3.5. Расчет трубных решеток.

Одним из основных элементов теплообменных аппаратов являются трубные решетки, представляющие собой перегородки, в которых закрепляются трубы и которыми трубное пространство отделяется от межтрубного.

По форме трубные решетки бывают круглые, кольцевые и прямоугольные. Наибольшее распространение имеют круглые решетки, которые могут быть плоскими, сферическими и эллиптическими [1, с. 48].

Для одноходового испарителя с общим числом труб n = 261 шт. и диаметром 25×2 мм труб выбираем плоскую круглую трубную решетку типа XI с размещением трубок по вершинам правильного треугольника, трубы закреплены в трубной решетке развальцовкой [10, c. 636].

Рисунок 9: Конструкция плоской трубной решетки типа XI	Рисунок 10: Размещение труб в трубных решетках по вершинам равносторонних треугольников

Используем размещение в виде шахматного пучка:

b = 2a – 1

a = 10 - число труб на стороне;

b = 19 - число труб на диаметре.

Расстояние между осями труб (шаг) [1, с.50]:

t = 1,3 · d_H = 1,3 · 0,025 = 0,0325 м

Трубы соединены с трубной решеткой развальцовкой тип XI:

По таблице 7.6 [1, с. 53] для типа решеток XI:

K = 0.36;

D = D_B = 0,6 м;

P = P_M = 0,495 МПа

Номинальная расчетная высота решетки [1, с. 53]:

Сумма диаметров отверстий:

Коэффициент ослабления решетки отверстия [1, с. 53]:

Номинальная расчетная высота решетки посередине:

С учетом прибавок С_К (на коррозию), на округление размеров, а также из конструктивных соображений, принимаем: h₁ = 13 мм; h = 35 мм.

3.6. Расчет опор.

Установка химических аппаратов на фундаменты или на специальные несущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор.

Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата (в помещении или на открытой площадке, соотношения высоты к диаметру аппарата, массы его и т. д.). Приваривают опоры непосредственно к корпусу теплообменника или к накладному листу прямоугольной формы для обеспечения жесткости корпуса в месте присоединения опоры.

В опорах для вертикальных аппаратов расчетом определяются: размеры ребер, сварные или паяные швы и местные напряжения в цилиндрических стенках аппарата в местах присоединения к ним опор [1, с. 57].

Расчет опор производят с учетом максимального веса аппарата, определяемым в зависимости от его разновидности по общим формулам вида [7, c. 45]:

где =1340 кг - вес аппарата [3]; , - вес изоляции и вес воды при гидроиспытании.

Масса воды в аппарате для гидравлических испытаний:

где Н = 3,08 м – высота аппарата (при длине труб 2 м), м [3]; D = 0,6 - диаметр аппарата (толщиной стенки пренебрежем), м; ρ_в =9,98 кг/л- плотность воды, кг/м³

Внеся поправку на вес изоляции 5%, тогда [7, с. 63]:

G_max = 1,5 · 1340 + 1448 = 3458 кг

Общая нагрузка на опоры:

Принимаем четыре опоры, тогда нагрузка на одну опору составит [15 , с. 34]:

Так как аппарат имеет диаметр кожуха больше 600 мм возьмем опорные лапы для вертикальных теплообменников типа II.

Таблица 9: Основные характеристика опор ГОСТ 26296-84 [15]:

Допускаемая нагрузка на опорную лапу, H	Тип			b	C	h			K	d	s
10000	1	45	65	80	30	130	5	30	15	16	5

Рисунок 7: Схема опорных лап.

Расчет сварочного шва, соединяющего опору с аппаратом, проводят, определяя катет, длину и прочность сварного шва [7, с.147]. Катет сварного шва ( , м), учитывая, что ребра приваривают к корпусу сплошным круговым швом:

где – S = 5 мм толщина стенки корпуса аппарата.

Длина сварного шва по формуле [7, с. 72]:

где Н и S – соответственно высота и толщина ребра лапы, мм.

Проверяем прочность сварного шва по формуле [7, с. 72]:

(условие выполняется)

где L_ш – общая длина сварных швов, м; h_ш – катет сварного углового шва, м; τ_сд – дополнительное напряжение материала шва на срез.