Трубные решетки

Одним из наиболее распространенных видов химических аппаратов являются теплообменные аппараты, а из числа последних особенно широкое применение в химической и многих других отраслях промышленности имеют кожухотрубчатые теплообменники.

Рис. 1 Основные типовые конструкции плоских трубных решеток, применяемых в химическом аппаратостроении

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

Рис. 2 Основные типовые конструкции сферических и эллиптических трубных решеток, применяемых в химическом аппаратостроении: XIII – сферическая; XIV и XV – эллиптические

По форме трубные решетки бывают круглые, кольце вые и прямоугольные. Наибольшее распространение имеют круглые решетки, которые могут быть плоскими, сферическими и эллиптическими.

Основные типовые конструкции плоских трубных решеток показаны на рис. 1, а сферических и эллиптических – на рис. 2.

Типы I – III, VIII, X и XII – XV представляют собой трубные решетки, привариваемые к обечайке или днищу; типы V и VI – присоединяемые к обечайке с помощью пайки (только для аппаратов из меди и латуни); типы IV – VI предусматривают присоединение к трубным решеткам крышек, а типы VII – XI, XIII и XV – отъемное соединение трубных решеток с корпусом или крышкой.

Трубные решетки изготовляются в основном из листового проката, а в ряде случаев – литыми, причем, как правило, материал решеток должен быть более прочным и жестким, чем материал труб.

Во всех кожухотрубных теплообменниках с жестким соединением трубных решеток с обечайкой корпуса, работающих под избыточным давлением в трубном или межтрубном пространствах, в месте соединения решетки с обечайкой действуют краевые моменты, вызывающие в нем соответствующие дополнительные напряжения. Эти напряжения в обечайке по мере удаления от места соединения с решеткой быстро уменьшаются.

С целью снижения концентрации указанных напряжений рекомендуется обечайку в месте присоединения ее к решетке на длине не менее 10s (но не менее 100 мм) выполнять утолщенной в 1,2–1,4 раза. Кроме того, место соединения утолщенной обечайки с решеткой целесообразно выполнять с галтелью радиусом, равным толщине присоединяемой стенки.

Для аппаратов из хрупких материалов или материалов, снижающих свою пластичность в рабочих условиях, приведенные рекомендации являются обязательными при конструировании.

Таблица 1 – Количество труб в круглых плоских трубных решетках при размещении их по вершинам равносторонних треугольников и концентрическим окружностям

Количество труб на диаметре	Размещение	Количество труб на диаметре	Размещение
по вершинам равносторонних треугольников	по концентрическим окружностям	по вершинам равносторонних треугольников	по концентрическим окружностям
Количество труб	Количество труб
в шести-угольнике	в сегментах	всего	на наружной окружности	всего	в шести-угольнике	в сегментах	всего	на наружной окружности	всего
одном	всего	одном	всего
1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	4-й ряд	5-й ряд	6-й ряд	7-й ряд
3 5	7 19					7 19		7 19	53 55	2107 2269	22 24		14 15	-				336 390	2443 2659	163 169	2193 2362
7 9	37 61					37 61	18 25	37 62	57 59	2437 2611	25 26	21 22	16 17	9 11				426 456	2863 3067	175 182	2537 2719
11 13	91 127					91 127	31 37	93 130	61 63	2791 2977		23 24	18 19	13 14				486 504	3277 3481	188 194	2907 3101
19 21	271 331	5 6			30 36	301 367	56 62	279 341	69 71	3571 3781		27 28	23 25	19 20	10 11			660 690	4231 4471	213 219	3722 3941
23 25	397 469	7 8			42 48	439 517	69 75	410 485	73 75	3997 4219		29 30	26 27	21 22	12 15			726 762	4723 4981	226 232	4167 4399
	547 631	9 10			66 90	613 721	81 87	566 653	77 79	4447 4681	34 35	31 32	28 29	23 24	16 17			792 822	5239 5503	238 243	4637 4880
31 33 35 37 39	721 817 919 1027 1141	11 12 13 14 15	7 8 9 12		102 114 126 138 162	823 931 1045 1165 1303	94 100 106 113 119	747 847 953 1066 1185	81 83 85 87 89	4921 5167 5419 5677 5941	36 37 38 39 40	33 34 35 36 37	30 31 32 33 34	25 26 27 28	18 20 21 23 24	7 10 13 14 17		894 948 996 1038 1086	5815 6115 6415 6715 6979	249 255 261 268 274	5129 5384 5645 5913 6187
41 43	1261 1387	16 17	13 14	4 7	198 228	1459 1615	125 131	1310 1441	91 93	6211 6487	41 42	38 39	35 36	30 32	25 26	18 20	7 8	1164 1218	7375 7705	280 287	6467 6754
45 47	1519 1657	18 19	15 16	8 9	246 264	1765 1921	138 144	1579 1723	95 97	6769 7057	44 45	40 41	37 38				11 13	1290 1320	8059 8377	293 299	7047 7346
49 51	1801 1951	20 21	17 18	12 13	294 312	2095 2263	150 151	1873 2030	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Размещение труб в трубных решетках (рис. 3) производится по вершинам равносторонних треугольников, вершинам квадратов и концентрическим окружностям. В ряде случаев встречается необходимость комбинированного размещения. Наиболее рациональным является размещение по вершинам равносторонних треугольников, при котором при одном и том же шаге между трубами на решетке помещается максимальное количество труб. Размещение по вершинам квадратов целесообразно производить при необходимости чистки межтрубного пространства.

Рис. 3 – Размещение труб в трубных решетках: I – по вершинам равносторонних треугольников; II – по вершинам квадратов; III – по концентрическим окружностям

В табл. 1 указано количество труб в круглых плоских трубных решетках при размещении их по вершинам равносторонних треугольников и концентрическим окружностям. В последнем случае количество труб на каждой из концентрических окружностей принимается по таблице для соответствующего количества труб на диаметре этих окружностей.

Для стальных сварных кожухотрубных теплообменников диаметром до 1400 мм с U-образными трубами наружным диаметром 25 и 20 мм размещение труб в трубных решетках (по вершинам квадратов и равносторонних треугольников) установлено ГОСТом 13203–67. Шаг между трубами в трубных решетках зависит от диаметра труб d_H и способа их закрепления. Способы закрепления труб в трубных решетках приведены в гл. 19. Минимальную величину шага между трубами t рекомендуется принимать по табл. 25.2. При этом в зависимости от способа закрепления труб значение величины простенка между трубами должно быть: при развальцовке ; при пайке , при приварке – для , для , где s – толщина стенки трубы.

Расчетная температура трубных решеток определяется теплотехническим расчетом для наиболее неблагоприятного случая, возможного при эксплуатации.

Таблица 2 – Величина минимального шага между трубами t в трубных решетках

Дата добавления: 2015-07-10