Новини - Идеи за дизайн на топлообменници и свързани знания

I. Класификация на топлообменниците:

Кожухо-тръбните топлообменници могат да бъдат разделени на следните две категории според структурните характеристики.

1. Твърда конструкция на кожухотръбен топлообменник: този топлообменник е с фиксиран тръбен и пластинчат тип и обикновено може да бъде разделен на еднотръбни и многотръбни. Предимствата му са проста и компактна конструкция, евтиност и широко приложение; недостатък е, че тръбата не може да се почиства механично.

2. Кожухо-тръбен топлообменник с устройство за температурна компенсация: той може да направи нагрятата част свободно разширения. Структурата на формата може да бъде разделена на:

1. Топлообменник с плаваща глава: този топлообменник може свободно да се разшири в единия край на тръбната плоча, така наречената „плаваща глава“. Той се прилага за голяма температурна разлика между стената на тръбата и стената на корпуса, което води до често почистване на пространството в тръбния сноп. Структурата му обаче е по-сложна, а разходите за обработка и производство са по-високи.

② U-образен тръбен топлообменник: има само една тръбна плоча, така че тръбата може свободно да се разширява и свива при нагряване или охлаждане. Структурата на този топлообменник е проста, но натоварването при производството на огъване е по-голямо и тъй като тръбата трябва да има определен радиус на огъване, използването на тръбната плоча е лошо, тръбата се почиства механично трудно, а демонтирането и подмяната на тръбите не е лесна, така че е необходимо през тръбите да преминава чиста течност. Този топлообменник може да се използва при големи температурни промени, високи температури или високо налягане.

③ Топлообменник тип „салникова кутия“: има два вида. Единият е в тръбната плоча, където в края на всяка тръба има отделно уплътнение, което осигурява свободно разширяване и свиване на тръбата. Когато броят на тръбите в топлообменника е много малък, преди използването на тази конструкция е по-голямо разстояние между тръбите и структурата е сложна в сравнение с общия топлообменник. Друг вид е, когато единият край на тръбата и корпусът са плаващи, като в плаващото място се използва цялото уплътнение. Конструкцията е по-проста, но не е лесна за използване в случаи на голям диаметър и високо налягане. Топлообменникът тип „салникова кутия“ рядко се използва в днешно време.

II. Преглед на проектните условия:

1. При проектирането на топлообменника потребителят трябва да осигури следните проектни условия (процесни параметри):

1. Работно налягане на тръбата, обвивката на програмата (като едно от условията за определяне дали оборудването е от класа, трябва да бъде осигурено)

② тръба, обвивка, работна температура (вход/изход)

③ температура на металната стена (изчислена по процеса (предоставена от потребителя))

④Наименование и характеристики на материала

⑤Граница на корозия

⑥Броят на програмите

⑦ площ за топлопреминаване

⑧ спецификации на тръбите на топлообменника, разположение (триъгълни или квадратни)

⑨ сгъваема плоча или броят на опорните плочи

⑩ изолационен материал и дебелина (за да се определи височината на изпъкване на седалката на табелката с данни)

(11) Боя.

Ⅰ. Ако потребителят има специални изисквания, той трябва да предостави марка, цвят

Ⅱ. Потребителите нямат специални изисквания, самите дизайнери са избрали

2. Няколко ключови условия за проектиране

① Работно налягане: като едно от условията за определяне дали оборудването е класифицирано, то трябва да бъде осигурено.

② характеристики на материала: ако потребителят не посочи наименованието на материала, трябва да посочи степента на токсичност на материала.

Тъй като токсичността на средата е свързана с безразрушителния контрол на оборудването, термичната обработка, нивото на кованите изделия за горния клас оборудване, но също така е свързана с разделянето на оборудването:

Чертежите по GB150 10.8.2.1 (f) показват, че контейнерът, съдържащ изключително опасна или силно опасна среда с токсичност 100% RT.

b, чертежите в 10.4.1.3 показват, че контейнерите, съдържащи изключително опасни или силно опасни среди по отношение на токсичността, трябва да бъдат подложени на термична обработка след заваряване (заварените съединения от аустенитна неръждаема стомана не могат да бъдат термично обработени).

в. Ковани изделия. Използването на средна токсичност за изключително или силно опасни ковани изделия трябва да отговаря на изискванията на клас III или IV.

③ Спецификации на тръбите:

Често използвана въглеродна стомана φ19×2, φ25×2.5, φ32×3, φ38×5

Неръждаема стомана φ19×2, φ25×2, φ32×2.5, φ38×2.5

Разположение на тръбите на топлообменника: триъгълник, ъглов триъгълник, квадрат, ъглов квадрат.

★ Когато е необходимо механично почистване между тръбите на топлообменника, трябва да се използва квадратно разположение.

1. Проектно налягане, проектна температура, коефициент на заваряване

2. Диаметър: DN <400 цилиндър, използване на стоманена тръба.

Цилиндър DN ≥ 400, използващ валцована стоманена плоча.

16" стоманена тръба ------ с потребителя, за да обсъдим използването на валцована стоманена плоча.

3. Диаграма на оформлението:

Според площта на топлопренос, спецификациите на топлопреносните тръби трябва да начертаят диаграма на разположението, за да определят броя на топлопреносните тръби.

Ако потребителят предостави диаграма на тръбопроводите, но също така да прегледа дали тръбопроводите са в рамките на граничния кръг на тръбопроводите.

★Принцип на полагане на тръби:

(1) в граничния кръг на тръбопровода трябва да е пълен с тръба.

② броят на многотактовите тръби трябва да се опита да изравни броя на ударите.

③ Тръбата на топлообменника трябва да бъде разположена симетрично.

4. Материал

Когато самата тръбна плоча има изпъкнало рамо и е свързана с цилиндър (или глава), трябва да се използва ковано покритие. Тъй като тази структура на тръбните плочи обикновено се използва за високо налягане, запалими, експлозивни и токсични условия, за екстремни и високоопасни ситуации, изискванията към тръбните плочи са по-високи, тръбните плочи също са по-дебели. За да се избегне образуването на шлака и разслояване на изпъкналото рамо, да се подобрят условията на напрежение от влакната на изпъкналото рамо, да се намали количеството обработка и да се спестят материали, изпъкналото рамо и тръбната плоча се изковават директно от цялостната кованка, за да се произведе тръбната плоча.

5. Свързване на топлообменника и тръбната плоча

Връзката между тръбата и тръбната плоча, при проектирането на кожухотръбен топлообменник, е по-важна част от конструкцията. Тя не само извършва обработка на натоварването, но и трябва да направи всяка връзка по време на работа на оборудването, за да гарантира, че средата няма да има течове и ще издържи на средното налягане.

Свързването на тръби и тръбни плочи се извършва основно по три начина: а) разширение; b) заваряване; c) разширително заваряване

Разширяването на корпуса и тръбата между изтичането на средата няма да причини неблагоприятни последици от ситуацията, особено за материалите с лоша заваряемост (като например тръбата за топлообменник от въглеродна стомана) и твърде голямото натоварване на производствения завод.

Поради разширяването на края на тръбата при заваряване при пластична деформация, възниква остатъчно напрежение. С повишаване на температурата остатъчното напрежение постепенно изчезва, така че ролята на уплътняването и свързването в края на тръбата намалява. Поради това, разширението на конструкцията се ограничава от ограниченията на налягането и температурата. Обикновено това важи за проектно налягане ≤ 4Mpa, проектна температура ≤ 300 градуса. По време на работа не се наблюдават силни вибрации, прекомерни температурни промени и значителна корозия под напрежение.

Заваръчната връзка има предимствата на просто производство, висока ефективност и надеждна връзка. Чрез заваряване, тръбата към тръбната плоча има по-добра роля в увеличаването на капацитета; също така може да намали изискванията за обработка на отвора на тръбата, спестявайки време за обработка, лесна поддръжка и други предимства, така че трябва да се използва приоритетно.

Освен това, когато токсичността на средата е много висока, смесването на средата и атмосферата може лесно да експлодира, ако средата е радиоактивна или смесването на материала вътре и извън тръбата ще има неблагоприятен ефект. За да се гарантира уплътняването на съединенията, често се използва и методът на заваряване. Методът на заваряване, въпреки че има много предимства, не може напълно да избегне „пукнатинна корозия“ и корозия под напрежение при заваряване на възли. Тънките стени на тръбите и дебелите им плочи са трудни за получаване на надежден заваръчен шев.

Методът на заваряване може да работи при по-високи температури от разширителния, но под действието на циклично напрежение при висока температура, заваръчният шев е много податлив на пукнатини от умора. Тръбите и отворите на тръбите, когато са изложени на корозивна среда, ускоряват повреждането на съединението. Поради това, заваряването и разширителните съединения се използват едновременно. Това не само подобрява устойчивостта на умора на съединението, но и намалява склонността към корозия в цепнатини, като по този начин експлоатационният му живот е много по-дълъг, отколкото при използване само на заваряване.

Няма единен стандарт за това кои случаи са подходящи за прилагане на заваръчни и разширителни съединения и методи. Обикновено, когато температурата не е твърде висока, но налягането е много високо или средата е много лесна за изтичане, се използва укрепващо разширително и уплътняващо заваряване (уплътнителното заваряване се отнася само до предотвратяване на изтичане и прилагане на заварката, но не гарантира здравината).

Когато налягането и температурата са много високи, се използва якостно заваряване и пастообразно разширение (якостното заваряване е необходимо, дори ако заварката е стегната, но също така гарантира, че съединението има голяма якост на опън, обикновено се отнася до якостта на заварката, равна на якостта на тръбата при аксиално натоварване по време на заваряване). Ролята на разширението е главно за елиминиране на корозията в цепнатини и подобряване на устойчивостта на умора на заварката. Специфичните структурни размери са посочени в стандарта (GB/T151), няма да навлизам в подробности тук.

За изискванията за грапавост на повърхността на отвора на тръбата:

a, когато тръбата на топлообменника и тръбната плоча са заварени, стойността на грапавостта на повърхността на тръбата Ra не е по-голяма от 35uM.

b, разширителна връзка между единична тръба на топлообменник и тръбна плоча, стойността на грапавостта на повърхността на отвора на тръбата Ra не е по-голяма от 12,5 μM, разширителна връзка, повърхността на отвора на тръбата не трябва да влияе на херметичността на разширението поради дефекти, като например чрез надлъжно или спирално набраздяване.

III. Проектно изчисление

1. Изчисляване на дебелината на стената на корпуса (включително късото сечение на тръбната кутия, главата, изчисляване на дебелината на стената на цилиндъра по програмата за корпус) Дебелината на стената на тръбата, програмата за корпус, трябва да отговаря на минималната дебелина на стената в GB151. За въглеродна стомана и нисколегирана стомана минималната дебелина на стената е съгласно допустимата граница на корозия C2 = 1 mm. За случай на C2 по-голям от 1 mm, минималната дебелина на стената на корпуса трябва да се увеличи съответно.

2. Изчисляване на армировка за отворени отвори

За корпус, използващ стоманена тръбна система, се препоръчва да се използва цялата армировка (увеличете дебелината на стената на цилиндъра или използвайте дебелостенна тръба); за по-дебела тръбна кутия на по-големия отвор е препоръчително да се вземе предвид общата икономичност.

Не е необходимо друга армировка да отговаря на изискванията на няколко точки:

① проектно налягане ≤ 2,5 Mpa;

② Разстоянието между центровете на два съседни отвора трябва да бъде не по-малко от двата сбора на диаметъра на двата отвора;

③ Номинален диаметър на приемника ≤ 89 мм;

④ минималната дебелина на стената трябва да бъде съгласно изискванията на Таблица 8-1 (вземете предвид корозионния марж от 1 мм).

3. Фланец

При използване на стандартен фланец за оборудване, трябва да се обърне внимание на съвпадението на фланеца и уплътнението, както и на съвпадението на крепежните елементи, в противен случай фланецът трябва да се изчисли. Например, плосък заваръчен фланец тип А в стандарта със съответстващото му уплътнение се използва за неметално меко уплътнение; когато се използва уплътнение за навиване, фланецът трябва да се преизчисли.

4. Тръбна плоча

Необходимо е да се обърне внимание на следните проблеми:

① проектна температура на тръбната плоча: Съгласно разпоредбите на GB150 и GB/T151, тя трябва да бъде взета не по-ниска от температурата на метала на компонента. При изчисляване на тръбната плоча не може да се гарантира, че обвивката на тръбата играе роля в технологичната среда, а температурата на метала на тръбната плоча е трудна за изчисляване. Обикновено се приема по-висока от проектната температура за проектна температура на тръбната плоча.

② многотръбна топлообменна система: в обхвата на тръбната площ, поради необходимостта от настройване на разделителния жлеб и структурата на свързващия прът и неспособност да се поддържа от площта на топлообменника. Формула: GB/T151.

③Ефективната дебелина на тръбната плоча

Ефективната дебелина на тръбната плоча се отнася до разстоянието между тръбите и дебелината на канала на преградата на тръбната плоча минус сумата от следните две неща

a, марж на корозия на тръбата отвъд дълбочината на дълбочината на жлеба на преградата на тръбата

b, марж на корозия от програмата за обвивка и тръбна плоча от страната на програмата за обвивка на структурата на дълбочината на канала на двете най-големи инсталации

5. Комплект разширителни фуги

При неподвижните тръбни и пластинчати топлообменници, поради температурната разлика между флуида в тръбния канал и флуида в тръбния канал, както и неподвижната връзка между топлообменника и тръбната плоча, при употреба съществува разлика в разширението на корпуса и тръбата, което води до аксиално натоварване на корпуса и тръбата. За да се избегне повреда на корпуса и топлообменника, дестабилизация на топлообменника и отделяне на тръбата на топлообменника от тръбната плоча, трябва да се поставят разширителни фуги, за да се намали аксиалното натоварване на корпуса и топлообменника.

Обикновено температурната разлика между корпуса и стената на топлообменника е голяма и е необходимо да се вземе предвид настройката на разширителната фуга. При изчисляване на тръбната плоча, в зависимост от температурната разлика между различните общи условия, изчислени σt, σc, q, е необходимо да се увеличи разширителната фуга. Ако едно от тях не отговаря на условията, е необходимо да се увеличи разширителната фуга.

σt - аксиално напрежение на тръбата на топлообменника

σc - аксиално напрежение в технологичния цилиндър на обвивката

q--Връзката на тръбата на топлообменника и тръбната плоча на силата на издърпване

IV. Структурен дизайн

1. Кутия за тръби

(1) Дължина на тръбната кутия

а. Минимална вътрешна дълбочина

① към отвора на единичния тръбен канал на тръбната кутия, минималната дълбочина в центъра на отвора не трябва да бъде по-малка от 1/3 от вътрешния диаметър на приемника;

② вътрешната и външната дълбочина на тръбния слой трябва да гарантират, че минималната циркулационна площ между двата слоя е не по-малка от 1,3 пъти циркулационната площ на тръбата на топлообменника на слой;

b, максималната вътрешна дълбочина

Помислете дали е удобно да заварявате и почиствате вътрешните части, особено за номиналния диаметър на по-малкия многотръбен топлообменник.

(2) Отделен програмен дял

Дебелината и разположението на преградата съгласно GB151 Таблица 6 и Фигура 15, за дебелина на преградата по-голяма от 10 мм, уплътнителната повърхност трябва да се подреже до 10 мм; за тръбния топлообменник преградата трябва да се постави върху отвора за разкъсване (дренажен отвор), диаметърът на дренажния отвор обикновено е 6 мм.

2. Сноп от корпуси и тръби

①Ниво на тръбния сноп

Тръбен сноп от ниво Ⅰ, Ⅱ, само за въглеродна стомана, нисколегирана стомана, топлообменна тръба за битови стандарти, все още има разработени "по-високо ниво" и "обикновено ниво". След като битовата топлообменна тръба може да се използва за "по-високо" стоманено тръба, снопът от въглеродна стомана, нисколегирана стомана, топлообменна тръба не е необходимо да се разделя на Ⅰ и Ⅱ ниво!

Разликата между Ⅰ и Ⅱ тръбния сноп се състои главно във външния диаметър на тръбата на топлообменника, отклонението в дебелината на стената е различно, както и в съответния размер на отвора и отклонението.

Тръбен сноп клас Ⅰ с по-високи изисквания за прецизност, за топлообменни тръби от неръждаема стомана, само тръбен сноп Ⅰ; за често използваните топлообменни тръби от въглеродна стомана

② Тръбна плоча

a, отклонение от размера на отвора на тръбата

Обърнете внимание на разликата между снопа тръби на ниво Ⅰ и Ⅱ

б, жлебът на програмния дял

Ⅰ дълбочината на слота обикновено не е по-малка от 4 мм

Ⅱ ширина на слота за преграда на подпрограмата: въглеродна стомана 12 мм; неръждаема стомана 11 мм

Ⅲ Скосяването на ъглите на слота за разделяне на минутния диапазон обикновено е 45 градуса, ширината на скосяване b е приблизително равна на радиуса R на ъгъла на уплътнението на минутния диапазон.

③Сгъваема плоча

а. Размер на отвора за тръбата: диференциран по ниво на снопа

b, височина на прореза на сгъваемата плоча на лъка

Височината на прореза трябва да бъде такава, че течността през процепа да преминава през тръбния сноп, подобна на височината на прореза, обикновено 0,20-0,45 пъти вътрешния диаметър на заобления ъгъл. Прорезът обикновено се изрязва в реда на тръбите под централната линия или се изрязват два реда отвори за тръбите между малкия мост (за улесняване на носенето на тръбата).

c. Ориентация на прореза

Еднопосочна чиста течност, подреждане с прорези нагоре и надолу;

Газ, съдържащ малко количество течност, направете прорез нагоре към най-долната част на сгъваемата плоча, за да отворите отвора за течност;

Течност, съдържаща малко количество газ, направете прорез надолу към най-високата част на сгъваемата плоча, за да отворите вентилационния отвор

Съвместно съществуване на газ и течност или течността съдържа твърди материали, подреждането на прореза е ляво и дясно и отворете отвора за течността на най-ниското място.

г. Минимална дебелина на сгъваемата плоча; максимален неподдържан обхват

д. Сгъваемите плочи в двата края на тръбния сноп са възможно най-близо до входния и изходния приемник на корпуса.

④Свързваща щанга

а, диаметърът и броят на свързващите пръти

Диаметърът и броят на свързващите пръти са избрани съгласно Таблица 6-32, 6-33, за да се гарантира, че площта на напречното сечение на свързващия прът е по-голяма или равна на посочената в Таблица 6-33 площ, като диаметърът и броят на свързващите пръти могат да се променят, но не по-малък от 10 мм, а броят им не по-малък от четири.

б, свързващите пръти трябва да бъдат разположени възможно най-равномерно във външния ръб на тръбния сноп, при топлообменници с голям диаметър, в зоната на тръбата или близо до междината на сгъваемата плоча трябва да бъдат разположени в подходящ брой свързващи пръти, всяка сгъваема плоча трябва да има не по-малко от 3 опорни точки.

c. Гайка на кормилната щанга, някои потребители изискват следното заваряване на гайка и сгъваема плоча

⑤ Антиактивиращ бутон

а. Настройката на плочата против промиване е предназначена да намали неравномерното разпределение на флуида и ерозията на края на тръбата на топлообменника.

б. Метод на закрепване на плоча против отмиване

Доколкото е възможно, фиксирана в тръбата с фиксирана стъпка или близо до тръбната плоча на първата сгъваема плоча, когато входът на корпуса е разположен в нефиксирания прът отстрани на тръбната плоча, плочата против разбъркване може да бъде заварена към тялото на цилиндъра.

(6) Поставяне на разширителни фуги

а. Разположен между двете страни на сгъваемата плоча

За да се намали съпротивлението на флуида в разширителната фуга, ако е необходимо, в разширителната фуга от вътрешната страна на облицовъчната тръба, облицовъчната тръба трябва да бъде заварена към корпуса по посока на потока на флуида. При вертикални топлообменници, когато потокът на флуида е насочен нагоре, изпускателните отвори на облицовъчната тръба трябва да бъдат разположени в долния край на облицовъчната тръба.

б. Разширителни фуги на защитното устройство, за да се предотврати издърпването на оборудването по време на транспортиране или използването на лошо

(vii) връзката между тръбната плоча и корпуса

а. Удължението служи и като фланец

б. Тръбна плоча без фланец (GB151 Приложение G)

3. Фланец на тръбата:

① проектна температура по-голяма или равна на 300 градуса, трябва да се използва челен фланец.

② топлообменникът не може да се използва за поемане на интерфейса за отказване и изпускане, трябва да бъде разположен в тръбата, в най-високата точка на корпуса на обезвъздушителя, в най-ниската точка на изпускателния отвор, с минимален номинален диаметър от 20 мм.

③ Вертикалният топлообменник може да бъде оборудван с преливник.

4. Подкрепа: Видове GB151 съгласно разпоредбите на член 5.20.

5. Други аксесоари

① Уши за повдигане

Качеството на официалната кутия и капакът на тръбната кутия с тегло над 30 кг трябва да бъдат с уши.

② горен проводник

За да се улесни демонтирането на кутията за тръби, капакът на кутията за тръби трябва да се постави на официалната дъска, на горния кабел на капака на кутията за тръби.

V. Производство, изисквания за инспекция

1. Тръбна плоча

① снаждани челни съединения на тръбни плочи за 100% лъчева инспекция или UT, квалифицирано ниво: RT: II UT: II ниво;

② В допълнение към неръждаема стомана, термична обработка за облекчаване на напрежението на снаждани тръбни плочи;

③ отклонение на ширината на отвора на моста на тръбната плоча: съгласно формулата за изчисляване на ширината на отвора на моста: B = (S - d) - D1

Минимална ширина на моста на отвора: B = 1/2 (S - d) + C;

2. Термична обработка на тръбна кутия:

Въглеродна стомана, нисколегирана стомана, заварени с разделена преграда на тръбната кутия, както и страничните отвори на тръбната кутия, по-големи от 1/3 от вътрешния диаметър на цилиндричната тръбна кутия, при прилагане на заваряване за термична обработка за облекчаване на напрежението, фланците и уплътнителните повърхности на преградата трябва да бъдат обработени след термична обработка.

3. Изпитване под налягане

Когато проектното налягане в корпуса е по-ниско от налягането в тръбата, за да се провери качеството на връзките на тръбата на топлообменника и тръбната плоча

① Увеличете налягането на изпитването в програмата за тръбите, за да проверите дали има течове в тръбните съединения. (Необходимо е обаче да се гарантира, че първичното напрежение на филма в корпуса по време на хидравличното изпитване е ≤0,9 ReLΦ)

② Когато горният метод не е подходящ, корпусът може да бъде подложен на хидростатично изпитване според първоначалното налягане след преминаване, а след това корпусът да бъде подложен на изпитване за изтичане на амоняк или халоген.