3.4 Разработка эскиза теплообменного аппарата

Эскиз колонного аппарата изображен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Эскиз теплообменного аппарата

Основными элементами кожухотрубчатых аппаратов являются кожух, трубы, трубные решетки, распределительные камеры и плавающая головка.

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

С торцов кожух закрыт приваренными к нему двумя плоскими трубными решетками (в аппаратах типов Н и К) или одной решеткой и эллиптическим днищем.

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 [8].

В аппаратах типов Н, К, П и У для улучшения теплопередачи в межтруб­ном пространстве предусматривают поперечные круглые с диаметрально чере­дующимися в них сегментными срезами перегородки, диаметр которых на 0,01D_у 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. Толщина минимальная перегородки выбирается в зависимости от внутреннего диаметра аппарата. Для диаметра 600 мм толщина перегородки равна 6 мм [8].

Поперечные перегородки в меж­трубном пространстве разме­щают на таком расстоянии друг от друга, чтобы живое сечение продоль­ного потока в сегментном вырезе перегородки было равно живому се­чению поперечного потока у края пе­регородки [4].

Обычно трубы соединяют с трубной решеткой на развальцовке рисунок 9. Развальцовочное соединение должно обеспечить необходимые, прочность и плотность. Прочность соединения оценивают усилием вырывания трубы из гнезда, плотность давлением среды, до которого сохраняется герметичность [5].

При развальцовке конец трубы обычно выступает на 2—5 мм из гнезда. Это повышает прочность и плотность соединения.

Для обеспечения качественной развальцовки и возможности смены труб при ремонте решетки изготовляют из материала боль­шей твердости, чем трубы. При этом форма гнезда в решетке при развальцовке не изменяется.

Рисунок 9 - Вариант развальцовочного соединения при небольшой толщине решетки

Диаметр отверстия определяется допусками на размеры труб и отклонениями при изготовлении отверстий. В качественном развальцовочном соединении зазор между трубой и отверстием должен быть минимальным. Например, для труб диаметром 25 мм отверстия обычно выполняют диаметром 25,4^+0,1 мм [5].

3.5 Сводная таблица по результатам расчетов теплообменного аппарата

Результаты расчета теплообменного аппарата представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчета теплообменного аппарата

Наименование показателя	Величина
Площадь теплообмена, м2	92,3
Межтрубное пространство: - рабочее давление, МПа - рассчетное давление, МПа - расчетная температура стенки, ºС	2,5 2,5 100
Трубное пространство: - рабочее давление, МПа - рассчетное давление, МПа - расчетная температура стенки, ºС	2,5 2,5 100
Характеристика теплообменника: - поверхность теплообмена, м2 - число ходов - внутренний диаметр, мм	92,3 4 600
- длинна трубок, мм - количество трубок, шт - наружный диаметр трубок, мм - шаг трубной решетки, мм - площадь сечения межтрубного пространства, м2 - площадь сечения трубного пространства, м2	6000 253 25 32 0,0159 0,042
ωтр, м/с	0,12
ωм.тр, м/с	0,033
Коэффициент теплопередачи К	285
Коэффициент теплопередачи Кут	282,6
Reтр	5002
Reм.тр	1824
Prтр	7,07
Prм.тр	8,17
Nuтр	76,4
Nuм.тр	44
α1тр	1070
α2м.тр	399
Исполнение	М1

Выводы

По результатам расчета принят горизонтальный теплообменник с плавающей головкой типа 600ТП. При этом обеспечивается расчетный запас поверхности теплообмена (около 5%).

4 Механический раздел

4.1 Выбор конструктивных параметров

Результаты выбора конструктивных и расчетных параметров представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты выбора конструктивных и расчетных параметров теплообменного аппарата

Наименование параметра	Выбранный параметр
Давление условное, МПа - в трубном пространстве - в межтрубном пространстве	Ру тр = 2,5, Ру мтр = 2,5
Шаг расположения труб в трубных решетках, номинальный, мм	t = 32
Исполнение по материалу	Материал: - кожуха ВСт3сп5, -распределительной камеры и крышки ВСт3сп5, - теплообменных труб Сталь 10
Форма, диаметр поперечных перегородок, (зазор между перегородками и кожухом). Число перегородок. Расстояние между перегородками.	- Форма перегородок – сегментные, - зазор между перегородками и кожухом - 6мм, - диаметр поперечных перегородок 394мм, - число перегородок – 16, - расстояние между перегородками 310мм,
Толщина перегородок	D = 600 мм, S п = 6 мм
Диаметр и количество стяжек для перегородок	d = 12 мм Zс = 6
Отбойник	D1 = 200мм, D = 260 мм, b = 110 мм
Размеры плавающей головки, мм	Дв = 600, Д1 = 591, Д3 = 568
Маркировка ТОА	600ТПГ-2,5-М1-0/25Г-6-4-У-И