Рубашки

Их, как правило, приваривают к корпусу реактора или делаю съемными, когда приварка их невозможна (например, для аппаратов изготовленных из чугуна), а также, когда необходим постоянный контроль за поверхностью теплообмена. Различают гладкие рубашки змеевиковые с вмятинами.

Гладкие рубашки

Такая рубашка по своей конструкции повторяет по форме обогреваемый реактор (рис.2.5.1.).

Рис.2.5.1. Гладкая рубашка

Рубашки выполняются стальными из листовой стали и стандартных выпуклых днищ, т.е. также, как стальные котлы.

Обычно рубашку приваривают на 80…150 мм ниже соединения крышки с корпусом, но в некоторых случаях, когда коэффициент заполнения аппарата невелик, а обогрев (охлаждение) верхней части незаполненной его части нежелателен, рубашку делают небольшой по высоте.

В пространство между конусом реактора и рубашкой подается теплоноситель. Пар подают в нее через верхний штуцер, а конденсат отводят через нижний. Жидкие теплоагенты обычно вводят через нижний штуцер, а выводят через верхний.

Диаметр рубашки обычно принимают на 50…100 мм больше диаметра реактора. Таким образом, зазор между корпусом аппарата и рубашкой колеблется в пределах от 25 до 100 мм. Зазор между стенками стараются сделать минимальными, чтобы увеличить скорость теплоагента. Большие зазоры характерны для парообразных теплоносителей.

Крепление гладких рубашек к корпусу реакторов может быть разъемным и неразъемным.

Разъемное крепление применяют для аппаратов, работающих в тяжелых условиях, когда необходимо периодически контролировать поверхность нагрева, очищать ее. Конструкция разъемного крепления рубашки к корпусу литого полимеризатора представлена на рис.2.5.2.

Рис.2.5.2. Конструкция разъемного крепления рубашки к корпусу литого аппарата: 1 – корпус реактора; 2 – крышка; 3 – фланец; 4 – прокладки; 5 – фланец рубашки; 6 – обечайка рубашки

Недостатком такой конструкции является наличие дополнительного фланцевого соединения, что ведет к дополнительному расходу материалов и увеличению веса реактора (рис.2.5.3).

Рис.2.5.3. Конструкция разъемного крепления рубашки к корпусу сварного аппарата: 1 – корпус аппарата; 2 – обечайка рубашки; 3 – фланец; 4 – прокладка; 5 – фланец рубашки

К котлу приваривается фланец 3, к которому на болтах крепится рубашка. Этот второй фланец 3 приваривается на 5…10 см ниже уровня жидкости в аппарате.

Следует заметить, что фланец для крепления рубашки на чугунных аппаратах отливается заодно с корпусом. Этот способ крепления позволяет легко осуществить монтаж и демонтаж, рубашки.

Если требуется, чтобы рубашка полностью покрывала боковую поверхность реактора, то рубашку крепят прямо к фланцу аппарата.

Более простым и надежным является неразъемное соединение крышки реактора с обечайкой рубашки, что достигается сваркой. Приварку осуществляют с помощью отбортовки (рис.2.5.4 а) или приварного кольца (рис.2.5.4 б).

Крепление рубашек кольцу экономически выгодно в условиях мелкосерийного и индивидуального производства, так как не требует применения дорогостоящей оснастки. Недостатком этой конструкции является высокая концентрация напряжений в месте приварки кольца к корпусу и, рубашке, а также повышенный расход металла и увеличение веса реактора. Поэтому более удобны плавные закругленные переходы, называемые воротниками, которые являются компенсаторами термических удлинений (рис.2.5.4 а). Кстати, этот компенсатор необходим и тогда, когда корпус изготовлен из стали Х18Н9Т, а рубашка из Ст.3.

Рис.2.5.4. Способы приварки рубашки к корпусу аппарата: а – с помощью отбортовки; б – с помощью приварного кольца

Для изготовления воротников (отбортовки) требуется специальная оснастка, что экономически выгодно при серийном их производстве.

При больших давлениях в рубашке, особенно при отсутствии крепления рубашки к днищу аппарата, когда уравновешиваются силы давления, стремящиеся вытолкнуть корпус аппарата из рубашки, это соединение не применимо.

Наличие рубашки усложняет крепление нижнего спускного штуцера. При небольшой различие линейных удлинений рубашки и корпуса возможна приварка штуцера одновременно к корпусу и рубашке, как показано на рис.2.5.5 а.

Рис.2.5.5. Нижние спуски аппаратов с рубашками: а – приварка нижнего штуцера к корпусу и рубашке аппарата; б – приварка нижнего штуцера к корпусу аппарата; в – сальниковое уплотнение нижнего штуцера чугунного аппарата; г – рубашка с линзовым компенсатором

Наиболее удобна конструкция, показанная на рис.2.5.5 б, так как всегда можно проверить состояние шва приварки штуцера к корпусу. Для чугунных реакторов наиболее приемлема конструкция, показанная на рис.2.5.5 в.

Для удаления инертных газов, создающих подушку, которая исключает часть теплообменной поверхности из процесса теплообмена, в верхней части рубашки предусматривается продувочный штуцер.

Гладкая рубашка изготавливается из углеродистой стали. Однако следует учитывать, что приварка углеродистой стали к корпусу из нержавеющей стали небольшой толщины (3…6 мм) может ухудшить антикоррозионные свойства металла корпуса. Поэтому, когда среда обладает значительной агрессивностью или требуется высокая чистота продукта, приварка рубашки из Ст.3 к корпусу аппарата из Х18Н9Т, например, без промежуточной детали из нержавеющей стали (рис.2.5.5 г) недопустима.