5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.

Мета розрахунку: розрахувати зусилля в кожусі і трубах, викликані різницею температур, зробити перевірку елементів трубчатки на міцність і стійкість.

Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах теплообмінника зображена на рисунку 5.7

Рисунок 5.7 – Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах

Вихідні дані:

температура кожуха t_к, К358.9;

температура труб t_t,К 332.2;

зовнішній діаметр труб d_з,м 0,025;

внутрішній діаметр труб d, м 0,021;

товщина стінок труб S_T ,м 0,002;

товщина стінки кожуха S_K, м 0,006;

внутрішній діаметр кожуха D, м 0,261;

кількість труб, n 30;

довжина труб L_T,м 2;

довжина кожуха L_к, м 2;

матеріал 08X18H10T

ГОСТ14637-79;

допустиме напруження (кожух) , МПа 158,1;

допустиме напруження (труби) , МПа 162,1;

коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу труб, ;

коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу кожуха, ;

коефіцієнт міцності зварного шва, 0,9

модуль пружності для для труб і кожуха Е, МПа.

Видовження труб внаслідок температурних деформацій:

м.

Видовження кожуха внаслідок температурних деформацій:

м.

Площа поперечного перерізу кожуха:

м².

Площа поперечного перерізу труб:

м².

В результаті температурних деформацій на трубну решітку буде діяти напруження, що вираховується за формулою:

Від’ємне значення означає, що кожух стиснутий.

Розраховуємо деформації:

Напруження в кожусі і трубах, обумовлені дією температур:

;

.

Перевірка умов міцності та стійкості:

;

Умова міцності виконується

Площа поперечного перерізу кожуха:

Момент інерції

Гнучкість

По значенню гнучкості за графіком обираємо коефіцієнт зменшення допустимих напружень при втраті стійкості і перевіряємо умову стійкості:

.

43,7 МПа < 154,8 МПа.

Умова стійкості для кожуха виконується.

5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.

Мета розрахунку: розрахувати зусилля в кожусі і трубах, викликані різницею температур, зробити перевірку елементів трубчатки на міцність і стійкість.

Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах теплообмінника зображена на рисунку 5.7

Рисунок 5.7 – Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах

Вихідні дані:

температура кожуха t_к,К 358.9;

температура труб t_t,К 332.2;

зовнішній діаметр труб d_з,м 0,025;

внутрішній діаметр труб d, м 0,02;

товщина стінок труб S_T ,м 0,0025;

товщина стінки кожуха S_K, м 0,004;

внутрішній діаметр кожуха D, м 0,261;

кількість труб, n 99;

довжина труб L_T,м 1,5;

довжина кожуха L_к, м 1,88;

матеріал 08X18H10T

ГОСТ14637-79;

допустиме напруження (кожух) , МПа 158,1;

допустиме напруження (труби) , МПа 162,1;

коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу труб, ;

коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу кожуха, ;

коефіцієнт міцності зварного шва, 0,9

модуль пружності для для труб і кожуха Е, МПа.

Видовження труб внаслідок температурних деформацій:

м.

Видовження кожуха внаслідок температурних деформацій:

м.

Площа поперечного перерізу кожуха:

м².

Площа поперечного перерізу труб:

м².

В результаті температурних деформацій на трубну решітку буде діяти напруження, що вираховується за формулою:

Від’ємне значення означає, що кожух стиснутий.

Розраховуємо деформації:

Напруження в кожусі і трубах, обумовлені дією температур:

;

.

Перевірка умов міцності та стійкості:

;

Умова міцності виконується

Площа поперечного перерізу кожуха:

Момент інерції

Гнучкість

По значенню гнучкості за графіком обираємо коефіцієнт зменшення допустимих напружень при втраті стійкості і перевіряємо умову стійкості:

.

43,7 МПа < 154,8 МПа.

Умова стійкості для кожуха виконується.