Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

3.39 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

		- 70 -
где	определяется	зависимостью (117).
Таким образом,		значение у		^интервале	оп_
ределяется уравнением (120)			и в	интервале e^<j><R	-^урав
нением	(118).
Следует отметить, что уравнение (118) не дает опреде
ленного условием задачи у » 0			при jS^R . Раэры^ функции

объясняется тем, что непосредственно у заделки при значе

нии jj , весьма	близком k ,R ,	тонкая решетка, обладающая
незначительным	сопротивлением	изгибу, резко изгибается.
При этом угол у> принимает значение весьма близкое к
определяемое уравнением (118).		В самой заделке у>*0 , В ре

зультате резкого перегиба решетки в районе заделки создает ся опасное сечение. Кроме того, эдесь уместно будет ска-

ват», что для окончательного определения значения				необ
ходимо	было	бы найти	из (118) и (119) величину	, под
ставить	ее	в (105) и	разрешить уравнение (105) относитель^
но С \|,	Однако, такая		операция значительно усложнила	бы за

дачу, не давая заметного увеличения точности решения. Дей

ствительно,	в силу	относительной	малости значения	вели
чина 3 С , к ,	R*+ 6кг	и ее влиянием	на к и v можно пренеб

речь. В результате зависимости, характеризующие деформации трубной решетки, принимают вид:

	при	Л	■
		О $j> 6 е
н	■бКг)	COSfaC- !20*J;
	ЩРЩ	к	> ( 121)

	«Д о -

- 71

при e ^ <j>< R </=г<+у;

j_ 1 / i .

8(HjP*+ftKi)

E ^ F i J { ™ 7& Щ ь / - Щ У

Характер распределения напряжений в решетке

Характер распределения напряжений в решетке в основном

определяется характером деформации у*

. Исследование

уравне

ний

(121)

показывает, что в

центре

решетки при j> =0

oi~2Q

и, следовательно, у?*0 . Угол \р также принимает значение,

равное нулю-, при

р - е ^

, поскольку

и в этом

случае

Таким образом, в

интервале

изменяется

по

слож-

ной

зависимости от

нуля

при

до

у.

J)=»U

нуля при р = е

Да

лее, в интервале е^<р<Я

при значениях р

, близких к е Ч

деформация у возрастает,

ватем с увеличением J3

изменяет

ся

незначительно

и при значениях р

приближающихся к R

вновь понижается

силу

того,

что функции и

и У

принимают

значения,

близкие

по величине и противоположные по знаку.

Очевидно, в центре решетки

6 р =

( ^

+I "

l y r ) ’

( 122)

АтО

P*D

r °

f r

где

J0-R " У в + ^ R i

/ д к

L J l+

< s(g ^ 6 K j3

vr * 1 Щ т Ч У Г г ? 2 я щ ы -

(123)"

7 Й Щ М - ijo 1^

	72 -
Этим же значением	определяется величина напряжений в
решетке при j> = e /£ , 3	Интервале 0<р<енапряжения изменя

ются незначительно: меридиональные - сначала несколько. Boa*-

растают и затем уменьшаются, кольцевые - наоборот, сначала уменьшаются и затем возрастают, достигая значений, соответет-

•вующих уравнению (122). В интервале e 'i <j3<R с возрастанием

J3 переменная часть зависимостей (107) увеличивается, в

результате чего напряжения уменьшаются и,-меняя знак, вновь увеличиваются по абсолютной величине. В дальнейшем, в силу заметного уменьшения деформации у> и, следовательно, сни жения влияния переменной части зависимостей (107) кривые на пряжений поднимаются вверх, переходят через нуль и, поменяв знак, достигают на краю решетки при j) , близком к R .сле дующих значений:

(124)

Максимальные напряжения возникают, как показывают ис следования функций (107) на экстремум, примерно в районе,

соответствующем координате д=е •:

					(125)
где	-	вначение	деформации	^	при jo = e .
Более строгое определение координаты возникновения6л«д
сопряжено	с большими трудностями,			связанными с разрешением
равенства	af	0	относительно J) .
		отмечалось, что в районе			заделки имеет место
Выше уже

Рис.--6. Коаухотрубньй теплообменник с отбортованньми решетками.

- 7 4 -

реакий перегиб решетки, который объясняется пренебрежимо малым сопротивлением решетки иэгибу при высоком значении жесткости упругого основания (трубного пучка). Непосредст

венно	в заделке у -0 , и вместе с тем .в сечении, весьма близ
ком к	заделке, величина <f стремится к з н а ч е н и ю (123).

При этом следует иметь в виду следующее. Поскольку трубный пучок имеет возможность деформироваться практически свобод--

но, то край решетки, лежащей за пределом окружности располо жения теплообменных труб, при значительных нагрузках работа

ет в весьма жестких условиях. Эксперименты на теплообменни ках с мембранными решетками показывают, что в районе задел ки при больших температурных перепадах теплоносителей, ве дущих к значительным относительно кожуха температурным де формациям трубного пучка, могуа возникать опасные напряже

ния, приводящие к	остаточным деформациям и даже к разрушени
ям в атом районе.	Эти явления - результат перегиба решетки -
носят усталостный	характер.

Избежать возникновения ь заделке опасных усталостных

напряжений в значительной степени позволяет конструкция теплообменника с отбортованной по краю решеткой (рис. б).

В заключение следует отметить,что даже при значитель ных температурных перепадах в трубном и межтрубном прост- 4

рвнствах напряжения, возникающие в очень тонких (толщиной до 3 мм) решетках, не велики, что позволяет использовать

такие решетки как компенсирующий элемент,	способный в ря
де случаев заменить линзовый компенсатор,	плавающую головку
и пр.

ГЛАВА У1. РАСЧЕТНАЯ ТОЛШИНА ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ

Важным и ответственным моментом в проектировании кожу хотрубных теплообменных аппаратов является выбор толшины трубной решетки. Определение оптимальной толшины решетки преследует цели, связанные не только с обеспечением ее прочности, но также с экономией металла и'снижением трудо емкости изготовления. Ниже, исходя из результатов предыду щих глав, будут получены зависимости для расчетной телщины решетки.

В основу получения искомых зависимостей положена н е обходимость соблюдать условие прочности: максимальное напря жение, возникающее в нагруженной решетке, не должно превы шать допустимых для материала решетки значений. Разрешая уравнение, описывающее условие прочности, относительно £ ,

определяем минимально допустимую толщину трубной решетки.

Трубная решетка теплообменника жесткой конструкции

( .

Воспользовавшись зависимостью (47), вапишем условие прочности для рассматриваемого случая:

б(i у*)[ЩЬр}№1(яу'№г+(3-/К (12б)

где [ d ]	- допускаемое напряжение для материала4 решетки
	в н/м2 .

				76	-
Заменив		цилиндрическую			ж есткость D		ее значением	D =
_ Ч'£ iT5	i	ив	вависимости (126)			получаем кубическое		относи
—	i	ив	вависимости (126)			получаем кубическое		относи
тельно 8	уравнение:
0 4П<Ь}0+				15П				(107)
где vj/	- ковффициент			перфорации		[41] .	'
Для удобства исследования перепишем уравнение (127)
следующим обравом:
			05+ Зо\|)+ 28“		0,			(128)
где		л	Ч	•
		л	Ч	•
		, ( 1 - Я 1 5 , ' 2 у < к Ч З - М Ж					?	(129)
		р		J5V-E

Рассмотрим два возможных сл у ч а я . Первый - ко гд а ди ск риминант рассм атриваем ого уравнения

О3+6Л>0.

При втом условии уравнение имеет один действительный и два комплексных корня:

	0,-U+V
	& — £ ( v + v ) + L ^ - l u - v ) i
гд е	8 r - T lu*v)~Ll F ( u~v)'
	i/= i^ g + v ^ F T;

В се	три корня	для	рассматриваемой	задачи лишены физи
ч е ск о го	смысла, так	как	первый из них	д а е т отрицательные

- 77 -

вначения толщины решетки, а два других - комплексные.

'Второй случай: дискриминант

а3+ б2< 0.

Все три корня действительны и определяются формулами:

$=2f\~Q\ cos(*c+w')i

$=2.YWC0S(*C-i20’),

где			1	■6
			0гСС08] ^ Г
Приемлешм для исследуемой задачи является первый ко
рень ; два других,			дающих отрицательные вн'ачения толщины ре
шетки, лишены физического смысла,
' Замена в		отрицательном дискриминанте величин а					и б
их винчениями		ив	(129) и простейшие		математические преобра
зования	приводят к выводу, что при выполнении условия
							(130)
толщина	трубной решетки определяется зависимостью:
							( 1 3 1 )
где	i jrcfDJ		в(1-Л15МкЛЗ-ЖЩ ,/Yig'
e^	i jrcfDJ		в(1-Л15МкЛЗ-ЖЩ ,/Yig'				( 1 3 2 )
e^	- s a rc m			i5ER	jf	f	( 1 3 2 )
Если интенсивность				нагрузок	меньше	величины первой
части неравенства			(130),	в решетке	опасные	напряжения	не

возникают и ее толщина не оказывает определенного влияния на прочность конструкции. В этом случае толщину решетки

- .78 -

допустимо назначать руководствуясь исключительно конструк тивными соображениями, а также соображениями эксплуатации.

Трубная решетка теплообменника полужесткой конструкции

Условие прочности, вытекающее в данном случае ив урав нения (66), принимает вид:

451Шг _____ _.

(133)

на которого непосредственно вытекает кубическое относитель но § уравнение:

(134)

Поступая аналогично случаю теплообменника жесткой конструкции, находим, что при выполнении условия

	j f c d t e M .	(135)
	S t	(135)
	S t

расчетная толщина трубной решетки определяется зависимостью

(131), в которой

•■jflrcCM	Щ - Л У М	(136)
	151	(136)

Если условие (135) не выполняется, толщина трубной решетки яавначается конструктивно.

З^рубная решетка теплообменника с плавающей головкой

Условие прочности в соответствии с уравнением (§1)

запишется в виде:

f /	Р Ш	у Ш « И .	«
			(137)

Тогда
5-i 3frR‘	S + s i b M r K P ^ Q .		О зв)

0 4Г[г5]

Исследование уравнения (138) приводит к выводу, что при выполнении условия

		(139)
.расчетная толшина решетки определяется зависимостью		(131),
в которой
оС= у ОГСШ		(140)
		(140)
Если значение нагрузки q таково, что условие		(139) •
не соблюдается, расчетная толщина	трубной решетки,также как
и в предыдущих случаях,назначается	конструктивно.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ