Новости - Идеи проектирования теплообменников и сопутствующие знания

I. Классификация теплообменников:

Кожухотрубчатые теплообменники можно разделить на следующие две категории в зависимости от конструктивных характеристик.

1. Жесткая структура кожухотрубчатого теплообменника: этот теплообменник стал фиксированным трубчато-пластинчатым типом, обычно можно разделить на однотрубчатый и многотрубчатый диапазон двух видов. Его преимущества - простая и компактная структура, дешевизна и широкое применение; недостаток - невозможность механической очистки трубы.

2. Кожухотрубчатый теплообменник с устройством температурной компенсации: он может сделать нагреваемую часть свободной расширяющейся. Структура формы может быть разделена на:

① Теплообменник с плавающей головкой: этот теплообменник может свободно расширяться на одном конце трубной пластины, так называемая «плавающая головка». Он применяет к стенке трубы и стенке кожуха, разница температур большая, пространство пучка труб часто очищается. Однако его структура сложнее, затраты на обработку и изготовление выше.

② U-образный трубчатый теплообменник: он имеет только одну трубную пластину, поэтому труба может свободно расширяться и сжиматься при нагревании или охлаждении. Структура этого теплообменника проста, но рабочая нагрузка по изготовлению изгиба больше, и поскольку труба должна иметь определенный радиус изгиба, использование трубной пластины плохое, труба механически очищается, ее трудно демонтировать, а замена труб нелегка, поэтому требуется, чтобы через трубки проходила чистая жидкость. Этот теплообменник можно использовать при больших перепадах температур, высоких температурах или высоком давлении.

③ Теплообменник с коробкой сальника: имеет две формы, одна находится в трубной пластине на конце каждой трубы, имеет отдельное уплотнительное уплотнение, чтобы гарантировать свободное расширение и сжатие трубы, когда количество труб в теплообменнике очень мало, перед использованием этой структуры, но расстояние между трубами, чем в общем теплообменнике, будет большим, сложная структура. Другая форма выполнена в одном конце трубы и плавающей конструкции оболочки, в плавающем месте используется все уплотнительное уплотнение сальника, структура проще, но эта структура не проста в использовании в случае большого диаметра, высокого давления. Теплообменник с коробкой сальника в настоящее время используется редко.

II.Обзор проектных условий:

1. При проектировании теплообменника пользователь должен обеспечить следующие расчетные условия (параметры процесса):

① труба, оболочка программы рабочее давление (как одно из условий для определения того, должно ли быть предоставлено оборудование по классу)

② рабочая температура программы трубки, оболочки (вход/выход)

③ температура металлической стенки (рассчитывается процессом (предоставляется пользователем))

④Название и характеристики материала

⑤Запас по коррозии

⑥Количество программ

⑦ площадь теплопередачи

⑧ Технические характеристики труб теплообменника, расположение (треугольное или квадратное)

⑨ складная пластина или номер опорной пластины

⑩ изоляционный материал и толщина (для определения высоты выступания посадочного места таблички)

(11) Краска.

Ⅰ. Если у пользователя есть особые требования, пользователь должен указать марку, цвет

Ⅱ. У пользователей нет особых требований, дизайнеры сами выбрали

2. Несколько ключевых условий проектирования

① Рабочее давление: оно должно быть указано как одно из условий для определения того, классифицируется ли оборудование.

② характеристики материала: если пользователь не указывает название материала, необходимо указать степень токсичности материала.

Так как токсичность среды связана с неразрушающим контролем оборудования, термообработкой, уровнем поковок для высшего класса оборудования, а также связана с разделением оборудования:

а, чертежи GB150 10.8.2.1 (f) указывают, что контейнер содержит чрезвычайно опасную или высокоопасную среду с токсичностью 100% RT.

б, чертежи 10.4.1.3 показывают, что контейнеры, содержащие чрезвычайно опасные или высокоопасные по токсичности среды, должны подвергаться послесварочной термической обработке (сварные соединения из аустенитной нержавеющей стали не могут подвергаться термической обработке)

в. Поковки. Использование средней токсичности для экстремальных или высокоопасных поковок должно соответствовать требованиям класса III или IV.

③ Характеристики трубы:

Обычно используемая углеродистая сталь φ19×2, φ25×2.5, φ32×3, φ38×5

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

Расположение трубок теплообменника: треугольник, угловой треугольник, квадрат, угловой квадрат.

★ Если требуется механическая очистка между трубками теплообменника, следует использовать квадратное расположение.

1. Расчетное давление, расчетная температура, коэффициент сварного соединения

2. Диаметр: DN < 400 цилиндр, использование стальной трубы.

Цилиндр DN ≥ 400, с использованием прокатанной стальной пластины.

16-дюймовая стальная труба ------ обсудить с пользователем использование прокатанной стальной пластины.

3. Схема компоновки:

В зависимости от площади теплопередачи и технических характеристик теплообменных трубок начертить схему расположения для определения количества теплообменных трубок.

Если пользователь предоставляет схему трубопровода, а также проверяет, находится ли трубопровод в пределах окружности ограничения трубопровода.

★Принцип прокладки труб:

(1) в окружности ограничения трубопровода должно быть заполнено трубой.

② количество многоходовых труб должно быть таким, чтобы оно соответствовало количеству ходов.

③ Трубки теплообменника должны быть расположены симметрично.

4. Материал

Когда сама трубная пластина имеет выпуклый заплечик и соединена с цилиндром (или головкой), следует использовать ковку. Из-за использования такой структуры трубная пластина обычно используется для более высокого давления, воспламеняемости, взрывоопасности и токсичности для экстремальных, высокоопасных случаев, чем выше требования к трубной пластине, тем толще трубная пластина. Чтобы избежать образования шлака, расслоения и улучшить условия напряжения волокон выпуклого плеча, уменьшить объем обработки, экономя материалы, выпуклый заплечик и трубная пластина напрямую выковываются из общей поковки для изготовления трубной пластины.

5. Соединение теплообменника и трубной доски

Труба в трубной пластине соединения, в конструкции кожухотрубчатого теплообменника является более важной частью конструкции. Он не только обрабатывает рабочую нагрузку, но и должен сделать каждое соединение в работе оборудования, чтобы гарантировать, что среда без утечки и выдерживает среднюю производительность давления.

Соединение труб и трубных досок осуществляется в основном тремя способами: а) расширением; б) сваркой; в) сваркой расширением.

Расширение кожуха и трубы из-за утечки среды не приведет к неблагоприятным последствиям ситуации, особенно если свариваемость материала плохая (например, углеродистая стальная труба теплообменника), а рабочая нагрузка на производственное предприятие слишком велика.

Из-за расширения конца трубы при пластической деформации сварки возникает остаточное напряжение, с повышением температуры остаточное напряжение постепенно исчезает, так что роль герметизации и склеивания конца трубы снижается, поэтому расширение конструкции по давлению и температурным ограничениям, как правило, применимо к расчетному давлению ≤ 4 МПа, расчетной температуре ≤ 300 градусов, а в процессе эксплуатации отсутствуют сильные вибрации, чрезмерные перепады температур и значительная коррозия под напряжением.

Сварочное соединение имеет преимущества простого производства, высокой эффективности и надежного соединения. Благодаря сварке труба к трубной пластине играет лучшую роль в увеличении; а также может снизить требования к обработке отверстий трубы, экономя время обработки, простоту обслуживания и другие преимущества, его следует использовать в качестве приоритетного.

Кроме того, когда токсичность среды очень велика, среда и атмосфера смешиваются Легко взрывается среда радиоактивна или внутри и снаружи трубы смешивание материалов будет иметь неблагоприятное воздействие, для того чтобы гарантировать, что соединения герметичны, но также часто используют метод сварки. Метод сварки, хотя преимуществ много, потому что он не может полностью избежать «щелевой коррозии» и сварных узлов коррозии под напряжением, и тонкая стенка трубы и толстая трубная пластина трудно получить надежный сварной шов между.

Метод сварки может быть более высоких температур, чем расширение, но под действием высокотемпературного циклического напряжения сварной шов очень восприимчив к усталостным трещинам, зазору труб и отверстий труб, при воздействии коррозионных сред, чтобы ускорить повреждение соединения. Поэтому есть сварка и компенсаторы, используемые одновременно. Это не только повышает усталостную прочность соединения, но и снижает тенденцию к щелевой коррозии, и, таким образом, его срок службы намного больше, чем при использовании только сварки.

В каких случаях подходит для реализации сварки и компенсаторов и методов, нет единого стандарта. Обычно в температуре не слишком высокой, но давление очень высокое или среда очень легко течет, использование расширения прочности и герметизации сварного шва (герметизация сварного шва относится просто к предотвращению утечки и реализации сварного шва, и не гарантирует прочность).

Когда давление и температура очень высоки, используется прочностная сварка и расширение пасты (прочностная сварка даже если сварной шов имеет плотный, но также для обеспечения того, чтобы соединение имело большую прочность на растяжение, обычно относится к прочности сварного шва, равной прочности трубы при осевой нагрузке при сварке). Роль расширения в основном заключается в устранении щелевой коррозии и повышении усталостной прочности сварного шва. Конкретные структурные размеры стандарта (GB/T151) были предусмотрены, не будем вдаваться в подробности здесь.

Требования к шероховатости поверхности отверстий труб:

а, при сварке труб теплообменника и трубной доски значение шероховатости поверхности трубы Ra не превышает 35 мкм.

б) однотрубное теплообменник с расширительным соединением трубной пластины, значение шероховатости поверхности отверстия трубы Ra не должно превышать 12,5 мкм расширительного соединения, поверхность отверстия трубы не должна влиять на герметичность расширения из-за дефектов, таких как продольные или спиральные задиры.

III.Расчет конструкции

1. Расчет толщины стенки оболочки (включая короткую секцию трубной коробки, головку, программу расчета толщины стенки цилиндра оболочки) толщина стенки трубы, программы оболочки цилиндра должна соответствовать минимальной толщине стенки в GB151, для углеродистой стали и низколегированной стали минимальная толщина стенки определяется из соображений запаса на коррозию C2 = 1 мм, в случае C2 больше 1 мм минимальная толщина стенки оболочки должна быть соответственно увеличена.

2. Расчет арматуры открытого отверстия

Для оболочки, использующей систему стальных труб, рекомендуется использовать полное армирование (увеличить толщину стенки цилиндра или использовать толстостенную трубу); для более толстой трубной коробки на большом отверстии, чтобы учесть общую экономию.

Никакое другое армирование не должно отвечать требованиям нескольких пунктов:

① расчетное давление ≤ 2,5 МПа;

② Расстояние между центрами двух соседних отверстий должно быть не менее двойной суммы диаметров двух отверстий;

③ Номинальный диаметр ствольной коробки ≤ 89 мм;

④ принять минимальную толщину стенки, соответствующую требованиям Таблицы 8-1 (принять запас на коррозию 1 мм).

3. Фланец

Оборудование фланца с использованием стандартного фланца должно обращать внимание на соответствие фланца и прокладки, крепежа, в противном случае фланец должен быть рассчитан. Например, плоский сварной фланец типа А в стандарте с его соответствующей прокладкой для неметаллической мягкой прокладки; при использовании обмотки прокладки следует пересчитать для фланца.

4. Трубчатая пластина

Необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

① Расчетная температура трубной доски: Согласно положениям GB150 и GB/T151, следует принимать температуру не ниже температуры металла компонента, но при расчете трубной доски нельзя гарантировать, что оболочка трубы будет выполнять роль технологической среды, а температуру металла трубной доски трудно рассчитать, обычно за расчетную температуру трубной доски принимают более высокую температуру расчетной температуры.

② многотрубный теплообменник: в зоне трубопровода из-за необходимости установки распорной канавки и конструкции стяжных стержней, а также из-за отсутствия поддержки зоны теплообменника Ad: формула GB/T151.

③Эффективная толщина трубной доски

Эффективная толщина трубной пластины определяется как расстояние между трубами и толщиной нижней части канавки переборки трубной пластины за вычетом суммы следующих двух величин:

а, граница коррозии трубы за пределами глубины глубины разделительной канавки трубы

б, коррозийный запас оболочки программы и трубная пластина в оболочке программы стороны структуры глубины канавки двух крупнейших заводов

5. Комплект деформационных швов

В неподвижном трубчато-пластинчатом теплообменнике из-за разницы температур между жидкостью в трубчатом ходе и жидкостью в трубчатом ходе, а также теплообменника и кожуха и пластины труб фиксированного соединения, так что при использовании состояния, разница расширения кожуха и трубы существует между кожухом и трубой, кожух и труба к осевой нагрузке. Чтобы избежать повреждения кожуха и теплообменника, дестабилизации теплообменника, отрыва трубы теплообменника от пластины труб, следует установить компенсаторы для уменьшения осевой нагрузки кожуха и теплообменника.

Обычно разница температур между кожухом и стенкой теплообменника велика, необходимо рассмотреть установку компенсатора, при расчете трубной доски в соответствии с разницей температур между различными общими условиями, рассчитанными σt, σc, q, одно из которых не соответствует требованиям, необходимо увеличить компенсатор.

σt - осевое напряжение трубы теплообменника

σc - осевое напряжение цилиндра оболочки

q--Соединение труб теплообменника и трубной пластины с усилием отрыва

IV. Проектирование конструкций

1. Коробка для труб

(1) Длина трубной коробки

а) Минимальная внутренняя глубина

① для отверстия однотрубного хода трубной коробки минимальная глубина в центре отверстия должна быть не менее 1/3 внутреннего диаметра приемника;

② внутренняя и наружная глубина ряда труб должна обеспечивать, чтобы минимальная площадь циркуляции между двумя рядами была не менее 1,3 площади циркуляции трубы теплообменника на ряд;

б, максимальная внутренняя глубина

Подумайте, удобно ли сваривать и зачищать внутренние детали, особенно для номинального диаметра меньшего многотрубчатого теплообменника.

(2) Отдельный программный раздел

Толщина и расположение перегородки согласно GB151 Таблица 6 и Рисунок 15, для толщины перегородки более 10 мм уплотнительная поверхность должна быть обрезана до 10 мм; для трубчатого теплообменника перегородка должна быть установлена на отрывном отверстии (сливном отверстии), диаметр сливного отверстия обычно составляет 6 мм.

2. Кожухотрубный пучок

①Уровень трубного пучка

Ⅰ, Ⅱ уровень трубного пучка, только для внутренних стандартов труб теплообменника из углеродистой стали, низколегированной стали, все еще разработаны «более высокий уровень» и «обычный уровень». Как только внутренняя труба теплообменника может использоваться, «более высокая» стальная труба, углеродистая сталь, низколегированная сталь трубного пучка теплообменника не нужно делить на Ⅰ и Ⅱ уровень!

Ⅰ, Ⅱ трубный пучок отличается в основном наружным диаметром трубы теплообменника, отклонение толщины стенки различно, соответствующий размер отверстия и отклонение различны.

Трубный пучок класса Ⅰ с более высокими требованиями к точности, для труб теплообменника из нержавеющей стали, только трубный пучок Ⅰ; для обычно используемых труб теплообменника из углеродистой стали

② Трубная пластина

а, отклонение размера отверстия трубки

Обратите внимание на разницу между пучками труб уровня Ⅰ и Ⅱ.

б, канавка раздела программы

Ⅰ глубина паза обычно не менее 4 мм

Ⅱ ширина щели раздела подпрограммы: углеродистая сталь 12 мм; нержавеющая сталь 11 мм

Фаска угла паза перегородки минутного диапазона Ⅲ обычно составляет 45 градусов, ширина фаски b приблизительно равна радиусу R угла прокладки минутного диапазона.

③Складная пластина

а. Размер отверстия трубы: различается по уровню пучка

б, высота выреза носовой складной пластины

Высота надреза должна быть такой, чтобы жидкость через зазор проходила с расходом по трубному пучку, аналогичным высоте надреза, обычно принимаемой 0,20-0,45 внутреннего диаметра закругленного угла, надрез, как правило, вырезают в ряду труб ниже центральной линии или вырезают в двух рядах отверстий для труб между небольшими перемычками (для облегчения надевания трубы).

c. Ориентация выемки

Односторонняя подача чистой жидкости, расположение выемок вверх и вниз;

Если в газе содержится небольшое количество жидкости, сделайте надрез вверх по направлению к самой нижней части складной пластины, чтобы открыть отверстие для жидкости;

Жидкость, содержащая небольшое количество газа, надрежьте вниз по направлению к самой высокой части складной пластины, чтобы открыть вентиляционное отверстие.

Сосуществование газа и жидкости или наличие в жидкости твердых частиц, расположение выемок слева и справа и открытие отверстия для жидкости в самом нижнем месте

г. Минимальная толщина складной пластины; максимальный неподдерживаемый пролет

е. Складные пластины на обоих концах трубного пучка расположены максимально близко к входному и выходному приемникам кожуха.

④Рулевая тяга

а, диаметр и количество стяжных тяг

Диаметр и количество в соответствии с таблицей 6-32, 6-33 выбираются таким образом, чтобы площадь поперечного сечения тяги была больше или равна площади поперечного сечения, указанной в таблице 6-33, при этом диаметр и количество тяг могут быть изменены, но их диаметр не должен быть меньше 10 мм, а количество не менее четырех.

б) стяжные стержни должны быть расположены максимально равномерно по внешнему краю трубного пучка, для теплообменников большого диаметра в области труб или вблизи зазора складной пластины должно быть расположено соответствующее количество стяжных стержней, любая складная пластина должна иметь не менее 3 точек опоры

c. Гайка рулевой тяги, некоторым пользователям требуется следующая сварка гайки и складной пластины

⑤ Противосмывная пластина

а. Установка противосливной пластины предназначена для уменьшения неравномерного распределения жидкости и эрозии конца трубы теплообменника.

б) Метод крепления противосмывающейся пластины

Насколько это возможно, закрепленная в трубе с фиксированным шагом или вблизи трубной пластины первой складной пластины, когда входное отверстие оболочки расположено в незакрепленном стержне со стороны трубной пластины, противоскремблирующая пластина может быть приварена к корпусу цилиндра.

(6) Установка деформационных швов

а. Расположен между двумя сторонами складной пластины

Для снижения гидравлического сопротивления компенсатора, при необходимости, в компенсаторе на внутренней стороне трубы-вкладыша трубу-вкладыш следует приварить к оболочке в направлении потока жидкости, для вертикальных теплообменников, когда направление потока жидкости вверх, следует установить на нижнем конце трубы-вкладыша выпускные отверстия.

б. Компенсаторы защитного устройства для предотвращения вытягивания оборудования в процессе транспортировки или использования

(vii) соединение между трубной пластиной и кожухом

а. Расширение также выполняет функцию фланца.

б. Трубная пластина без фланца (GB151 Приложение G)

3. Фланец трубы:

① при расчетной температуре выше или равной 300 градусам следует использовать стыковой фланец.

② для теплообменника, который не может использоваться для взятия на себя интерфейса для сдачи и сброса, следует установить в трубе, самая высокая точка хода оболочки выпускного отверстия, самая низкая точка выпускного отверстия, минимальный номинальный диаметр 20 мм.

③ Вертикальный теплообменник может быть оснащен переливным отверстием.

4. Поддержка: виды GB151 в соответствии с положениями статьи 5.20.

5. Другие аксессуары

① Подъемные проушины

Качество более 30 кг, официальная коробка и крышка коробки трубы должны быть установлены с выступами.

② верхний провод

Для облегчения демонтажа трубной коробки, крышка трубной коробки должна быть установлена в официальной плате, верхний провод крышки трубной коробки.

V. Требования к производству и контролю

1. Трубчатая пластина

① стыковые соединения трубных досок для 100% рентгеновского контроля или UT, уровень квалификации: RT: Ⅱ UT: Ⅰ уровень;

② В дополнение к термообработке для снятия напряжений на стыковых трубах из нержавеющей стали;

③ Отклонение ширины перемычки отверстия трубной доски: по формуле расчета ширины перемычки отверстия: B = (S - d) - D1

Минимальная ширина перемычки отверстия: B = 1/2 (S - d) + C;

2. Термическая обработка трубчатой коробки:

Из углеродистой стали, низколегированной стали, свариваемой с разрезной перегородкой трубной коробки, а также трубной коробки боковых отверстий более 1/3 внутреннего диаметра цилиндрической трубной коробки, при применении сварки для снятия напряжений термической обработки, фланцевые и перегородочные уплотнительные поверхности должны быть обработаны после термической обработки.

3. Испытание под давлением

Когда расчетное давление процесса оболочки ниже давления процесса трубы, для проверки качества соединений труб теплообменника и трубной доски

① Программа давления оболочки для увеличения испытательного давления с программой трубы в соответствии с гидравлическим испытанием, чтобы проверить, нет ли утечки в трубных соединениях. (Однако необходимо убедиться, что первичное напряжение пленки оболочки во время гидравлического испытания составляет ≤0,9ReLΦ)

② Если вышеуказанный метод не подходит, корпус можно подвергнуть гидростатическому испытанию в соответствии с исходным давлением после прохождения, а затем провести испытание корпуса на утечку аммиака или испытание на утечку галогена.