Расчет закрепления труб в трубных решетках

Расчетная осевая сила в Мн (кгс), действующая в месте закрепления трубы в решетке, зависит от конструктивной схемы теплообменника и принимается равной:

для аппаратов по схемам I (нежесткой конструкции)

; (9)

для аппаратов по схемам II, III и IV

(10)

для аппаратов по схеме I (жесткой конструкции) – по (26.9),

где D – расчетный диаметр решетки в м (см);

d_H – наружный диаметр трубы в м (см);

z – количество труб;

р – большее из р_т или р_м в Мн/м² (кгс/см²).

Закрепление труб в решетке производится: стальных – развальцовкой, сваркой; из цветных металлов и сплавов – развальцовкой, сваркой, на мягком припое; из неметаллических материалов – на клею.

Наиболее надежным закреплением является сварка с последующей развальцовкой.

Расчетная высота трубной решетки h’ в м (см), исходя из закрепления в ней труб развальцовкой, определяется по формуле *

(11)

где q – допускаемая нагрузка, приходящаяся на едини­цу условной поверхности развальцовки, в Мн/м (кгс/см²).

Кроме того, для стали

,мм, (12)

но не менее 10 мм;

для меди и латуни

,мм, (13)

но не менее 12 мм.

Допускаемая нагрузка, приходящаяся на единицу условной поверхности, q – в формуле (11) зависит от типа развальцовки и материала. В табл. 4 приведены значения q.

Таблица 25.4 – Значения допускаемой нагрузки, приходящейся на единицу условной поверхности, q при развальцовке труб в трубных решетках

Материал	Развальцовка
I (гладкая)	II (в канавках)	III (с отбортовкой тубы)
q, Мн/м^2
Сталь
Цветные металлы и сплавы
Примечание. Геометрические размеры отверстий под развальцовку труб в трубных решетках: , но не менее 5 и не более 10 мм; . При , ; при до 100 мм , . Развальцовка производится на глубину не менее 1,5 dн.
- предел текучести цветного металла или сплава в Мн/м^2

При закреплении труб в решетке сваркой, пайкой или на клею расчетная высота сварного или глубина паяного, или клееного швов в м (см) определяется по формуле

, (14)

где τ_сд – допускаемое напряжение на срез для шва в Мн/м² (кгс/см²).

Высота трубных решеток при закреплении труб на одной сварке определяется только условиями прочности решетки. Высота трубных решеток h в м (см) при закре­плении труб пайкой или клейкой определяется условиями прочности решетки и исходя из условия прочности шва и конструктивных соображений должна быть не менее

. (15)

25.2. ПЛОСКИЕ КОЛЬЦЕВЫЕ ТРУБНЫЕ РЕШЕТКИ (см. рис. 1, типа III и XII)

Такие решетки применяются преимущественно в кожухотрубных цельносварных теплообменниках с витыми трубами и жестким сердечником.

На указанные теплообменники имеется отраслевая нормаль ОН 26-01-52–67.

Расчет решеток для подобных теплообменников рекомендуется производить по приведенной ниже методике ЛенНИИхиммаша.

Расчетом определяется высота решетки и проверяется принятая толщина стенки сердечника при выбранном по конструктивным и технологическим соображениям наружном диаметре его. Номинальная расчетная высота решетки снаружи в м (см), считая ее жесткозакрепленной по контуру (в запас расчета), определяется по формуле

(16)

где D_нс – наружный диаметр сердечника в м (см),

р – приведенное давление на решетку в Мн/м (кгс/см²);

σ_ид – допускаемое напряжение на изгиб для материала решетки в Мн/м² (кгс/см²);

– коэффициент, определяется по графику рис. 5.

Рис. 5 – Графики для определения коэффициентов К и K₁ в формулах (16) и (18)

Приведенное давление на решетку определяется: при расчете на давление в трубном пространстве р_т по формуле (7);

при расчете на давление в межтрубном пространстве р_м по формуле

(17)

где z – количество труб в решетке.

Расчет решетки производится на большее из приведенных давлений.

Номинальная расчетная высота решетки посередине h' в м (см) определяется по формуле

(18)

где – коэффициент, определяется по графику рис. 5.

φ₀ – коэффициент ослабления решетки отверстиями; значения остальных величин те же, что и в формуле (16).

Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяется по формуле

(19)

где z₁ – количество труб в решетке на диаметре.

Расчетные высоты решетки снаружи h₁ и посередине h с учетом прибавок определяются по формуле (10) и окончательно принимаются по конструктивным соображениям.

Напряжение в сердечнике от осевого сжатия или растяжения σ в Мн/м² (кгс/см²) определяется по следующим формулам и должно быть:

при

(20)

при

(21)

где l – длина сердечника между трубными решетками в м (см);

F₀ = π (D_в + s)·s – площадь поперечного сечения обечайки корпуса в м² (см²);

F_с = π (D_нс – s_с)·s_с – площадь поперечного сечения сердечника в м² (см²);

h – принятая высота решетки посередине в м² (см);

K₁, K₂, K₃ – коэффициенты, определяются по графикам рис. 6;

α^t – коэффициент линейного расширения для материала обечайки и сердечника при температуре их t в 1/°С;

Е^t – модуль упругости материала обечайки и сердечника (обычно одинаковый) в Мн/м² (кгс/см²);

Δt – максимальная возможная средняя разность температур обечайки и сердечника в °С; принимается: при расчете по формуле (20) Δt = t_c – t₀, при расчете по формуле (21) Δt = t₀ – t_c.

При отсутствии указанной разности температур первые члены в числителях формул (20) и (21) равны нулю. Если условия (20) или (21) не выполнены, то толщину стенки сердечника необходимо соответственно увеличить.

Рис. 6 – Графики для определения коэффициентов K₁, К₂ и К₃ в формулах (20) и (21)

---

Дата добавления: 2015-07-10