4.2 Подбор штуцера (вход продукта в кожух теплообменного аппарата)

Присоединение трубной арматуры к аппарату, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или вводных труб, которые могут быть разъемными и неразъемными. По условию ремонтопригодности применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера). Неразъемные соединения (на сварке) применяются при блочной компоновке аппаратов в кожухе, заполненном тепловой изоляцией, где длительное время не требуется осмотра соединения.

Стальные фланцевые штуцера стандартизированы и представляют собой трубки из труб с приваренными к ним фланцами или кованные заодно с фланцами. В зависимости от толщины стенок патрубки бывают тонкостенные и толстостенные, что вызывается необходимостью укрепления отверстия в стенке аппарата патрубком с разной толщиной его стенки.

Конструкция штуцера зависит от Р_y и Д_у , где Р_у – условное давление,

Д_у – условный диаметр. Условное давление выбирается по данным таблицы Б.1 приложения Б в зависимости от температуры среды и наибольшего рабочего давления, затем по условному давлению Р_у и условному диаметру Д_у выбирается тип штуцера.

Условный диаметр штуцеров в теплообменном аппарате можно определить по объемному расходу жидкой фазы по формуле

, (4.1)

где V- объемный расход паровой или жидкой фазы, м³/с;

скорость движения паровой или жидкой фазы, м/с.

Скорость движения = 1 м/с.

Общий расход газосырьевой смеси теплообменного аппарата =3,2 кг/с. Плотность газосырьевой смеси= 605,05кг/ м³. Отсюда объемный расход равен

м³/с.

Определим диаметр штуцера

.

Величина условного прохода штуцера по ГОСТ =200 мм.

Условное давление Р_y = 4 МПа.

Таким образом, выбираем штуцер с фланцем стальным приварным в стык D_у=200 мм на Р_у=4 МПа, типа 2 исполнения 1,с длиной патрубка 180 мм, фланец из стали Ст3сп5, патрубок из С3сп5: Штуцер 200-4-2-1-180-Ст3сп5 АТК 24.218.06-90

4.2.1 Подбор и обоснование выбора типа фланцевого соединения.

В химических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественного круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра. Фланцевые соединения стандартизированы для труб и трубной арматуры и отдельно для аппаратов.

Рисунок 4.1 – Конструкция штуцера с приварным встык фланцем

Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы – при ,и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000; приварные встык фланцы – при,и. В связи с указанными условиями выбираем приварные встык фланцы. Размеры приведены в таблице 4.6

Таблица 4.6 – Параметры фланцевого соединения типа «гладкие»

Py, МПа	Размеры, мм										Число отверстий z
	Dy	D	D1	D2	d1	b	h4	h	d
2,5	200	360	310	278	202	27	75	3	26	12

Условное обозначение стального плоского приварного встык фланца с D_у = 200 мм на P_у = 2,5 МПа: Фланец 1-200-2,5 Ст3сп5 ГОСТ 12821-80

Выбираем конструкцию и материал прокладки по рекомендациям по выбору прокладок, ОСТ 26-373-78.

Выбираем прокладку плоскую, которая рассчитана на Р_у > 2,5 МПа, и температуры от –200 до 300.

Материал прокладок − паронит ПОН ГОСТ 481-80.

Прокладка устанавливается между уплотненными поверхностями и позволяет обеспечивать герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов.

Прокладка должна отвечать следующим основным требованиям: при сжатии с возможно малым давлением заполнять все микронеровности уплотнительных поверхностей сохранять герметичность соединения при упругих перемещениях элементов фланцевого соединения (для этого материал прокладки должен обладать упругими свойствами); сохранять герметичность соединения при его длительной эксплуатации в условиях воздействия коррозионных сред при высоких и низких температурах; материал прокладки не должен быть дефицитным.

В качестве крепежных элементов применяем болты, так как Р_у< 4МПа и температура t < 300 ⁰С. Для отверстия диаметром d = 26 мм подбираем болты и гайки к ним М24, в количестве 12 штук. Чтобы предотвратить срыв резьбы болтов, для них необходимо материал выбирать прочнее, чем у гаек, поэтому болты из стали 35Х, а для гаек – стали 25.