SU1625554A1 - Способ креплени труб в трубных решетках теплообменников с U-образными трубами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам креплени  труб в трубных решетках теплообменных аппаратов и может быть использовано в энергетическом, химическом и нефт ном аппаратостроении. Цель изобретени  - снижение трудоемкости развальцовки труб в теплообменных аппаратах пут.ем уменьшени  числа узлов креплени  труб. Все трубы развальцовывают с лицевой стороны решетки. Трубы, наход щиес  в центральной круговой зоне решетки , дополнительно развальцовывают с тыльной стороны решетки. Радиус зоны дополнительной развальцовки труб определ ют из соотношени  0 :Ј R D/2, где R - радиус центральной зоны тыльной стороны трубной решетки аппарата; D - внутренний диаметр кожуха аппарата . 1 ил. у Ё

Description

Изобретение относитс  к способу креплени  труб в трубных решетках теплообменников с 0-образными трубами и может быть использовано в нефт ном, химическом и энергетическом аппаратостроении.

Цель изобретени  - снижение трудоемкости при развальцовке труб в теплообменных аппаратах с U-образными трубами.

На чертеже представлен график расчета размеров центральной зоны обработки.

Дл  определени  качества развальцовки на заводе изготовителе проводитс  испытание герметичности вальцовочных соединений давлением испытательной среды в межтрубном пространстве. Во врем  этих испытаний, а также в процессе эксплуатации , когда давление в межтрубном пространстве выше, чем в трубном, в трубных решетках теплообменных аппаратов с U-образными трубами возникает значительный (до 6 мм) прогиб, направленный в сторону лицевой поверхности. При этом происходит снижение контактного давлени  между трубами и трубной решеткой в вальцовочных соединени х, примыкающих к лицевой поверхности , и увеличение контактного давлени  в вальцовочных соединени х, примыкающих к тыльной поверхности трубной решетки.

Это св зано с тем, что слои трубной решетки при таком прогибе со стороны лицевой поверхности раст гиваютс , а со стороны тыльной поверхности сжимаютс .

Согласно теории изгиба круглых пластин напр жение раст жени  достигает максимума в центре пластины на ее выпуклой поверхности. Отсюда следует, что разгерметизаци  вальцовочных соединений,

О

ю ел ел ел

Јь

примыкающих к выпуклой поверхности трубной решетки, начинаетс  в первую очередь в центральной зоне трубной решетки с радиусом 0 R 5 D/2, где R - радиус центральной зоны решетки, D - диаметр решетки .

Расчеты радиусов зон разгерметизации выполнены следующим образом.

В теплообменном аппарате с U-образны- ми трубами трубную решетку толщиной Н, перекрывающую кожух с внутренним радиусом а, можно рассматривать как круглую защемленную пластинку того же радиуса и толщины. Защемление образуют фланцева  часть трубной решетки совместно с фланцевой частью крышки или распределительной камеры аппарата.

Дл  круглой защемленной пластинки радиуса а распределение изгибающих моментов Mr и Mt при приложении давлени  Р определ етс  по формулам сопротивлени  материалов

a2(1 + v)- r2(3+v); (1)

Mi

16

Mf

а2(1 + v}- r2(1+3v),

где г - текущий радиус;

V - коэффициент Пуассона, принимаемый равным в данном случае 0,3.

Напр жени  изгиба достигают максимума на поверхности пластинки 6Мг . (2)

Or

Or

Н Н/ Первый инвариант тензора напр жений на поверхности пластинки с учетом (1) и (2) равен

+ 0t 3- a -2 г 2.

(3)

4 Н

1 Изгибные напр жени  вызывают уменьшение контактного давлени  в соединени х труб с трубной решеткой. Дл  обеспечени  герметичности необходимо выполнение услови 

2Рк-И Р, (4)

где Рк - минимальное значение контактного давлени ;

Р - эксплуатационное давление, на которое рассчитан аппарат.

Условие (4) иначе можно записать в виде

11

Рк-i 11 Р.

2 2

Это условие выражает требование, чтобы контактное давление Рк с учетом его

уменьшени  на величину -к h, св занную с изгибом трубной решетки, превышало приведенное давление - Р- приложенное к трубной решетке. Коэффициент 1/2 при Р

учитывает, что давление приложено только к части поверхности трубной решетки, заключенной между трубами.

Подставл   (3) в (4), получают

- VРк-2Р /Н (ъ

г- i п ч -9 °

a f и,ь г. р g j

Если г R - радиус центральной зоны трубной решетки, где необходима развальцовка вторым по сом, 2а D - внутренний диаметр кожуха теплообменного аппарата, формула (5) принимает вид:

15

. 2Рк-2Р f2HVT (6) D I 0,5-2р I-TJ-J

где R - радиус центральной круговой зоны тыльной стороны решетки, см; D - внутренний диаметр кожуха аппарата , см;

Рк - минимальное значение контактного давлени , кг/см ;

Р - эксплуатационное давление, на ко- торое рассчитан аппарат, кг/см2;

Н - толщина трубной решетки, см.

Способ осуществл ют следующим образом .

Сначала развальцовывают все трубы на участках, примыкающих к лицевой поверхности трубной решетки, Затем по формуле (6) определ ют радиус центральной круговой зоны, где возможна разгерметизаци , В этой зоне .производ т дополнительную раз- вальцовку труб на участках, примыкающих к тыльной поверхности трубной решетки.

Пример. Теплообменные аппараты 1200ТУ-16-М1-0/6-К имеют исполнение М1. Дл  этого исполнени  минимальное контакт- ное давление (остаточное давление) РК 184 кгс/см . Эксплуатационное давление Р 16 кгс/см2, Толщина трубной решетки Н 7,6 см. Внутренний диаметр кожуха 0 120 см.

Подставл   эти данные в (6), получают 2R ,

120

: 0,44,

откуда радиус центральной зоны, где необходима развальцовка вторым по сом,

см.

Это же значение получают из графика (сплошна  лини , помещенна  точками) при 2H/D 2-7,6/120 0,126.

При гидройспытани х двух контрольных аппаратов давлением 20 кгс/см2, развальцованных одним по сом, в центральной зоне того же радиуса (26 см) зафиксированы соответственно 20 и 32 течи .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ креплени  труб в трубных решетках теплообменников с U-образными трубами, заключающийс  в развальцовке труб на лицевой и тыльной сторонах труб- ной решетки, отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудоемкости, на тыльной стороне решетки трубы развальцовывают только в центральной круговой зоне, радиус R которой находитс  в пределах

   О R D/2, где D - диаметр решетки.

   . 0,1

   о.а

   ом