WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |

Таблица 6.Рекомендуемые диаметры болтов и шпилек Расчетное Внутренний диаметр корпуса Dвн, м давление, 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,Pв, МПа до 1 МПа М20 М20 М24–М1,6 М20 М20 М24–М2,5 М20 М24–М30 М42–М4,0 М24 М30-М42 М42–М56 М56–М6,4 М30 М30–М42 М42–М56 М56–М8,0 М30–М36 М36–М48 М48–М56 М56–М10,0 М36–М42 М42–М52 М52–М60 М60–М12,0 М42–М52 М52–М56 М56–М60 М60–М16,0 М52–М56 М56–М64 – 20,0 М56–М64 М64–М68 – Значение шага расположения между болтами или шпильками на фланце Sб выбирается, исходя из опыта эксплуатации и с учетом диаметра отверстия под шпильку или болт dб, и должно находится в следующих пределах:

при величине расчетного давления Pв < 2,5 МПа Sб = 2,1- 5 dб ;

( ) при величине расчетного давления Pв > 2,5 МПа Sб = 2,1- 3 dб.

( ) Расчетное количество болтов или шпилек определяется соотношением © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС Dб zб =, (6.11) Sб где Dб = Dнп + dб + 0,01 – диаметр условной окружности расположения болтов или шпилек на фланце, м; Dнп – наружный диаметр прокладки, м.

Принимается значение числа шпилек или болтов, округленное в большую сторону, причем желательно, чтобы полученное значение было кратным четырем.

Нагрузка на шпильки или болты в рабочих условиях должна компенсировать внутреннее давление и создавать удельное давление на прокладку, обеспечивающее герметичность фланцевого разъема в рабочих условиях. В составе фланцевых соединений теплообменных аппаратов применяются мягкие прокладки (из фторопласта, резины или паронита) и металлические (из алюминия, меди или стали).

Ширина прокладки b0 при величине внутреннего диаметра корпуса аппарата Dвн > 0,8 м не должна быть меньше 10–20 мм [15]. Наружный диаметр прокладки определяется по формуле Dнп = Dвн + 2Sкорп + 2b0 + 2u, (6.12) где u – расстояние от внутренней кромки фланца до внутренней кромки прокладки, принимается равным для резиновых прокладок u = 3, для паронитовых прокладок u = 2 и для металлических прокладок u =, где – толщина прокладки, принимается равной от 2 до 5 мм.

6.7. Расчет фланцев Расчет фланцевого соединения включает в себя расчет номинальной толщины фланца. Следует отметить, что болты во фланцевых соединениях используют реже, чем шпильки, так как при затяжке болта в стержне возникает большое скручивающее напряжение со стороны головки.

Конструкция фланцевых разъемов представлена на рис. 6.7.

При расчете плоских приварных фланцев толщина тарелки ( hф, м) определяется по соотношению [12] Pв hф = 0,25 +1 DвнS1, (6.13) где Pв – давление нагреваемой среды, МПа; Dвн – внутренний диаметр корпуса теплообменного аппарата, м; S1 – толщина цилиндрической части плоского фланца, м, S1 = S + C, где S – толщина стенки элемента аппарата на который устанавливается фланец, м; C – поправка, величина которой должна © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС быть не менее 5 мм. При этом необходимо учитывать, что как правило толщина стенки корпуса теплообменника отличается от толщины стенки крышки водяной камеры, поэтому расчет толщины фланца выполняется для каждого из этих элементов в отдельности.

а б в г Рис. 6.7. Типичные способы соединения неподвижных трубных решеток с фланцем кожуха: а – соединение типа выступ в трубной решетке; б – соединение типа выступ с обеих сторон трубной решетки; в – соединение типа шип; г – соединение типа выступ – впадина с кольцевой проточкой; 1 – шпилька; 2 – трубная решетка; 3 – фланец кожуха; 4 – фланец крышки; 5 – трубная система; 6 – кольцевая проточка 6.8. Расчет термических напряжений В теплообменниках с жесткими соединениями между корпусом и трубными досками, какими являются, например, кожухотрубные теплообменники, возникают дополнительные термические напряжения в трубках и корпусе аппарата вследствие различной степени их удлинения при нагреве и охлаждении. Эти напряжения могут привести к нарушению плотности соединения © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС трубок с трубной доской, деформации трубок и, как следствие, к истиранию их в промежуточных перегородках и т. д.

Сила воздействия между корпусом и трубками за счет температурных расширений определяется по формуле [15] корпtкорп -трtтр Pt =, (6.14) + EкорпFкорп EтрFтр где Eкорп, Eтр – модули упругости материала корпуса и трубок, МПа, для стали E = 20,2104 МПа, для латуни E = 11,5104 МПа; Fкорп, Fтр – площадь поперечного сечения корпуса аппарата и его трубок, м2;

Fкорп = 0,785 Dвн + 2Sкорп - Dвн, (6.15) ( ) 2 Fтр = 0,785N dн - dвн, (6.16) ( ) где Dвн – внутренний диаметр корпуса аппарата, м; Sкорп – толщина стенки корпуса, м; N – общее число труб в аппарате; dн, dвн – наружный и внутренний диаметры трубок, м; корп, тр – коэффициенты линейного расширения корпуса и трубок аппарата соответственно, 1/°С, для стали = 11,610–ср 1/°С, для латуни = 19,010–6 1/°С; tкорп = tп - tокр.с – разность между рабочей температурой корпуса и температурой окружающей среды, °С;

ср tтр = tв - tокр.с – разность между рабочей температурой трубок (средней температурой нагреваемой среды) и температурой окружающей среды, °С.

Напряжения, возникающие от совместного действия давления сред и разности температур, определяются по формулам для корпуса EкорпQос Pt корп = +, (6.17) Fкорп FкорпEкорп + FтрEтр для трубок EтрQос Pt тр = +, (6.18) Fтр FкорпEкорп + FтрEтр где Qос – осевая сила, МН, растягивающая корпус и трубки и возникающая по действием давления среды, вычисляется по формуле Qос = 0,785 Dвн - Ndн Pп + 0,785NdвнPв, (6.19) ( ) © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС где Pп, Pв – давление пара и воды соответственно, МПа.

Если рассчитанные напряжения корп и тр превышают допустимые (см. табл. 6.1), необходимо в теплообменном аппарате устанавливать [ ] компенсирующие устройства.

Как правило, в конструкциях теплообменных аппаратов паротурбинных установок применяются гибкие линзовые компенсаторы, устанавливаемые на корпусе аппарата. На рис. 6.8 приведена основная типовая конструкция круглого металлического линзового компенсатора, применяемого в теплообменных аппаратах.

Dк ll S Рис. 6.8. Конструкция линзового компенсатора, сваренного из нескольких секторных частей, соединяемых по радиальDвн ным плоскостям Рекомендуемые основные размеры стальных линзовых компенсаторов для сварных кожухотрубных теплообменников, работающих под давлением пара не более 0,6 МПа, приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.Основные размеры стальных линзовых компенсаторов Внутренний Внешний Ширина Ширина Толщина стенки линзы, диаметр диаметр секции, линзы, S, м корпуса, компенса- l, м l1, м Давление Давление Dвн, м тора, Dк, м 0,25 МПа 0,6 МПа 0,325 0,5 0,14 0,07 0,0025 0,0,4 0,65 0,14 0,07 0,003 0,0,6 0,85 0,14 0,07 0,003 0,0,8 1,1 0,18 0,09 0,0035 0,1,0 1,3 0,18 0,09 0,004 0,1,2 1,5 0,18 0,09 0,004 0,1,4 1,7 0,18 0,09 0,004 0,© Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС Для стальных аппаратов, работающих под давлением в межтрубном пространстве Pп > 0,6 МПа, расчетный внешний диаметр линзового компенсатора определяется по формуле [16] 0,5Dвн Dк =, (6.20) Pп 0,5 [ ] к где Dвн – внутренний диаметр корпуса теплообменника, м; – допускае[ ] к мое напряжение материала изготовления линзового компенсатора, МПа, принимается по табл. 6.1.

Толщина стенки линзы компенсатора принимается равной толщине стенки корпуса подогревателя Sк = Sкорп, м.

Осевая реакция компенсатора при принятой толщине стенки линзы Sк определяется по формуле l корпtкорп -трtтр ( ) Pк =, (6.21) 0,159k 1- Dвн ( ) ll ++ EкорпFкорп EтрFтр EкорпSк где l – длина одного хода и соответственно корпуса аппарата, м; корп, тр – коэффициенты линейного расширения корпуса и трубок аппарата соответственно, 1/°С, для стали = 11,610–6 1/°С, для латуни = 19,010–6 1/°С;

ср tкорп = tп - tокр.с – разность между рабочей температурой корпуса и температуср рой окружающей среды, °С; tтр = tв - tокр.с – разность между рабочей температурой трубок (средней температурой нагреваемой среды) и температурой окружающей среды, °С; Eкорп, Eтр – модули упругости материала корпуса и трубок, МПа, для стали E = 20,2104 МПа, для латуни E = 11,5104 МПа; Fкорп, Fтр – Dвн площадь поперечного сечения корпуса аппарата и его трубок, м2; = – поDк 1-2 4 ln ( ) правочный коэффициент; k = 6,9 – расчетный коэффи 1-2 1 циент [12].

Деформация одной линзы компенсатора л вычисляется по соотношению [15] 0,159k 1- PDвн ( ) к л =, (6.22) EкорпSк © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС Компенсирующая способность компенсатора примерно пропорциональна количеству линз в нем. Расчетное число линз в компенсаторе определяется из выражения l zл = корпtкорп -трtтр - Pк, (6.23) + л EкорпFкорп EтрFтр Принятое число линз zл должно быть не менее расчетного значения, но и не более четырех линз.

7. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ По правилам технической эксплуатации температура наружной поверхности теплообменников должна обеспечивать минимальные тепловые потери в окружающую среду и безопасные условия эксплуатации. Для обеспечения необходимых температур (45 °С – при внутренней установке и 60 °С – при наружной) наружная поверхность аппарата покрывается изоляционными материалами. Характеристики теплоизоляционных материалов приведены в приложении в табл. 7.1 [9].

В соответствии с требованиями ОСТ 108.271.28–81 [12] и ОСТ 108.271.17–76 [14] подогреватели должны поставляться в комплекте с деталями для крепления тепловой изоляции. На рис. 7.1, а приведена схема расположения на наружной поверхности подогревателя деталей для крепления тепловой изоляции. На рис. 7.1, б показан типовые детали для крепления изоляции и способ их установки.

Таблица 7.Свойства теплоизоляционных материалов Объемная масса, Температура Коэффициент теплопроНаименование кг/м3 применения, °С водности, из, Вт/(мК) Минеральная вата:

0,043 + 0,00029tнар марка 75 120 марка 100 150 0,046 + 0,00023tнар марка 125 190 0,053 + 0,00019tнар Стекловата с набивкой 130–170 0,04 + 0,00035tнар Картон асбестовый 1000–1300 0,157 + 0,00018tнар Шнур асбестовый 250–350 0,09 + 0,0002tнар Крошка диатомовая 500–600 0,012 - 0,Совелит:

0,075 + 0,00015tнар марки 350 350 марки 400 400 0,078 + 0,00015tнар © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС Рис. 7.1. Пример установки на корпус кожухотрубного теплообменника деталей для крепления тепловой изоляции © Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС Толщина изоляционного слоя, Sиз, м определяется по формуле [4, 5] из Sиз = tст - tнар, (7.1) ( ) qп где из – теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(мК), принимается по табл. 7.1; tст – температура стенки корпуса теплообменного аппарата, °С, принимается в расчетах равной средней темпераср туре пара tп ; tнар – температура наружной поверхности слоя изоляции, принимается равной 45 °С; qп – тепловые потери с 1 м2 изоляционного слоя, Вт/м qп = - tокр.с, (7.2) tнар ( ) из где tокр.с – температура окружающей среды (температура в турбинном цехе), °С; – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки изоляиз ции в окружающую среду, Вт/(м2К).

Для изоляции, расположенной на открытом воздухе, коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К) определяется по выражению [10] из = 8,4 + 0,06 tнар - tокр.с. (7.3) ( ) из По завершению выполнения всех расчетов осуществляется вычерчивание теплообменного аппарата на листе графической части. На чертежном листе (формата А1) представляется сборочный чертеж подогревателя в индивидуальном масштабе, включающий разрез теплообменного аппарата по высоте, вид с верху совмещенный с разрезом по крышке водяной камеры и элементы деталировки с указанием основных габаритных и расчетных размеров, а также позиций основных элементов. К числу основных элементов деталировки относятся: разрез фланцевого разъема корпуса и крышки водяной камеры, способ крепления и расположения трубок трубного пучка на трубной доске. Расшифровка позиций основных элементов теплообменника осуществляется в спецификации, которая является самостоятельным разделом расчетнопояснительной записки.

© Бойко Е.А. Расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1. Почему по мере увеличения числа теплообменных аппаратов в регенеративной схеме ТЭС увеличивается ее коэффициент полезного действия 2. По давлению какой среды теплообменные аппараты подразделяются на подогреватели низкого (ПНД) и высокого (ПВД) давления и почему 3. Приведите пример теплообменников работающих на ТЭС по принципу: пар–вода, вода–вода, пар–пар, газ–пар, газ–вода, газ–газ 4. Укажите преимущества и недостатки теплообменников поверхностного и смешивающего типа.

5. Приведите пример теплообменников работающих на ТЭС при условии неизменности агрегатного состояния обоих теплоносителей с изменением агрегатного состояния одного теплоносителя и с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей.

6. С какой целью теплообменные аппараты выполняют многозонными 7. Как изменится гидравлическое сопротивление трубного пучка, если увеличится давление и температура перекачиваемой среды 8. С какой целью и какого типа устанавливают поперечные перегородки в межтрубном пространстве теплообменного аппарата 9. В чем заключается принципиальное отличие поверочной методики расчета теплообменных аппаратов от проектно-конструкторской 10. Как попадают неконденсируемые газы (воздух) в межтрубное пространство теплообменного аппарата и почему их необходимо удалять 11. Укажите преимущества и недостатки теплообменных аппаратов вертикального и горизонтального типов.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 11 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.