5.3 Визначення діаметрів штуцерів

Мета: визначити діаметр штуцерів.

Вихідні дані:

швидкість руху газу в трубопроводі W₁, м/с 10;

швидкість руху води в трубопроводі W₂ , м/с 2.

Розрахунок проводимо за методикою викладеною в [10]. Схема розрахунку приведена на рисунку 5.4.

Рисунок 5.4 – схема руху потоку в штуцері

Визначаємо діаметри штуцерів для води та газу:

Висновок: Приймаємо стандартні діаметри штуцерів d_газ=20 мм, d_вод=30 мм [4].

5.5 Розрахунок товщини циліндричної обичайки

Метою розрахунку є визначення товщини стінки циліндричної обичайки корпусу апарата, яка задовольняє умовам міцності та стійкості апарата, а також вибір стандартного листа для виготовлення обичайки.

Розрахункова схема циліндричної обичайки наведена на рисунку 5.6.

Вихідні дані для розрахунку:

Розрахунковий тиск в середині апарата Р , МПа 1,2;

діаметр апарата D , м 0,4 ;

температура стінки Т_ст,K 296 ;

допустиме напруження матеріалу [], МПа 183,625;

довжина труб L , м 1,5;

матеріал Сталь Х18Н10Т.

Рисунок 5.6 - Розрахункова схема циліндричної обичайки

Розрахункову товщину стінки обичайки визначаємо за стандартною формулою (ГОСТ 14249­­­­­­-89):

м,

де - коефіцієнт міцності зварного шва,=0,95.

Виконавча товщина стінки обичайки:

м,

де С₁ – додаток на компенсацію корозії;

С₂ – додаток на компенсацію мінусового допуску до товщини листа, С₂=0,8 мм;

С₃ – технологічний додаток, який визначається заводом і пов'язана зі зміною листа при формуванні деталі, С₃=0,3 мм.

мм=0,0005 м,

де – швидкість корозії,мм/рік;

–строк служби апарата, років.

Приймаємо стандартний лист товщиною 0,003 м.

Допустимий тиск (за ГОСТ 14249-89):

МПа.

Перевіряємо умову міцності:

1,2 МПа ≤ 4,27 МПа. Перевірка

Висновок: умова міцності виконується, отже вибрана товщина стінки 0,004 м обичайки забезпечує міцність апарата в умовах робочих навантажень.

5.9 Розрахунок трубної решітки

Метою розрахунку є визначення товщини трубної решітки, яка забезпечить роботу теплообмінника при навантаженні внутрішнім тиском. Розрахункова схема трубної решітки наведена на рисунку 5.10.

Рисунок 5.10 - Розрахункова схема трубної решітки

Для закріплення труб в трубній решітці доцільно застосовувати розвальцювання гладке. Нерухома решітка.

Номінальна розрахункова товщина трубної решітки зовні:

де К=0,36 – коефіцієнт;

D_сп=0,447 м – середній діаметр прокладки;

=1,2 МПа, - внутрішній надлишковий тиск;

[]= 183,625 МПа, - допустиме напруження матеріалу решітки.

Номінальна розрахункова товщина посередині решітки:

де К=0,47 коефіцієнт;

- коефіцієнт ослаблення решітки отворами.

де - сума діаметрів отворів на діаметрі решітки,;

b – кількість труб на діагоналі решітки, b=11.

Виконавча товщина трубної решітки:

Округлюючи до стандартної товщини листа та з конструктивних міркувань приймаємо:

м,

м.

Умова стійкості труб:

де - коефіцієнт зменшення допустимого напруження при осьовому стисненні,.

Тоді:

МПа,

3,3333 МПа<91,8125 МПа.

Умова стійкості виконується.

Середня арифметична довжина сторін прямокутника, утвореного центрами чотирьох суміжних труб:

Середня арифметична довжина сторін прямокутника, утвореного центрами чотирьох суміжних труб в крайньому ряду:

Розрахункова середня арифметична довжина сторони чотирикутника:

Розрахункова товщина трубної решітки:

Остаточне значення товщини решітки визначаються з умов надійності розвальцювання труб.

Розрахункова осьова сила, що діє в місці закріплення труби:

МН.

Розрахункова висота трубної решітки з умов надійності закріплення труб:

м.

де - допустиме навантаження на одну умовну одиницю поверхні розвальцювання. Для розвальцювання з кільцевими канавками=22,7МН/м².

Крім того для сталевих труб повинна виконуватися умова (розміри в міліметрах):

Звідки:

З урахуванням поправки на корозію, а також те, що глибина розвальцювання повинна бути не менше

мм

приймаємо товщину трубної решітки мм.