Сборка трубчатой теплообменной аппаратуры

К трубчатым аппаратам относятся различные конструкции теп­лообменников. Теплообменную аппаратуру широко применяют в установках по переработке химических продуктов: в трубча­тых нефтяных печах, реакторах, ректификационных и абсорбцион­ных установках, гиперсорберах, выпарных и кристаллизационных аппаратах.

По конструктивным признакам все трубчатые аппараты можно разделить на четыре основных группы:

а) кожухотрубные теплообменники;

б) теплообменники со змеевиками;

в) витые теплообменники;

г) блочные теплообменники и реакторы.

Основной частью трубчатых теплообменников является трубчатка, состоящая из пучка труб, ограниченного трубными решетками или коллекторами. Остальные детали и узлы теплообменников — обе­чайки, днища, крышки, фланцы, штуцеры и т. п. — конструктивно ничем не отличаются от деталей аппаратов емкостного типа и в боль­шинстве случаев могут быть подобраны по нормалям.

Трубы, применяемые для изготовления трубчаток, а также для элементов трубопроводов, предназначенных для соединения отдельных аппаратов между собой, изготовляют как из металлических, так и из неметаллических материалов. Все металлические трубы по способу изготовления делятся на две основные группы:

а) трубы со швом (сварные), изготовляемые из горячекатаных полос или лент путем их свертывания и соединения в стык или внахлестку с последующим образованием сварного шва;

б) бесшовные трубы, изготовляемые из заготовки круглого сече­ния с предварительной прошивкой отверстия по оси заготовки. Из полученной гильзы протягиванием образовывают цельнокатаные или цельнотянутые трубы.

Для аппаратов, работающих под давлением, как правило, при­меняют бесшовные трубы.

Способы изготовления стальных труб, их размеры, допустимость отклонений и другие параметры указаны в ГОСТе 9567-60.

Кроме стальных труб, в химическом аппаратостроении широко используют медные, латунные и алюминиевые трубы, обладающие хорошей теплопроводностью, а также трубы из графита, пропитан­ного уплотняющим веществом. Ценность графита состоит в его исклю­чительно высокой теплопроводности и химической стойкости.

Перед сборкой графитовые трубы необходимо пропитывать формальдегидной смолой, обладающей способностью при про­греве до 40° С заполнять поры. После пропитывания графитовые трубы подвергают термической обработке, при которой смола, попавшая в поры, отвердевает и делает графит непроницаемым.

На основе графита выпускают специальный материал АТМ-1 (антифрикционный теплопроводный материал).

Изготовление кожухотрубных теплообменников. Наибольшее рас­пространение в промышленности получили теплообменные аппараты с трубчатками, изготовленными из прямых труб, так называемые кожухотрубные теп­лообменники (фиг. 154).

Кожухотрубные теплообменники могут быть одноходовыми и многоходовыми. Они могут быть установлены как в вертикаль­ном, так и в горизонтальном положении.

По нормалям НИИХИММАШа устано- влено 12 диаметров кожухотрубных annaратов и 12 длин труб для них. Для теп­лообменников, изготовляемых из углеро­дистой или кислотостойкой стали, реко­мендуется использовать трубы, имеющие наружный диаметр 25, 38 и

57 мм,. Узкая номенклатура труб позволяет значительно уменьшить складские запасы и ограни­чить количество необходимого инструмента для их обработки.

Фиг. 154. Конструктивная схема кожухотрубного тепло­обменника:

/ — крышка; 2 — верхняя ре­ шетка; 3 — трубки; 4 —кожух; 5 — штуцера; 6 — нижняя

решетка; 7 — фланец; 8 — шту­цер.

Очень важную роль играет также нор­мализация трубных решеток. Отверстия на решетках размещают либо по пери­метрам правильных шестиугольников, либо по концентрическим окружностям. Рас­стояние между осями труб (шаг) прини­мают равным 1,25—1,3 наружного диаметра трубы. Ограниченная номенклатура труб позволяет нормализовать размер шага, что в свою очередь дает возможность приме­нять для сверления трубных решеток уни­версальные кондукторы. В тех случаях, когда разность между температурой нагре­вания кожуха и пучка труб превышает 50° С, необходимо учитывать появление температурных деформаций. Для предот­вращения чрезмерных напряжений в конструкциях устанавливают линзовые компенсаторы или так называемые «плавающие головки» с сальником на корпусе или на штуцере.

Сборка трубчаток. Наиболее трудоемкой операцией при изготов­лении кожухотрубных теплообменников является сборка трубчаток. Сборку, как правило, производят в специальных приспособлениях (фиг. 155), которые строго фиксируют положение трубных решеток. Если трубчатка состоит из большого числа труб, во время сборки приспособление устанавливают вертикально, при малом числе труб — горизонтально. При вертикальном положении трубчатки соосность противолежащих отверстий в трубных решетках проверяют отвесом. Под нижнюю решетку на расстоянии, равном длине выступающих из решетки концов труб, подкладывают плоскую плиту. Этим обеспе­чивают ровное расположение труб над поверхностью нижней решетки. Набор трубок ведут от центра к периферии.

В тех случаях, когда конструкция теплообменника предусматри­вает соединение трубных решеток с кожухом до установки трубок,

Фиг. 155. Приспособление для сборки трубчатки кожухотрубного теплообмен­ника.

сборка усложняется вследствие ввода трубок во вторую решетку из внутренней полости аппарата. Набор трубок таких теплообмен­ников производят в горизонтальном положении с применением пред­варительно установленных шомполов (фиг. 156).

Для правильного распределения длинных, тонких труб между трубными решетками устанавливают поперечные перегородки. Уста­новку поперечных перегородок производят до набора трубок.

Вместо перегородок могут быть использованы кольцевые про­кладки (фиг. 157), которые устанавливают и крепят на трубках по концентрическим окружностям по мере набора трубчаток.

Трубы в трубных решетках крепят развальцовкой, сваркой или пайкой.

Крепление труб в трубных решетках развальцовкой. Развальцов­кой называют процесс крепления труб в отверстиях трубных реше­ток за счет пластических деформаций стенок, возникающих в резуль­тате давления, создаваемого со стороны внутренней поверхности труб.

Технологический процесс развальцовки состоит из подготовки труб и отверстий решеток под развальцовку, установки труб и их крепления в решетках.

Концы труб, предназначенных для развальцовки, подвергают отжигу, обрезают с торца, снимают заусенцы и зачищают внешнюю поверхность до металлического блеска на длине, равной 2—2,5 толщинам трубной решетки. Обрезку и зачистку целесообразнее всего проводить на токарных или револьверных станках. Для обдирки поверхностей применяют простое приспособление (фиг. 158), позво­ляющее быстро и безопасно очищать концы труб во время их вращения.

Фиг. 158. Приспособление для зачистки концов труб

/ — ручки; 2 — шлифовальный полукруг,

3 — ремень.

Очень важным условием для качественной разваль­цовки является правильный выбор размеров отверстий в трубных решетках. При назначении диаметра отвер­стий исходят из необходи­мости создания между трубой и стенкой отверстия зазора,

обеспечивающего свободную установку труб. Однако максимальный допустимый зазор (исходя из прочности и плотности соединения) должен быть равен для труб

 25 мм 0,8 мм;

 38 мм 0,9 мм;

 57 мм 1 мм.

Фиг 159. Соединения на развальцовке

а — в аппаратах низкого давления; б — в аппаратах высокого давления.

Трубные решетки могут иметь либо глад­кие отверстия, либо отверстия с кольцевыми канавками (фиг. 159). Кольцевые канавки

улучшают герметич­ность и прочность сое­динения.

Развальцовку труб производят специальным инструментом —вальцовкой. Вальцовка (фиг. 160) представляет собой корпус-

обойму 1, в которую вставляют конические ролики 3. Внутрь обоймы вводят конус 4. Для ограничения хода на обойму надевают упор­ные шайбы 2.

Принцип действия вальцовок состоит в том, что конусу придают медленное поступательное движение в глубь трубы, при этом он раздвигает ролики. Одновременно с продольной подачей конусу

Фиг. 161. Бортовочная вальцовка.

/ — трубка, 2 — конус, 3 — обойма; 4 — ролики для развальцовки; 5 — ролик для бортовки; 6 — кольцо; 7 — упор­ная шайба, 8 — винт

сообщают вращательное движение, которое благодаря трению пере­дается на ролики. Ролики в свою очередь в процессе обкатки давят на трубу, расширяют ее и прижимают к стенке отверстий. Рабочую длину роликов рассчитывают исходя из длины выступающего конца трубы и толщины трубной решетки. Кроме того, предусматривают развальцовку небольшого участка (до 5 мм) в сторону внутренней части трубчатки.

В некоторых случаях крепление на развальцовке дополняют разбор­товкой. Такое соединение осущест­вляют специальными бортовочными вальцовками (фиг. 161), имеющими дополнительную группу роликов.

Развальцовка может быть ручной или машинной. При механизирован­ной развальцовке применяют пере­носные пневматические или электри­ческие машинки с реверсивным ходом. Наиболее производительными явля­ются машинные вальцовки с инди­видуальным электроприводом. На фиг. 162 показана одна из конструк­ций машинных вальцовок (предло­жение инж. Козуля И. Г., Уралхиммаш).

При машинной развальцовке реко­мендуется применять самоподающие вальцовки, отличающиеся от обыч­ных тем, что у них оси роликов сме­щены на 3—4° относительно цент­ральной оси конуса (фиг. 163).

При вращении конуса ролики самоподающей вальцовки втяги­вают конус в глубь отверстия при одновременном увеличении соб­ственного диаметра вращения.

Развальцовка труб должна заканчиваться при достижении задан­ной степени развальцовки.

Степень развальцовки ∆ рассчитывается по формуле

где d^`_вн — внутренний диаметр трубы после развальцовки;

d_вн — внутренний диаметр трубы до развальцовки;

d — наружный диаметр трубы до развальцовки;

d₀ —диаметр отверстия в трубной решете.

Практически степень развальцовки должна быть равной 0,7— 1,6%.

Недовальцовка (∆<0,7%) не обеспечивает полной герметичности соединения.

Перевальцовка (∆< 1,6%) приводит к растрескиванию трубы или кромок отверстия. Недовальцовка легко исправима, так как может быть устранена дополнительной развальцовкой. Переваль­цовка часто приводит к неисправимому браку и поэтому наиболее опасна. Для предотвращения перевальцовки созданы механизмы, обеспечивающие прекращение развальцовки при достижении пре­дельных давлений (фиг. 164) или предельных размеров развальцовки. В случае необходимости допускается дополнительная приварка раз­вальцованных труб к трубным решеткам.

Приварка труб к трубным решеткам. Приварку труб производят электросваркой с применением угольных или металлических электро­дов с качественными покрытиями.

Сварку металлическими электродами осуществляют в вертикаль­ном положении теплообменника с образованием углового шва, катет которого равен высоте выступа трубки над решеткой.

Сварку угольными электродами производят в горизонтальном положении, при этом расплавляется выступающий конец трубки и происходит ее сварка с плоскостью трубной решетки.

Для уменьшения коробления трубных решеток сварку реко­мендуется вести по диагоналям, начиная от центра к краю решетки, выбирая при этом при каждом следующем проходе перпендикулярно расположенные диагонали. Непровары, свищи и другие дефекты при приварке труб не допускаются.

Все швы после сварки должны быть зачищены от наплывов, брызг и окалины.

Зачистку производят с помощью пневматических зубил и шлифо­вальных кругов, установленных в пневматических машинах.

Для проверки отсутствия внутри труб сварочных пробок произ­водят их шомполовку или продувку сжатым воздухом.

Трубы, предназначенные для соединения с трубной решеткой способами сварки, должны выступать над поверхностью решеток на 2,5—3 мм. Этот припуск необходим для расплавления концов труб при сварке и образования качественного сварного шва. Зазор между трубами и стенками отверстий не должен превышать 0,75 мм по диаметру.

Пайка труб в трубных решетках. В тех случаях, когда трубчатка состоит из большого числа труб с малым диаметром (до 12—16 мм), наилучшим способом соединения является пайка.

Перед пайкой мягкими припоями концы труб и отверстия в труб­ных решетках должны быть тщательно облужены. Наиболее эконо­мичным способом лужения является гальваническое покрытие, однако оно обладает меньшей химической стойкостью и худшими адгезионными свойствами, чем покрытие, получаемое при горячем лужении.

В аппаратостроительной промышленности широко применяется способ непосредственного нанесения пруткового припоя на разогре­тую поверхность или способ окунания в ванну. В первом случае в процессе лужения расплавленный припой растекается по поверх­ности труб. Для получения равномерной толщины слоя, поверхно­сти, вручную протирают ветошью или суконкой.

Расплавленный припой

Фиг. 165. Ванны для лужения внутренних поверхностей труб

поворотный механизм, 2 — ванна, 3 — труба, 4 — зажимное устройство, 5 — инжектор,

6 — вентиль

При лужении в ваннах поверхность расплавленного припоя покрывают слоем флюса, а поверхности труб — предохранительными растворами. Отверстия в крупных решетках целесообразно лудить в печах, в которых решетки разодевают до температуры плавления припоя, а затем посыпают мелким порошком, состоящим из нашатыря и оловянно-свинцового сплава. Такой метод лужения обеспечивает экономию дорогостоящего припоя при достаточно хорошем качестве лужения.

В некоторых случаях техническими условиями предусматривается лужение внутренних поверхностей труб. На фиг. 165 показано приспособление, с помощью которого можно осуществить качествен­ное лужение внутренних поверхностей. Как видно из фигуры, трубки в процессе лужения погружают в ванны, в которых через них после­довательно прогоняют кислоту, чистую воду и раствор хлористого цинка.

При последней операции трубку погружают в ванну с расплавлен­ным оловянно-свинцовым припоем, заполняют ее внутреннюю поверх­ность, а затем с помощью подогретого до температуры 250—300° сжатого воздуха производят продувку. Указанный способ обеспе­чивает высококачественное и равномерное покрытие слоем припоя внутренних труднодоступных по­верхностей.

Пайку мягкими припоями про­изводят при горизонтальном поло­жении решетки с помощью газо­вых горелок. Припой, используе­мый для пайки, должен плавиться не от пламени горелки, а при соп­рикосновении с горячим участком решетки. Толщину наплавляемого слоя не следует делать более 2—3 мм, так как прочность и гер­метичность соединения достига­ются за счет затекания припоя в зазор между стенкой трубки и отверстием решетки.

Фиг. 166 Пайка трубок в трубных решетках с подогревом в печи:

/ — горелка; 2 — спираль; 3 — конден­сатор, 4 — печь, 5 — крышка

После пайки поверхность реше­ток должна быть очищена от окис­лов и следов флюса, а все трубки проверены на проходимость шомполовкой или продувкой сжатым воздухом.

Пайку решеток крупногабарит­ных теплообменников производят в печах.

При пайке в закрытых печах с защитной средой предварительно собранные изделия устанавливают внутри печи. Изделие нагревают до температуры плавления припоя, при этом припой смачивает свободную от окислов поверхность металла и затекает в зазоры благодаря явлению капиллярности. Для обеспечения хорошего каче­ства пайки даже при наличии защитной атмосферы следует приме­нять флюс. Флюс не нужен лишь при пайке стальных изделий медью.

Места соединений обкладывают заготовками припоя, имеющими форму колец, ленточек или планок. При невозможности обкладки при­пой в виде порошка распыляют по поверхности или обмазывают пастой.

На фиг. 166 показана схема пайки в печи трубок конденсатора кислородной установки. В данном случае печь служит для предва­рительного подогрева массивной литой трубной решетки, имеющей несколько тысяч отверстий, в которые вставлены трубки. Пайку мягким припоем осуществляют при дополнительном местном подо­греве решетки с помощью газовых горелок.

Длина концов трубок, выступающих над поверхностью реше­ток, подлежащих пайке мягкими припоями, берется равной 4—5 мм. Зазор между трубками и стенками отверстий в луже­ных решетках не допускается выше 0,3 мм.

Н а фиг. 167 показана конст­рукция кожухотрубного тепло­обменника с графитовыми труб­ками, предназначенного для агрес­сивной среды.

В таком теплообменнике креп­ление труб в фаолитовой трубной

.

Фиг. 167. Кожухотрубный тепло­обменник с графитовыми трубками

Фиг.1 Фиг.168. Змеевиковые теплообменники

/ — л1- теплообменник типа «труба в трубе»; 2 — спиральный погружной теплообменник

решетке осуществляется с помощью замазки арзамит, обладающей хорошей сцепляемостью как с фаолитом, так и с графитом. Канавки на фаолитовой решетке бесполезны, так как сцепляемость между замазкой и трубой всегда меньше, чем между замазкой и фаолитом.

Другим способом соединения частей теплообменников с приме­нением графита является склеивание. В качестве клея могут быть использованы фенолформальдегидная смола с добавкой соляной кислоты и арзамита или клей типа Бф.

Изготовление змеевиковых и витых теплообменников. В тех слу­чаях, когда по расчету для обеспечения теплопередачи необходимо иметь большую длину труб, целесообразно располагать их в аппарате в виде змеевиков.

По характеру взаимодействия потоков все змеевиковые теплообмен­ники можно разделить на три типа: оросительные, погружные и теплообменники «труба в трубе». В оросительных и погружных тепло­обменниках осуществляется перекрестный ток рабочих сред, в тепло­обменниках «труба в трубе» — противоток. Разновидностью тепло­обменников «труба в трубе» являются элементные теплообменники, которые представляют собой ряд последовательно соединенных кожухотрубных теплообменников. Кожуха элементных теплообмен­ников изготовляют из цельнотя­нутых труб.

Фиг. 169. Сальниковое устройство: 1 — труба; 2 — сальниковая 3 — набивка, 4 — сальниковое 5 — труба

Конструктивные схемы змееви­ковых теплообменников показаны на фиг. 168. Змеевики могут быть изготовлены из целой заготовки или из отдельных разъемных элементов.

втулка; кольцо;

Соединение змеевиков с корпу­сами бывает жестким или на саль­никах (фиг. 169). Крепление на сальниках позволяет производить легкую сборку и разборку тепло­обменников и их чистку при загряз­нении.

Большое сходство со змеевиковыми теплообменниками по техно­логии изготовления имеют витые теплообменники. Витые теплооб­менники представляют собой многослойную спирально навитую на сердечники трубчатку с концами труб, выведенными в коллек­торы или трубные решетки.

Стыковка труб. Длина одной трубы в змеевиковых и витых теплооб­менниках достигает 40—60 м. Так как в большинстве случаев трубо­прокатные заводы не выпускают трубы такой длины, приходится заготовку собирать из двух или нескольких труб, сваренных в стык или спаянных на разбортовке.

Наиболее распространенным способом соединения стальных труб является электрическая контактная сварка. Процесс сварки заклю­чается в следующем: концы свариваемых труб, ровно обрезанные в плоскости, перпендикулярной к оси трубы, зажимают в губках сварочной стыковой машины и с помощью рычажного механизма сближают до соприкосновения при одновременном пропускании через них электрическою тока (фиг. 170). В момент сближения концов труб происходит интенсивное искрообразование, вызывающее обгорание кромок и образующее тонкий слой расплавленного металла на торцовой поверхности труб. В тот момент, когда оба конца труб

достаточно оплавлены, выключают подачу тока на сварочную машину и сразу же производят быстрое сдавливание труб и продувание их сжатым воздухом для удаления окалины и грата с внутренней сто­роны стыка.

В

Фиг. 171. Роликовый кантователь:

1 — педаль; 2 — станина; 3 — механизм пово­рота; 4 — храповое колесо; 5 — труба

Фиг. 170. Схема стыковки стальных труб.

следствие появления утолщений и образования наплывов внутри стыка рекомендуется после сварки через трубу с помощью сжатого воздуха прогонять калибрую­щий шарик, диаметр которого должен быть равен внутреннему диаметру трубы с допуском по ходовой посадке. При пользова­нии шариком во избежание несчастных случаев на проти­воположном конце трубы сле­дует устанавливать шарикоуловитель.

В тех случаях, когда по усло­виям изготовления труб нельзя применить контактную сварку, производят электродуговую или газо­вую сварку. При газовой сварке следует обязательно разделывать кромки. Сварку необходимо производить в наиболее удобном горизон­тальном положении. Поворот вручную длинных и особенно искривлен­ных труб часто бывает трудным и неудобным, поэтому во время сварки рекомендуется применять роликовые кантователи (фиг. 171). Поворот трубы в кантователях производит сварщик при нажиме на педаль. При каждом нажиме с помощью храпового механизма труба поворачивается на определенный угол.

При соединении между собой труб, изготовленных из цвет­ных металлов, применяют сопряжение на разбортовке с пропайкой шва твердыми или мягкими припоями. Трубы, работающие при высоких давлениях, разрешается паять только твердыми при­поями.

Разбортовку трубок производят на станках типа сверлильных, в патроне которых вместо сверла крепят разбортовочный инструмент. Конец трубки при разбортовке должен быть разогрет до пластиче­ского состояния.

После соединения двух труб производят тщательную пропайку шва.

Нагрев стыков труб во время пайки можно производить горелкой или включением труб в электрическую цепь в качестве сопротивле­ния (фиг. 172).

Электроды (зажимы) в процессе нагрева по возможности должны оставаться холодными, поэтому их сопротивление подбирается во много раз меньше сопротивления соединяемых дета­лей.

После пайки стык должен быть зачищен от наплывов припоя и проверен на проходимость. Проверку на проходимость производят путем проталкивания сжатым воздухом через трубку контрольного шарика, диаметр которого должен быть на 1 мм меньше внутреннего диаметра трубки.

Фиг. 172. Нагрев стыка

труб электрическим

сопротивлением:

/ — верхний зажим;

2 — трубы; 3 — нижний

' зажим.

Для контроля качества сварки и пайки труб высокого давления одновременно со сваркой стыков изготовляют в тех же производственных условиях контрольные стыки, из которых выре­зают образцы для проведения механических испытаний. На каждые 50 однотипных стыков, сваренных одним сварщиком, изготовляют по одному контрольному стыку. Испыта­ние образцов производят на растяжение и изгиб.

Если диаметр труб небольшой, разрешается проводить испытание на растяжение участка трубы со стыком, в котором снят валик шва. Испытание на загиб в таких случаях заменяется испытанием на сплющивание.

Сборка змеевиковых теплообменников. Змеевики сваривают обычно из отдельных элементов, предварительно согнутых на трубогибочных станках по чертежу. Для их сборки и проверки правильности гибки изготовляют специальные приспособления — плазы. Плаз состоит из ровной стальной или чугунной плиты, на кото­рой вычерчен в натуральную величину контур змеевика. Вдоль контура, главным образом, в местах гиба на плазах устанавливают ограничительные штыри или планки, которые точно фиксируют поло­жение детали. Если при укладке на плаз обнаруживают неточность гибки, производят правку змеевиков с местным подогревом газовыми

горелками до тех пор, пока их профиль не будет точно соответство­вать вычерченному контуру.

Изготовление (гибку) цилиндрических змеевиков осуществляют на специальных разъемных приспособлениях — барабанах. Кон­струкция барабанов определяется конструкцией змеевика. Наиболее универсальной является конструкция гибочного приспособления, показанная на фиг. 173. Трубы наматываются на ряд стержней, шарнирно закрепленных по окружности вокруг центрального сер­дечника. Диаметр расположения стержней может быть изменен перемещением по сердечнику поршня гидравлического цилиндра;

Фиг. 173. Схема барабана для гибки змеевиков.

тем самым обеспечивается возможность изготовления змеевиков разных диаметров и легкое снятие с приспособления готовых элементов.

Змеевики внутри аппаратов крепят на стойках или каркасах с помощью хомутов. Во избежание деформаций, которые могли бы возникнуть при жестком креплении от температурных расширений, во время сборки следует следить за тем, чтобы хомуты не были при­варены к трубам.

Особый интерес представляет сборка теплообменников типа «труба в трубе». Основным требованием, предъявляемым к аппара­там такого типа, является необходимость соблюдения точного зазора между внутренним диаметром внешней и наружным диаметром внут­ренней трубы. В змеевиках с прямыми трубками это обеспечивается приваркой колец в торцах внешней трубы или установкой сальников. В змеевиках наиболее удачным решением является образование на внешней трубе фиксирующих углублений. На фигуре 174 показана схема станка, на котором выдавливаются углебления. Основным элементом станка являются два вращающихся диска с впрессованными на их поверхности шариками из твердого металла. Углубления образуются при пропуске трубы через зазор между дисками.

Сборка витых теплообменников. Наиболее трудоемкой операцией при сборке витых теплообменников является намотка трубчатки. Трубки перед намоткой должны быть отожжены в печах или индукционными токами (фиг. 175). Намотку производят на специальных станках, которые состоят из неподвижной передней и подвижной задней опор и приводного механизма для вращения патрона, находящегося на передней опоре (фиг. 176).

.

Фиг. 174. Схема выдавливания фикси­рующих углублений

С

Фиг. 175. Приспособление для отжига трубок в бухтах индукционными токами:

1 — сердечник; 2 — труба, являющаяся вто­ричной обмоткой трансформатора; 3 — пер­вичная обмотка

борку трубчатки можно произ­водить без вывода концов труб в трубные решетки или с одновремен­ным заполнением трубами решеток.

Фиг. 176. Станок для навивки трубчатых витых теплообмен­ников

В первом случае на станке закрепляют сердечник теплообменника. На сердечник параллельно его оси накладывают прокладки. Соеди­нение с сердечником стальных прокладок производят сваркой. Прокладки из цветных металлов припаивают мягким припоем ПОС 30 или ПОС 40. Трубки, предназначенные для намотки первого ряда, прихватывают к краю сердечника таким образом, чтобы оставались концы длиной, достаточной для вывода трубок в решетки. Намотку проводят при вращении сердечника. При намотке должен быть обе­спечен такой натяг, который позволял бы трубкам ровно ложиться на прокладки при заданном радиусе гибки. Натяг трубок осуще­ствляют вручную или с помощью натяжных приспособлений.

Ручная натяжка хотя и обеспечивает хорошее качество навивки, но является очень сложной и трудоемкой, особенно в тех случаях, когда требуется одновременная намотка большого числа трубок. При машинном натяге применяют текстолитовые и резиновые ролики или гребенки, между которыми пропускают заготовки трубок (фиг. 177).

Ролики крепят на тележках, передвигающихся по направляющим вдоль оси сердечника. Для обеспечения правильного угла навивки и скорости передвижения тележки, некоторые натяжные приспо­собления крепятся на направляющих с винтовой нарезкой, соеди­ненных с приводным механизмом станка.

Фиг. 177. Схема натяжки трубок во время навивки:

/ — сердечник теплообменника; 2 — ряды трубок; 3 — про­кладки; 4 — трубка; 5 — натяжные ролики; 6 — правильные ролики.

Крепление прокладок и навивку последующих рядов производят в том же порядке, однако направление навивки с каждым последую­щим рядом изменяется. Для теплообменников, работающих под давлением, после намотки каждого ряда необходимо проводить испы­тание трубок на разрыв. Для этого необходимо последовательно состыковать все трубки данного ряда, присоединив свободный конец первой трубки к гидропрессу, а конец последней трубки — к мано­метру, причем манометр присоединяют после заполнения трубок водой. Испытание трубок производят согласно требованиям, указан­ным в технических условиях. Концы испытанных трубок обрезают и разводят веером так, чтобы не мешать навивке последующих рядов.

Если конструкция теплообменника позволяет, производят намотку с одновременным заведением трубок в трубные решетки. Вначале тща­тельно облуженные концы трубок первого ряда заводят в отверстия решетки, находящиеся в ее центральной части. Концы трубок должны быть выдвинуты на 150—200мм над поверхностью решетки для обе­спечения стыковки и присоединения к гидропрессу и манометру во время испытаний, а с внутренней или внешней стороны прихва­чены мягким припоем. Затем в той же последовательности про­изводят намотку и заводку всех следующих рядов трубок в ре­шетки. После намотки последнего ряда трубчатку снимают со стан­ка, концы трубок обрезают дисковой пилой, ножовкой или дрелью со специальным зенкером и производят крепление трубок.

Существуют две принципиально различные технологии крепле­ния медных трубок в решетках. В первом варианте трубчатку уста­навливают в вертикальном положении таким образом, чтобы пропаи­ваемая решетка была наверху, и пайку проводят одним из способов, применяемых при изготовлении кожухотрубных теплообменников. Толщина слоя припоя должна быть 3—4 мм.

Во втором варианте прихватку каждой трубки к решеткам про­изводят обязательно с внутренней стороны. Перед пайкой отторцованные трубки развальцовывают с помощью шаровых раздатчи­ков, имеющих диаметр несколько больший, чем внутренний диаметр трубок. Трубчатку устанавливают, так же как и в первом варианте, в вертикальное положение, но обрабатываемая решетка при этом должна находиться внизу. Затем осуществляют нагрев решетки над горном или с помощью горелок. При этом находящийся на внутренней стороне припой расплавляется и затекает в за­зоры между трубками и стенками отверстий. Пайка по второму варианту обеспечивает качественное соединение труб и экономит припой.

Сборка блочных теплообменников. В химической промышленности в качестве теплообменных аппаратов используют некоторые виды специальных аппаратов, технология изготовления которых в значи­тельной степени отличается от описанных выше.

Одним из таких аппаратов является теплообменник с ребристыми трубками. Ребра теплообменников изготовляют литьем, выдавлива­нием из материала труб или приваркой к трубам большого числа плоских пластинок, равномерно располагая их по длине. В последнем варианте пластинки свободно надевают на тщательно очищенные трубы. Для фиксации расстояния между пластинками устанавли­вают полукольца. Трубу неподвижно закрепляют на опоре (фиг. 178), а через нее пропускают тросик, на конце которого закрепляют шарик, имеющий диаметр несколько больший, чем внутренний диа­метр трубы. При протягивании шарика стенки трубы раздаются и плотно прилегают к внутренней поверхности отверстий ребер. Полукольца служат только для технологических целей, их сни­мают после сборки и используют для изготовления следующих изделий.

В некоторых производствах в качестве конструкционного мате­риала для теплообменников применяют графит.

Крупные теплообменники из графита, вследствие его хрупкости изготовляют из целых блоков. В таком теплообменнике (фиг. 179) теплопередающим элементом является графитовый блок, имеющий ряды параллельных вертикальных каналов, по которым проходит горячая агрессивная

Фиг 178 Схема изготовления ребристых теплообменников мето­дом протяжки

1 — протяжка 2 — труба, 3 — ребро, 4 — технологическое прокладоч­ное полукольцо

ж

Фиг 179 Блочный графитовый теплообменник

идкость или газ, и ряды горизонтальных кана­лов, в которых циркулирует охлаждающая вода или солевой раствор Агрессивная среда вводится и выводится из аппарата через штуцера в графитовой крышке. Такие аппараты делают из отдельных частей, высота которых для удобства сверления не превышает 0,5 м. Отдель­ные части аппарата склеивают и дополнительно скрепляют сталь­ными болтами.

При изготовлении холодильных машин, радиаторов и установок для кондиционирования воздуха целесообразно применять трубча­тые панели. Панели изготовляют из мягкого металла, например алюминия, Технология изготовления панелей заключается в том, что два листа алюминия, на которых желаемая конфигурация труб «напечатана» краской, соединяют друг с другом путем на­грева и прокатки под высоким давлением до заданной толщины; стенок труб. Краска препятствует соединению листов в покрытых ею местах Для придания заготовке трубчатого сечения применяется гидравлическое давление.

Указанный метод позволяет получать каналы любого контура с хорошо развитой теплообменной поверхностью.