книги из ГПНТБ / Лехт Р.И. Теория трубных решеток кожухотрубных теплообменников в элементарных функциях

- 40 -

экспериментальными замерами имеет место при соблюдении сле­

дующего соотношения между прогибом и толщиной решетки:

(48)

глава ш. трубные решетки кожухотрубных

ТЕПЛООБМЕННИКОВ ПОЛУЖЕСТКОЙ КОНСТРУКЦИИ

В отличии от теплообменных аппаратов жесткой конст­

рукции на кожухе теплообменника полужесткой конструкции

(рис. 3) установлен гибкий элемент, как правило, линвовый компенсатор, предназначенный для снятия напряжений от тем­ пературного относительно кожуха расширения зубного пучка.

Опыт эксплуатации таких теплообменников показывает, что

линзовый компенеато! с правильно подобранной компенсирую­

щей способностью полностью удовлетворяет своему назначению.

Бто обстоятельство позволяет исключить из действующе., на решетку активной нагрузки усилия от температурнего расши­ рения труб и ограничить ее влиянием перепада давлений ра­ бочих сред. Кроме тогл, наличие на кожухе.такого гибкого

элемента, как линвовый компенсатор, благоприятно сказывает­

ся на работе трубного пучка как упругого оснований: усилия в трубах, вызванные давлением на решетку, распределяются более равномерно и, следовательно, изменение деформации

труб от центра к периферии относительно не велико. В этом случае жестко соединенная с трубным пучком решетка, повторяя линию деформации труб, изгибается от центра к периферии по весьма пологой кривой, в результате чего девиационное влия­ ние упругого овнования резко снижается и.им без ваыетного ущерба для точности решения можно пренебречь.

Таким образом трубный цучок сводится к простому уп­ ругому основанию и его реакция выразится распределенной нагрузкой о, , определяемой уравнением (2 ).

Рис. 3. Котухотрубньй теплообменник полуяесткоЯ конструкции

вди

ления дают:

выполнения втого граничного условия необходимо и достаточ­

рассматривается как упругое основание перемещение центра решетки в действительности отличается от нуля. Однако пере­ мещение центра решетки в силу симметричности нагружения может рассматриваться входящим в перемещение любого па­

раллельного круга решетки.

Следовательно зад)ание W*0 при у)*0 равносильно пе­

реносу начала координат, что на окончательный результат

• 46 -

Решая уравнения (55) относительно С и С |, находим:

с=~Щ-1п90В;

32 к,

После подстановки значений постоянных интегрирования С в Cj ив (56) в (52), (53) и (54), а также оначений (54)

в (5) получим окончательно уравнения деформаций и напряже­ ний в решетке теплообменника полужесткоЯ конструкции:

_ W W I D - M kJ * г? ]

з о а + у ю -у -з ^ )^ * у j t

В уравнениях (57) значения меридиональных и кольцевых напряжений определены для крайних волокон решетки приZ -tj- *

- 47 -

Деформации и напряжения в решетке,

ващемленной по контуру Наличие линэового компенсатора, благодаря незначитель­

ному влиянию его жесткости, позволяет считать край решетки свободным в направлении вдоль оси теплообменника. Вместе с

тем, обычно применяемые в практике конструкции крепления ре­ шетки к кожуху, сохраняя возможность перемещения ее края вдоль оси теплообменника, требуют исключить возможность по­

ворота края решетки относительно кожуха. В противном случае целостность конструкции нарушается и приходится говорить ив

о работе решетки, а о прочности ее соединения с кожухом.При-

нимая во внимание условие сохранения целостности соединения

' лю. Тогда постоянная интегрирования уравнения поворота се­

чения решетки,определяемая из условия равенства нулю проги­

- 40 -

^ " 6 , 1 't y y * j m y i D +$ y i)Ki R*J ^

Суммирование уравнений (57) и (60) дает деформации и

напряжения в ващемлезной по контуру решетке теплообменника

? (6 i)

d - 45Efy№0lJtr)l)+tt-'u)i<,Pil

Г30(М])-Ц-д.*)к.P*S$0l3w№(i-riK. R*)-2Ы (Ш - к. pf)2 _9

. [ s o ( i v iD + ^ Kl) ? * j [ 5 ^ ^ ) B - ^ K| ...... -R ;Я

- 4 9 -

Характер распределения деформаций и напряжений в решетке. Максимальные прогиб и напряжение.

Характер изменения величины прогиба решетки от центра

кпериферии описан уравнением упругой линии системы (61).

Вцентре решетки при J)*0 прогиб принимает значение, рав­

ное нулю, и постепенно увеличиваясь по кривой, носящей лога­

рифмический характер, достигает максимального значения на

№ЩпРЯНЩьРJ’

Характер распределения напряжений в решетке подобен описанному в предыдущей главе. Перегиб кривой функции на­ пряжений в силу осесимметричного нагружения будет в центре решетки при J3 »0, что подтверждается исследованием функ­ ции напряжений на экстремальные значения:

вз>

При этом величина напряжения в центре решетки опреде­ ляется уравнением: