компенсатора:





Деформация труб и корпуса от действия сил Р+Рр:





Деформация компенсатора:


Сравнивая полученные значения, принимаем, что толщина компенсатора будет равной 5 мм.
7. Расчет трубной решетки






Трубки 20х2х2000 мм.
Условие устойчивости труб при осевом сжатии, исходя из усредненной нагрузки на них от давления в трубном пространстве:



где z = 8 шт. – количество труб;
dн = 20 мм - наружный диаметр трубки;
dв = 16 мм – внутренний диаметр трубки;
φ – коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при осевом сжатии.


где L=2000 мм – расстояние между тарелками;

- радиус инерции поперечного сечения трубы;



Тогда φ=0.1.

- допускаемое напряжение на сжатие для материала труб.



- устойчивость обеспечена.

Определим среднее арифметическое сторон треугольника в решетке, образованного центрами трех смежных труб:

l = 1.18*t, где t – шаг разметки трубок:

t = 1.3*dн = 1.3*0.020 = 0.0325м.

Тогда l=1.18*0.0325 = 0.0384 м.

Номинальная расчетная высота решетки определяется:



В данном случае высота решетки должна быть принята, исходя из условия надежности и конструктивных соображений. Принимаем h = 5мм.
Наиболее рациональным способом размещения трубок в трубной решетке является по вершинам треугольников, при котором при одном и том же шаге между трубками на решетке помещается максимальное количество трубок.

8.Укрепление отверстий


Для расчета принято (ориентировочно):

l1 = 150 мм;
l2 = 20 мм;
l = 100 мм;
S1 = 9 мм;

Cs = Cs1 = Cs2 = 2.4 мм.

Наибольший диаметр отверстия, не требующий укрепления:



Принимаем d = 300 мм, который надо укреплять.
Расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки:



Расчетная длина внешней и внутренней частей штуцера:



Ширина зоны укрепления в обечайке:



где Dp = D = 600 мм – расчетный диаметр обечайки аппарата.
Расчетная ширина зоны укрепления отверстия в стенке обечайки:



Условие укрепления отверстия:



где χ1 = χ2 = χ3 = 1, т.к. принимаем, что штуцер и приварное кольцо выполнены из одного материала, что и обечайка.
d0p – расчетный диаметр:



S1p – расчетная толщина штуцера:



34(6-0.81-2.5)*1 + 100*6*1 + 7(6-2.5-2.5)*1 + 9(8-4.4-2.5) 0.5(305-30)*4.4

780>385.

Проверка укрепления:

FFоб,

где F – площадь вырезанного отверстия:



Fоб - площадь оболочки, участвующая в укреплении:



- длина окружности по среднему радиусу;

73024.625<226080 мм2 – условие выполняется.

Список литературы

Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию: Учеб. пос. / Под ред. Ю.И.Дитнерского М.:Химия, 1991
ГОСТ 14249 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
ГОСТ 24755 Cосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий.
Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. М.: Химия, 1989
Лащинский А.А., Толчинский Я.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник, М.:Химия, 1988
Справочник по теплообменникам, М.Химия, 1982. 328 с.

где sр – расчетная толщина стенки обечайки, мм; с – сумма увеличений до расчетной толщины стенки, мм.
где с1 – увеличение для компенсации коррозии и эрозии, мм; с2 и с3 – увеличение для компенсации минусового допуска и технологическая прибавка соответственно (согласно требований ГОСТ 14249-89 учитываются в случае, когда их суммарное значение превышает 5% номинальной толщины листа), мм.
где П – коррозионная проницаемость материала, мм/год; ( – срок службы аппарата, лет.
где а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца, зависит от dб и от типа уплотнительной поверхности. Для шестигранных гаек и для М20 а = 40 мм.
где b = 20 мм – ширина прокладки (справочная величина)
где Рпр = 20 МПа – минимальное давление обжатия прокладки
где Fk, FТ – соответственно, площади поперечного сечения стенки корпуса и трубок.
Он определяется по графику рис. 15.9. Лащинский А.А., Толчинский Я.Р. “Основы конструирования и расчета химической аппаратуры”. Справочник.













8




Кожухотрубный теплообменник