4 Конструкторский расчет
Задача конструкторского расчета состоит в определении конструктивных характеристик каждой поверхности теплообмена ПГ в целом. На этом этапе осуществляется компоновка трубных пучков и определяются характеристики ПГ, необходимые для проведения гидродинамического расчета: размеры корпуса, диаметры патрубков подводящих и отводящих трубопроводов. Здесь же в связи с необходимостью определения компоновочных размеров всех элементов производится часть расчетов на прочность цилиндрической части и днищ корпуса, коллекторов теплоносителя с целью определения толщины стенки. [1]
4.1 Компоновка трубного пучка погружного ПГ
При компоновке трубного пучка погружного ПГ горизонтального типа, необходимо:
1.Определить внутренний диаметр корпуса;
2.Раскомпоновать трубы в корпусе ПГ в наиболее компактном виде.
Компоновку труб начинают с размещения отверстий на цилиндрическом коллекторе. Форма трубных пучков коридорная (рис.4.1).
S1-поперечный шаг трубного пучка
S2- продольный шаг трубного пучка
Рис. 4.1- Коридорное расположение труб трубных пучков
4.1.1 Поперечный и продольный шаги трубного пучка
Поперечный и продольный шаги трубного пучка задаются в пределах:
S1=S2=
(1.1-1.5)
[
1, стр 252].
Принимаем
S1=
24мм
S2=24мм,
4.2 Расчет коллектора
4.2.1 Внутренний диаметр коллектора
Внутренний диаметр
коллектора принимается согласно
рекомендациям [1] в следующих пределах
=0,6-1,1м
. Принимаем
=800мм.
Схема коллектора показана на рисунке
4.2.
Рис 4.2 -Схема коллектора
4.2.2 Число труб по периметру
шт.
4.2.3 Число рядов по активной части коллектора
4.2.4 Длина активной части коллектора
lк=S1.n1=24. 112=2688 мм.
4.2.5 Расчет толщины стенки коллектора
Толщину стенки коллектора определяем из расчетов на прочность [1, стр. 312]
,
где: Рр – расчетное
давление теплоносителя,
;
-коэффициент
прочности;
[σп]-номинальное допускаемое напряжение ,
с –прибавка к номинальной толщине стенки коллектора, согласно рекомендациям
[1, стр.314] принимаем с=0 мм.
4.2.6. Расчётная температура стенки [1,с.343],
0С.
4.2.7 Номинальное допускаемое напряжение
Расчётная
температура стенки
0С. При этой температуре для стали
10ГН2МФА [
]
= 21,92 кгс/мм2, согласно [1, стр. 340]
4.2.8 Коэффициент прочности
Стенки корпуса и коллекторов всегда имеют ослабления вследствие наличия сварных соединений и отверстий для труб. Эти ослабления характеризуются соответствующими коэффициентами прочности [1, стр. 313].
Коэффициент прочности для продольного направления рассчитываем по формуле:
=
(24-13)/24=0,458.
Коэффициент прочности для поперечного направления рассчитываем по формуле:
=
2
(24-13)/24=0,916.
В качестве расчётного коэффициента прочности берётся наименьший из двух:
φ=φmin=φ1=0,458
4.2.9 Расчетное давление теплоносителя [1, стр. 352]
Рр=1,25∙РТН=1,25∙16=20 МПа=2 .
4.2.10 Расчет толщины стенки коллектора
мм.
4.2.11 Наружный диаметр коллектора
мм.
4.3 Определение диаметра корпуса
4.3.1 Высота осадительного объема
мм(принимается);
4.3.2 Высота жалюзийного сепаратора
мм;
4.3.3 Высота пароприемного потолка
мм;
4.3.4 Расстояние до дырчатого погружного щита
мм;
4.3.5 Расстояние между коллектором и дном корпуса
мм;
4.3.6 Внутренний диаметр корпуса приблизительно можно рассчитать по формуле
,
В результате проделанной эскизной компоновки для надежной и благоприятной работы ПГ, принимаем
;
4.4Расчет толщины стенки корпуса
4.4.1 Расчетное давление
;
4.4.2 Коэффициент прочности
Согласно
[1,стр.352] при укрепленных отверстиях
коэффициент прочности для элементов
корпуса
.
4.4.3 Номинальное допускаемое напряжение
материал корпуса из
стали марки 10ГН2МФА, расчетная температура
для выбора
.
Тогда согласно [1, стр.340]
;
4.4.4 Поправки к расчетной толщине стенки
[1,
стр.314];
4.4.5 Толщина стенки корпуса
;
Принимаем толщину
,увеличивая
запас прочности.
4.5 Расчет днища корпуса ПГ
Д
нища
барабанов, корпусов и коллекторов, как
правило выполнят эллиптическими либо
сферическими.
- толщина днища;
-
внутренний диаметр днища
- высота днища;
Рисунок 4. 5 - Эллиптическое днище
4.5.1 Высота днища, согласно [1, стр. 314]
;
4.5.2 Толщина стенки днища
4.5.2.1 Коэффициент прочности, согласно [1,стр.344] для днищ с укрепленными отверстиями
4.5.2.2 Прибавка к толщине стенки согласно [1, стр.314] принимается
;
4.5.2.3 Рабочее давление
;
4.5.2.4 Номинально допускаемое напряжение для стали марки 10ГН2МФА, расчетная температура для выбора .
[1, стр.340];
4.5.2.5 Толщина днища
;
принимаем
;
4.5.3 Длина прямого участка днища
;
4.6 Разбивка корпуса на обечайки
4.6.1 Наружный диаметр корпуса
;
4.6.2 Длина корпуса
;
4.6.3 Длина центральной обечайки
;
4.6.4 Длина боковых обечаек
;
4.6.5 Разбивка корпуса на обечайки
Рисунок
4.6 – Разбивка корпуса на составляющие
элементы.
4.7 Расчет толщины стенки трубы
4.7.1 Расчетное давление теплоносителя
;
4.7.2 Средняя температура стенки трубы
;
4.7.3 Номинальное допускаемое напряжение для стенки трубы из стали 12Х18Н10Т.
[1,
стр.340];
4.7.4 Принятые для расчета внутренний диаметр и толщина стенки труб
мм,
мм;
4.7.5 Расчетная толщина стенки труб
мм;
4.7.6 Прибавки к толщине на минусовый допуск
;
4.7.7 Прибавка на утонение
стен за счет коррозии
;
4.7.8Необходимое утонение
стен по технологическим, монтажным и
другим соображениям
(принимается).
4.7.9 Прибавка на утонение стен за счет мест гибов
для расчета овальность трубы
;
4.7.10 Прибавки к толщине стенки
;
4.7.11 Расчетная толщина стенки труб
;
ближайшая большая
толщина стенки по ГОСТ на трубы из стали
12Х18Н10Т равна 1,6мм. Она и принимается в
качестве толщины стенки труб теплопередающей
поверхности:
.
4.8 Расчет толщины стен патрубка для выхода пара
4.8.1 Скорость движение пара
;
4.8.2 Внутренний диаметр патрубка
(принимается);
4.8.3 Толщина стенки патрубка
;
4.8.4 Наружный диаметр патрубка
;
4.9 Расчет патрубка входа питательной воды на прочность
4.9.1 Давление питательной воды
[1,стр.26];
4.9.2 Расчетное давление
;
4.9.3 Скорость движения питательной воды
(принимается);
4.9.4 Удельный объем питательной воды
;
4.9.5 Внутренний диаметр
;
4.9.6 Толщина стенки патрубка
;
4.9.7 Наружный диаметр
;