Новини - Ідеї дизайну теплообмінника та відповідні знання

I. Класифікація теплообмінника:

Кожухотрубні теплообмінники можна розділити на наступні дві категорії відповідно до структурних характеристик.

1. Жорстка конструкція кожухотрубного теплообмінника: цей теплообмінник став фіксованою трубою та пластинчатим типом, зазвичай можна розділити на однотрубний і багатотрубний діапазон двох видів.Його переваги - проста і компактна структура, дешева і широко використовувана;Недоліком є те, що трубку неможливо очистити механічним шляхом.

2. Кожухотрубний теплообмінник із пристроєм температурної компенсації: він може зробити нагріту частину вільного розширення.Структуру форми можна розділити на:

① теплообмінник з плаваючою головкою: цей теплообмінник може вільно розширюватися на одному кінці пластини труби, так звана «плаваюча головка».Він поширюється на стінку труби та різниця температур стінки оболонки велика, простір пучка труб часто очищається.Однак його структура складніша, витрати на обробку та виготовлення вищі.

② U-подібний трубчастий теплообмінник: він має лише одну трубну пластину, тому трубка може вільно розширюватися та стискатися під час нагрівання чи охолодження.Конструкція цього теплообмінника проста, але робоче навантаження на виготовлення згину більше, і оскільки труба повинна мати певний радіус вигину, використання трубної пластини є поганим, трубку механічно очищають, її важко розібрати та замінити трубки непрості, тому потрібно пропускати через трубки чисту рідину.Цей теплообмінник можна використовувати при великих змінах температури, високих температурах або високому тиску.

③ теплообмінник типу упаковки: він має дві форми, одна знаходиться в пластині труби, на кінці кожної труби є окреме ущільнення упаковки, щоб забезпечити вільне розширення та звуження труби, коли кількість трубок у теплообміннику дуже мала, до використання цієї конструкції, але відстань між трубкою, ніж загальний теплообмінник, має бути великою, складною структурою.Інша форма зроблена в одному кінці плаваючої конструкції труби та оболонки, у плаваючому місці з використанням цілого ущільнення упаковки, структура простіша, але цю структуру непросто використовувати у випадку великого діаметру та високого тиску.Теплообмінник сальникового типу зараз використовується рідко.

II.Огляд умов проектування:

1. Конструкція теплообмінника, користувач повинен забезпечити такі умови конструкції (параметри процесу):

① трубка, робочий тиск програми оболонки (як одна з умов для визначення того, чи обладнання відповідає класу, має бути забезпечено)

② трубка, робоча температура програми оболонки (вхід/вихід)

③ температура металевої стінки (розраховується процесом (надається користувачем))

④Назва та характеристики матеріалу

⑤Межа корозії

⑥Кількість програм

⑦ площа теплопередачі

⑧ специфікації теплообмінної трубки, розташування (трикутна або квадратна)

⑨ складна пластина або номер опорної пластини

⑩ ізоляційний матеріал і товщина (щоб визначити висоту виступу сидіння таблички)

(11) Фарба.

Ⅰ.Якщо користувач має особливі вимоги, користувач повинен надати бренд, колір

Ⅱ.У користувачів немає особливих вимог, підбирають самі дизайнери

2. Кілька ключових умов проектування

① Робочий тиск: в якості однієї з умов для визначення того, чи є обладнання класифікованим, він повинен бути забезпечений.

② характеристики матеріалу: якщо користувач не вказує назву матеріалу, необхідно вказати ступінь токсичності матеріалу.

Оскільки токсичність середовища пов’язана з неруйнівним контролем обладнання, термічною обробкою, рівнем поковок для вищого класу обладнання, а також пов’язана з поділом обладнання:

a, креслення GB150 10.8.2.1 (f) показують, що контейнер містить надзвичайно небезпечне або дуже небезпечне середовище з токсичністю 100% кімнатної температури.

b, креслення 10.4.1.3 показують, що контейнери, які містять надзвичайно небезпечні або дуже небезпечні середовища з точки зору токсичності, повинні пройти термічну обробку після зварювання (зварні з’єднання аустенітної нержавіючої сталі не можуть піддаватися термічній обробці)

в.Кування.Використання середньої токсичності для екстремальних або дуже небезпечних поковок має відповідати вимогам класу III або IV.

③ Специфікації труби:

Зазвичай використовується вуглецева сталь φ19×2, φ25×2,5, φ32×3, φ38×5

Нержавіюча сталь φ19×2, φ25×2, φ32×2,5, φ38×2,5

Розташування теплообмінних труб: трикутник, кутовий трикутник, квадрат, кутовий квадрат.

★ Якщо потрібне механічне очищення між трубками теплообмінника, слід використовувати квадратне розташування.

1. Розрахунковий тиск, розрахункова температура, коефіцієнт зварювання

2. Діаметр: DN <400 циліндра, використання сталевих труб.

DN ≥ 400 циліндра, використовуючи сталевий прокат.

16" сталева труба ------ з користувачем, щоб обговорити використання сталевого прокату.

3. Схема розташування:

Відповідно до площі теплопередачі специфікації трубок теплопередачі, щоб намалювати схему розташування, щоб визначити кількість трубок теплопередачі.

Якщо користувач надає схему трубопроводу, але також для перегляду трубопроводу в межах кола обмеження трубопроводу.

★Принцип укладання труб:

(1) у граничному колі трубопроводу має бути повно труби.

② кількість багатотактної труби повинна намагатися вирівняти кількість ударів.

③ Труба теплообмінника повинна бути розташована симетрично.

4. Матеріал

Коли сама трубна дошка має опуклий буртик і з'єднана з циліндром (або головкою), слід використовувати кування.Завдяки використанню такої структури трубчастої пластини, як правило, використовується для вищого тиску, легкозаймистих, вибухонебезпечних і токсичних для екстремальних, дуже небезпечних ситуацій, чим вищі вимоги до трубної пластини, трубна пластина також товщі.Для того, щоб уникнути випуклого плеча для утворення шлаку, розшарування та покращити умови напруги опуклого плеча волокна, зменшити кількість обробки, заощадити матеріали, опукле плече та трубну пластину безпосередньо виковувати із загальної ковки для виготовлення трубної пластини. .

5. З'єднання теплообмінника та трубної пластини

Труба в з'єднанні трубної пластини, у конструкції кожухотрубного теплообмінника є більш важливою частиною конструкції.Він не тільки обробляє робоче навантаження, але повинен зробити кожне з'єднання в роботі обладнання, щоб забезпечити середовище без витоку та витримувати потужність середнього тиску.

З'єднання труб і трубних плит в основному здійснюється трьома способами: розширення;б зварювання;c зварювання розширенням

Розширення оболонки та труби між витоком середовища не спричинить несприятливих наслідків ситуації, особливо якщо зварюваність матеріалу є поганою (наприклад, труба теплообмінника з вуглецевої сталі), а робоче навантаження заводу-виробника занадто велике.

Через розширення кінця труби під час зварювальної пластичної деформації виникає залишкова напруга, з підвищенням температури залишкова напруга поступово зникає, так що кінець труби зменшує роль ущільнення та з’єднання, тому розширення структури за рахунок обмежень тиску та температури, як правило, застосовується до проектного тиску ≤ 4 МПа, проектної температури ≤ 300 градусів, а також у роботі без сильних вібрацій, без надмірних змін температури та без значної корозії під напругою .

Зварювальне з'єднання має переваги простого виробництва, високої ефективності та надійного з'єднання.Завдяки зварюванню трубка до пластини трубки має кращу роль у збільшенні;а також може зменшити вимоги до обробки отворів для труб, заощаджуючи час обробки, легке обслуговування та інші переваги, це слід використовувати як пріоритет.

Крім того, коли токсичність середовища дуже велика, середовище та атмосфера змішуються. Легко вибухнути, середовище є радіоактивним або змішування матеріалу всередині та зовні труби матиме несприятливий ефект, щоб забезпечити герметичність з’єднань, але також часто використовують метод зварювання.Метод зварювання, хоча і має багато переваг, оскільки він не може повністю уникнути "щілинної корозії" та зварених вузлів корозії під напругою, а між тонкою стінкою труби та товстою пластиною труби важко отримати надійне зварювання.

Метод зварювання може мати вищі температури, ніж розширення, але під дією високотемпературного циклічного напруження зварний шов дуже сприйнятливий до втомних тріщин, розриву труби та отвору труби, коли піддається впливу корозійних середовищ, що прискорює пошкодження з’єднання.Тому існує зварювання і компенсаційні шви, що використовуються одночасно.Це не тільки покращує стійкість з’єднання до втоми, але й зменшує схильність до щілинної корозії, і, таким чином, термін його служби значно довший, ніж при використанні лише зварювання.

У яких випадках підходить для виконання зварювання та компенсаційних швів і методів, єдиного стандарту немає.Зазвичай температура не надто висока, але тиск дуже високий або середовище дуже легко витікає, використання розширення міцності та ущільнювального зварного шва (ущільнювальний зварний шов стосується просто запобігання витоку та реалізації зварного шва, і не гарантує сила).

Коли тиск і температура дуже високі, використання міцного зварювання та розширення пасти (міцність зварювання навіть якщо зварювання має щільність, але також для забезпечення того, щоб з’єднання має велику міцність на розрив, зазвичай відноситься до міцності зварний шов дорівнює міцності труби при осьовому навантаженні при зварюванні).Роль розширення полягає в основному в усуненні щілинної корозії та покращенні стійкості до втоми зварного шва.Конкретні структурні розміри стандарту (GB/T151) були обумовлені, не будемо вдаватися в деталі тут.

Вимоги щодо шорсткості поверхні отвору труби:

a, коли трубка теплообмінника та трубна пластина зварюються, шорсткість поверхні трубки Ra не перевищує 35 мкМ.

b, однорозширювальне з’єднання трубки теплообмінника та трубчастої пластини, значення Ra шорсткості поверхні отвору трубки не перевищує 12,5 мкМ з’єднання розширення, поверхня отвору трубки не повинна впливати на герметичність розширення дефектів, наприклад через поздовжні або спіральні підрахунок балів.

III.Проектний розрахунок

1. Розрахунок товщини стінки оболонки (включаючи коротку секцію коробки труби, головку, розрахунок товщини стінки циліндра за програмою оболонки) труба, товщина стінки циліндра за програмою оболонки повинна відповідати мінімальній товщині стінки в GB151, для вуглецевої та низьколегованої сталі мінімальна товщина стінки відповідає до запасу корозії C2 = 1 мм. Зважаючи на те, що C2 перевищує 1 мм, мінімальну товщину стінки корпусу слід відповідно збільшити.

2. Розрахунок армування шпуру

Для оболонки з використанням системи сталевих труб рекомендується використовувати всю арматуру (збільшити товщину стінки циліндра або використовувати товстостінну трубу);для більш товстої трубної коробки на великому отворі, щоб врахувати загальну економію.

Не інше армування повинно відповідати вимогам кількох пунктів:

① розрахунковий тиск ≤ 2,5 МПа;

② Центральна відстань між двома сусідніми отворами має бути не менше подвоєної суми діаметрів двох отворів;

③ Номінальний діаметр ствольної коробки ≤ 89 мм;

④ мінімальна товщина стінки має відповідати вимогам таблиці 8-1 (межа корозії становить 1 мм).

3. Фланець

Фланець обладнання з використанням стандартного фланця повинен звернути увагу на фланець і прокладку, кріпильні елементи збігаються, інакше слід розрахувати фланець.Наприклад, плоский зварювальний фланець типу A у стандарті з відповідною прокладкою для неметалевої м’якої прокладки;при використанні обмотки прокладка повинна бути перерахована на фланець.

4. Трубна плита

Необхідно звернути увагу на наступні питання:

① розрахункова температура трубної пластини: відповідно до положень GB150 і GB/T151, слід приймати не менше температури металу компонента, але при розрахунку трубної пластини не можна гарантувати, що оболонка труби обробить роль середовища, і температуру металу трубчастої пластини важко обчислити, зазвичай вона береться на вищій стороні розрахункової температури для розрахункової температури трубної пластини.

② багатотрубний теплообмінник: у діапазоні зони трубопроводу, через необхідність налаштувати розпірну канавку та структуру зв’язної тяги та не підтримується площею теплообмінника Ad: формула GB/T151.

③Ефективна товщина трубної пластини

Ефективна товщина трубної пластини відноситься до відокремлення діапазону труб від дна канавки перегородки товщини трубної пластини мінус сума наступних двох речей

a, запас корозії труби за межі глибини глибини частини канавки діапазону труб

b, межа корозії програми оболонки та трубна плита в стороні програми оболонки структури глибини канавки двох найбільших заводів

5. Набір компенсаторів

У фіксованому трубчастому та пластинчастому теплообміннику через різницю температур між рідиною в трубчастому каналі та рідиною в трубчастому каналі, а також фіксоване з’єднання теплообмінника та кожухотрубної пластини, так що під час використання стану оболонка і існує різниця розширення труби між оболонкою та трубою, оболонкою та трубою до осьового навантаження.Щоб уникнути пошкодження оболонки і теплообмінника, дестабілізації теплообмінника, відривання труби теплообмінника від трубної плити, слід встановити компенсатори для зменшення осьового навантаження на оболонку і теплообмінник.

Як правило, різниця температур між кожухом і стінкою теплообмінника є великою, необхідно розглянути можливість налаштування компенсатора, у розрахунку трубної пластини, відповідно до різниці температур між різними звичайними умовами, розрахованими σt, σc, q, одна з яких не відповідає вимогам , необхідно збільшити компенсаційний шов.

σt - осьове напруження теплообмінної труби

σc – осьове напруження оболонки технологічного циліндра

q--З'єднання труби теплообмінника та трубної пластини сили відриву

IV.Конструкційний дизайн

1. Трубний короб

(1) Довжина трубної коробки

a.Мінімальна внутрішня глибина

① до отвору однотрубного ходу трубної коробки мінімальна глибина в центрі отвору не повинна бути менше 1/3 внутрішнього діаметра ствольної коробки;

② внутрішня та зовнішня глибина ряду труб повинна забезпечувати, щоб мінімальна площа циркуляції між двома рядами була не менше ніж у 1,3 рази більше площі циркуляції труби теплообмінника на ряд;

b, максимальна внутрішня глибина

Подумайте, чи зручно зварювати і зачищати внутрішні частини, особливо для номінального діаметра меншого багатотрубного теплообмінника.

(2) Окремий програмний розділ

Товщина та розташування перегородки згідно з таблицею 6 і малюнком 15 GB151, для товщини перегородки понад 10 мм ущільнювальну поверхню слід обрізати до 10 мм;для трубчастого теплообмінника перегородка повинна бути встановлена на отворі для сльози (дренажний отвір), діаметр дренажного отвору зазвичай становить 6 мм.

2. Кожухотрубний пучок

①Рівень пучка труб

Пучок труб рівня Ⅰ, Ⅱ, тільки для внутрішніх стандартів теплообмінної труби з вуглецевої сталі, низьколегованої сталі, є ще розроблені «вищий рівень» і «звичайний рівень».Після того, як у внутрішній теплообмінній трубі можна використовувати "вищу" сталеву трубу, вуглецеву сталь, теплообмінну трубку з низьколегованої сталі, не потрібно ділити на Ⅰ та Ⅱ рівні!

Ⅰ, Ⅱ пучок труб різниця полягає в основному в зовнішньому діаметрі трубки теплообмінника, відхилення товщини стінки різне, відповідний розмір отвору та відхилення різні.

Пучок труб класу Ⅰ має підвищені вимоги до точності, для труб теплообмінника з нержавіючої сталі, тільки пучок труб Ⅰ;для широко використовуваної труби теплообмінника з вуглецевої сталі

② Трубна пластина

a, відхилення розміру отвору трубки

Зверніть увагу на різницю між пучком труб Ⅰ, Ⅱ рівня

b, канавка програмного розділу

Ⅰ Глибина щілини зазвичай не менше 4 мм

Ⅱ ширина слота перегородки підпрограми: вуглецева сталь 12 мм;нержавіюча сталь 11 мм

Фаска кута щілини для перегородки Ⅲ хвилинного діапазону зазвичай становить 45 градусів, ширина фаски b приблизно дорівнює радіусу R кута прокладки хвилинного діапазону.

③Складна пластина

a.Розмір отвору труби: диференційований за рівнем пучка

b, висота надрізу відкидної пластини

Висота виїмки повинна бути такою, щоб рідина через зазор зі швидкістю потоку через трубний пучок, подібною до висоти виїмки, зазвичай приймалася в 0,20-0,45 рази внутрішнього діаметра заокругленого кута, виїмка, як правило, вирізана в ряду труб нижче центру прокладіть або виріжте в два ряди отвори для труб між перемичками (щоб полегшити носіння труби).

в.Орієнтація виїмки

Одностороння чиста рідина, розташування пазів вгору та вниз;

Газ, що містить невелику кількість рідини, надрізайте вгору до найнижчої частини складної пластини, щоб відкрити отвір для рідини;

Рідина, що містить невелику кількість газу, надрізом у напрямку до найвищої частини складної пластини, щоб відкрити вентиляційний отвір

Співіснування газу та рідини або рідина містить тверді матеріали, розташуйте виїмку ліворуч і праворуч і відкрийте порт рідини в найнижчому місці

d.Мінімальна товщина відкидної пластини;максимальний непідтримуваний проміжок

д.Відкидні пластини на обох кінцях трубного пучка максимально наближені до вхідного та вихідного отворів оболонки.

④Стяжка

а, діаметр і кількість тяг

Діаметр і кількість відповідно до таблиці 6-32, 6-33 вибору, щоб переконатися, що більше або дорівнює площі поперечного перерізу тяги, наведеної в таблиці 6-33, за умови діаметра та кількості зв’язок стрижні можна змінювати, але його діаметр повинен бути не менше 10 мм, кількість не менше чотирьох

b, зв’язувальний стрижень має бути розташований якомога рівномірніше на зовнішньому краї трубного пучка, для теплообмінника великого діаметру, у зоні труби або поблизу розриву відкидної пластини слід розташувати відповідну кількість стяжних стрижнів, будь-який складний плита повинна бути не менше 3 точок опори

в.Гайка тяги, деякі користувачі вимагають зварювання гайки та складної пластини

⑤ Пластина проти змиву

a.Налаштування пластини проти змиву призначене для зменшення нерівномірного розподілу рідини та ерозії кінця трубки теплообмінника.

b.Спосіб кріплення антизмивної пластини

Наскільки це можливо, закріплена в трубі з фіксованим кроком або поблизу трубної пластини першої складної пластини, коли вхідний отвір оболонки розташований у нефіксованому стрижні збоку трубної плити, пластина проти зсуву може бути приварена до корпусу циліндра

(6) Влаштування компенсаторів

a.Розташована між двома сторонами відкидної пластини

Щоб зменшити опір рідини компенсатора, якщо необхідно, у компенсаторі на внутрішній стороні труби вкладиша трубу вкладиша слід приварити до оболонки в напрямку потоку рідини для вертикальних теплообмінників, коли напрямок потоку рідини вгору, слід встановити на нижньому кінці випускних отворів труби вкладиша

b.Компенсатори захисного пристрою для запобігання обладнання в процесі транспортування або використання тягнучого поганого

(vii) з'єднання між пластиною труби та оболонкою

a.Подовжувач виконує функцію фланця

b.Трубна плита без фланця (GB151 Додаток G)

3. Трубний фланець:

① розрахункова температура більше або дорівнює 300 градусам, слід використовувати стиковий фланець.

② для теплообмінника не можна використовувати, щоб взяти на себе інтерфейс, щоб відмовитися і розрядити, слід встановити в трубі, найвищу точку оболонки ходу стравлювача, найнижчу точку розрядного порту, мінімальний номінальний діаметр 20 мм.

③ У вертикальному теплообміннику можна встановити порт переливу.

4. Підтримка: види GB151 відповідно до положень статті 5.20.

5. Інші аксесуари

① Підйомні вушка

Якість понад 30 кг офіційної коробки та кришки коробки для труб повинні бути встановлені наконечники.

② верхній дріт

Для того, щоб полегшити демонтаж трубної коробки, кришку трубної коробки слід встановити на офіційній дошці, верхню провід кришки трубної коробки.

V. Виробництво, вимоги до перевірки

1. Трубна плита

① зрощені стикові з’єднання трубної пластини для 100% променевого контролю або UT, кваліфікований рівень: RT: Ⅱ UT: Ⅰ рівень;

② На додаток до нержавіючої сталі, зрощена трубна пластина для зняття напруги термічна обробка;

③ відхилення ширини моста отвору трубної пластини: згідно з формулою для розрахунку ширини мосту отвору: B = (S - d) - D1

Мінімальна ширина перемички отвору: B = 1/2 (S - d) + C;

2. Термообробка трубної коробки:

Вуглецева сталь, низьколегована сталь, зварена з роздільною перегородкою трубної коробки, а також трубна коробка з бічними отворами більше 1/3 внутрішнього діаметра трубної коробки циліндра, при застосуванні зварювання для напруги рельєфна термообробка, ущільнювальна поверхня фланців і перегородок повинна бути оброблена після термічної обробки.

3. Випробування тиском

Коли розрахунковий тиск процесу оболонки нижчий, ніж тиск процесу труби, щоб перевірити якість з’єднань труби теплообмінника та трубної пластини

① Тиск програми оболонки для підвищення випробувального тиску з програмою труб відповідно до гідравлічного випробування, щоб перевірити, чи є витік з’єднань труб.(Однак необхідно переконатися, що первинне напруження плівки оболонки під час гідравлічного випробування становить ≤0,9ReLΦ)

② Якщо вищевказаний метод не підходить, оболонку можна піддати гідростатичному випробуванню відповідно до вихідного тиску після проходження, а потім оболонку для випробування на витік аміаку або випробування на витік галогену.