7.3.1 Расчет эллиптических днищ, работающих под внутренним давлением

Определение номинальной расчетной толщины стенки эллиптического днища s', исходя из прочности, рекомендуется производить по формулам, приведенным в табл. 7.4 в зависимости от величины отношения заранее известных определяющих параметров и р с учетом коэффициента ослабления днища φ и от того, какой задан базовый диаметр D_в или D_н.

Таблица 7.4

Формулы для определения номинальной расчетной

толщины стенки s' металлических и неметаллических

эллиптических штампованных и литых днищ,

работающих под внутренним давлением

	При базовом Dв, м (см)	При базовом Dв, м (см)
	Номинальная расчетная толщина стенки s’, м (см)

р – расчетное давление в аппарате в Мн/м²;

- допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки в Мн/м²;

- внутренний радиус кривизны в вершине днища в м (см);

- наружный радиус кривизны в вершине днища в м (см);

- коэффициент прочности сварных и паянных соединений

Формулы справедливы при и

Толщина стенки днища s с учетом прибавок определяется по

формуле (7.9).

Выбор прибавок производится аналогично таковому для цилиндрических обечаек. Для штампованных днищ прибавка на утонение толщины стенки на участке перехода от цилиндрической части к эллиптической не дается, если это утонение не превышает указанного допуска (10% от толщины стенки). В любом случае толщина стенки днища должна быть не менее толщины стенки цилиндрической обечайки, сопрягаемой с днищем, рассчитанной по формулам табл. 7.2.

При проверочных расчетах допускаемое избыточное давление в Мн/м² для эллиптических днищ при соблюдении условия

(7.19)

определяется по формуле

(7.20)

7.4 Расчет трубных решеток

Одним из основных элементов теплообменных аппаратов являются трубные решетки, представляющие собой перегородки, в которых закрепляются трубы и которыми трубное пространство отделяется от межтрубного.

По форме трубные решетки бывают круглые, кольцевые и прямоугольные. Наибольшее распространение имеют круглые решетки, которые могут быть плоскими, сферическими и эллиптическими.

Рис. 7.8. Типовые конструкции трубных решеток.

Наибольшее распространение получили съемные трубные решетки представленные на рис. 7.8.

Трубные решетки изготовляются в основном из листового проката, а в ряде случаев — литыми, причем, как правило, материал решеток должен быть более прочным и жестким, чем материал труб.

Во всех кожухотрубчатых теплообменниках с жестким соединением трубных решеток с обечайкой корпуса, работающих под избыточным давлением в трубном или межтрубном пространствах, в месте соединения решетки с обечайкой действуют краевые моменты, вызывающие в нем соответствующие дополнительные напряжения.

Эти напряжения в обечайке по мере удаления от места соединения с решеткой быстро уменьшаются.

С целью снижения концентрации указанных напряжений рекомендуется обечайку в месте присоединения ее к решетке на длине не менее 10s (но не менее 100 мм) выполнять утолщенной в 1,2—1,4 раза. Кроме того, место соединения утолщенной обечайки с решеткой целесообразно выполнять с галтелью радиусом, равным толщине

присоединяемой стенки.

Для аппаратов из хрупких материалов или материалов, снижающих свою пластичность в рабочих условиях, приведенные рекомендации являются обязательными при конструировании.

Размещение труб в трубных решетках (рис. 7.9) производится по вершинам равносторонних треугольников, вершинам квадратов и концентрическим окружностям. В ряде случаев встречается необходимость комбинированного размещения. Наиболее рациональным является размещение по вершинам равносторонних треугольников, при котором при одном и том же шаге между трубами на решетке помещается максимальное количество труб. Размещение по вершинам квадратов целесообразно производить при необходимости чистки межтрубного пространства.

Рис. 7.9. Размещение труб в трубных решетках: I— по вершинам равносторонних треугольников;

II — по вершинам квадратов; III — по концентрическим окружностям

В табл. 15 (см. приложение) указано количество труб в круглых плоских трубных решетках при размещении их по вершинам равносторонних треугольников и концентрическим окружностям. В последнем случае количество труб на каждой из концентрических окружностей принимается по таблице для соответствующего количества труб на диаметре этих окружностей.

Таблица 7.5

Величина минимального шага между трубами t

в трубных решетках

Для стальных сварных кожухотрубчатых теплообменников диаметром до 1400 мм с U-образными трубами наружным диаметром 25 и 20 мм размещение труб в трубных решетках (по вершинам квадратов и равносторонних треугольников) установлено ГОСТом 13203—67. Шаг между трубами в трубных решетках зависит от диаметра труб d_н

и способа их закрепления.

Минимальную величину шага между трубами t рекомендуется принимать по табл. 7.5. При этом в зависимости от способа закрепления труб значение величины простенка между трубами должно быть: при развальцовке ; при пайке ; при приварке — для

s 2 мм , для s>2 мм , где s — толщина стенки трубы.

Расчетная температура трубных решеток определяется теплотехническим расчетом для наиболее неблагоприятного случая, возможного при эксплуатации.