4. Расчет трубной решетки

Наиболее удобным размещением труб в трубных решётках является размещение по вершинам равносторонних треугольников, при котором при одном и том же шаге между трубами на решетке помещается максимальное количество труб [4, с. 49]. Для одноходового испарителя с общим числом труб n = 261 шт и диаметром 25×2 мм труб выбираем плоскую круглую трубную решетку типа XI рисунок 25.1 [6, ст. 634] с размещением трубок по вершинам правильного треугольника, трубы закреплены в трубной решетке развальцовкой (Рисунок 3)

Рисунок 3 – Расположение труб в трубной решетке

Для шахматного пучка, который широко применяют в промышленной практике как самую компактную схему, связь между общим количеством труб n, числом труб по диагонали b и на стороне, а наибольшего шестиугольника выражается следующими простыми соотношениями:

n = 3a (a - 1) + 1

3a² – 3a – 260 = 0

a = 10; b = 2a – 1 = 19

Расстояние между осями труб (шаг):

t = (1.2 1.4) · d_H

t = 1.3 · d_H = 1.3 · 0.025 = 0.0325 м

Трубы соединены с трубной решеткой развальцовкой тип XI:

Рисунок 4

Для нахождения номинальной расчетной высоты решетки, определяем значение K, D и P по таблице 25.3 [6, с.637]

Для типа решеток XI K = 0.36; D = D_B = 0,6м; P = P_M = 0.495 МПа

Для нахождения номинальной расчетной высоты решетки посередине, определяем сумму диаметров отверстий, а затем коэффициент ослабления решетки отверстия:

С учетом прибавок С_К (на коррозию), на округление размеров, а также из конструктивных соображений, принимаем:

h₁ = 12 мм; h = 32 мм.

4. Расчет опор

Количество опор выбирают исходя из допускаемой нагрузки на одну опору и по конструктивным соображениям, для подвесных опор их допускается не меньше двух опор [6, с.672].

При расчете опор теплообменника учитывают максимальный вес аппарата [3, с.145]:

где – G_мет = 1340 кг – вес металла аппарата (корпуса, внутренних устройств, штуцеров и люков), согласно ГОСТ 15119-79 для выбранного испарителя.

G_из , G_вод – соответственно вес изоляции (при ее наличии) и вес воды при гидроиспытании.

Масса воды в аппарате для гидравлических испытаний:

где Н – высота аппарата, м

Н = 3080 мм = 3,08 м (по ГОСТ 15119-79)

D - диаметр аппарата, м;

ρ_в - плотность воды, кг/м³

Вес теплоизоляции принимают 3 – 5 % веса аппарата.

Тогда

G_max = 1340 + 0,4 · 1340 + 1448 = 3324 кг

Общая нагрузка на опоры:

Принимаем две опоры, тогда нагрузка на одну опору составит:

Выбираем подвесные опоры (лапы) для вертикальных цилиндрических аппаратов по ГОСТ 26296-84 (Таблица 4, Рисунок 5)

Таблица 4 – Основные геометрические характеристики опор

H	l1, мм	b, мм	b1, мм	h, мм	h1, мм	K, мм	Lf, мм	S1, мм	d, мм	Катет сварного шва t, мм	Масса опорной лапы G, кг
16000	210	175	200	350	356	30	40	5	24	3	5,8

Рисунок 5

Расчет опор включает определение размеров ребер (толщина и высота определяются ГОСТ 26296-84); расчет длины опорной поверхности; расчет сварного шва [3, с. 146].

Расчет сварного шва, соединяющего опору с аппаратом, проводят, определяя катет (h_ш), длину (L_ш) и прочность сварного шва [3, с. 147].

Катет сварного шва (hш, м), учитывая, что ребра приваривают к корпусу сплошным круговым швом:

где – S = 6 мм толщина стенки корпуса аппарата.

Длина сварного шва по формуле:

где Н и S – соответственно высота и толщина ребра лапы (см. табл. 4), мм.

Проверяем прочность сварного шва по формуле [3, с. 148]:

где L_ш – общая длина сварных швов, м;

h_ш – катет сварного углового шва, м;

τ_сд – дополнительное напряжение материала шва на срез (70 – 80 МН/м²)

Условие выполняется: , следовательно, прочность приварки опор к корпусу обеспечена.

Окончательно принимаем опорную лапу с условным обозначением: Опорная лапа 3-16000 ГОСТ 26296-84.