Идеје за дизајн измењивача топлоте и сродно знање

I. Класификација измењивача топлоте:

Измењивачи топлоте са љуском и цевима могу се поделити у следеће две категорије према структурним карактеристикама.

1. Крута структура измењивача топлоте са плочом и љуском: овај измењивач топлоте је постао фиксни тип цеви и плоче, обично се може поделити на једноцевни и вишецевни. Његове предности су једноставна и компактна структура, јефтиност и широка употреба; недостатак је што се цев не може механички очистити.

2. Измењивач топлоте са шкољком и цевима са уређајем за компензацију температуре: може учинити да загрејани део слободно шири. Структура облика може се поделити на:

1. Измењивач топлоте са плутајућом главом: овај измењивач топлоте може се слободно проширити на једном крају цеви, такозвана „плутајућа глава“. Примењује се на зидове цеви и зидове омотача када је разлика у температури велика, па се простор снопа цеви често чисти. Међутим, његова структура је сложенија, а трошкови обраде и производње су већи.

 

② Измењивач топлоте у облику слова U: има само једну цевну плочу, тако да се цев може слободно ширити и скупљати када се загрева или хлади. Структура овог измењивача топлоте је једноставна, али је оптерећење производње савијања веће, а пошто цев мора имати одређени радијус савијања, искоришћење цевне плоче је лоше, цев се механички чисти тешко, а замена цеви није једноставна, па је потребно да кроз цеви прође чиста течност. Овај измењивач топлоте може се користити за велике температурне промене, високе температуре или високе притиске.

③ измењивач топлоте типа кутије за паковање: има два облика, један је у цевној плочи на крају сваке цеви која има засебно заптивање за паковање како би се осигурало слободно ширење и скупљање цеви. Када је број цеви у измењивачу топлоте веома мали, пре употребе ове структуре, али је растојање између цеви веће него код општег измењивача топлоте, што чини структуру сложенијом. Други облик је направљен у једном крају цеви и кућишту са плутајућом структуром, у плутајућем положају користећи целокупно заптивање за паковање, структура је једноставнија, али ова структура није једноставна за употребу у случају великог пречника и високог притиска. Измењивач топлоте типа кутије за паковање се сада ретко користи.

II. Преглед услова пројектовања:

1. пројектовање измењивача топлоте, корисник треба да обезбеди следеће услове пројектовања (параметре процеса):

① цев, радни притисак програма шкољке (као један од услова за одређивање да ли опрема припада класи, мора бити обезбеђен)

② цев, радна температура омотача програма (улаз / излаз)

③ температура металног зида (израчуната поступком (који обезбеђује корисник))

④Назив и карактеристике материјала

⑤Маргина корозије

⑥Број програма

⑦ површина за пренос топлоте

⑧ спецификације цеви измењивача топлоте, распоред (троугаони или квадратни)

⑨ склопива плоча или број носећих плоча

⑩ материјал и дебљина изолације (да би се одредила висина избочења седишта натписне плочице)

(11) Боја.

Ⅰ. Ако корисник има посебне захтеве, корисник треба да наведе бренд, боју

Ⅱ. Корисници немају посебне захтеве, сами дизајнери су одабрали

2. Неколико кључних услова пројектовања

① Радни притисак: као један од услова за одређивање да ли је опрема класификована, мора бити обезбеђен.

② карактеристике материјала: ако корисник не наведе назив материјала, мора навести степен токсичности материјала.

Пошто је токсичност медијума повезана са недеструктивним праћењем опреме, термичком обрадом, нивоом отковака за горњу класу опреме, али и са поделом опреме:

а, цртежи GB150 10.8.2.1 (ф) указују да контејнер садржи изузетно опасан или високо опасан медијум токсичности 100% РТ.

б, цртежи 10.4.1.3 указују да контејнери који садрже изузетно опасне или високо опасне медије у погледу токсичности треба да буду термички обрађени након заваривања (заварени спојеви аустенитног нерђајућег челика не смеју се термички обрађивати)

ц. Отковци. Употреба средње токсичности за екстремно или високо опасне отковке треба да испуњава захтеве класе III или IV.

③ Спецификације цеви:

Најчешће коришћени угљенични челик φ19×2, φ25×2,5, φ32×3, φ38×5

Нерђајући челик φ19×2, φ25×2, φ32×2,5, φ38×2,5

Распоред цеви измењивача топлоте: троугао, угаони троугао, квадрат, угаони квадрат.

★ Када је потребно механичко чишћење између цеви измењивача топлоте, треба користити квадратни распоред.

1. Прорачунски притисак, прорачунска температура, коефицијент завареног споја

2. Пречник: DN < 400 цилиндар, употреба челичне цеви.

Цилиндар DN ≥ 400, од ​​ваљаног челичног лима.

Челична цев од 16" ------ са корисником да би се разговарало о употреби ваљане челичне плоче.

3. Дијаграм распореда:

Према подручју преноса топлоте, спецификације цеви за пренос топлоте да би се нацртао дијаграм распореда како би се одредио број цеви за пренос топлоте.

Ако корисник обезбеди дијаграм цевовода, али и да прегледа да ли је цевовод унутар граничног круга цевовода.

★Принцип полагања цеви:

(1) у граничном кругу цеви треба да буде пуно цеви.

② број вишетактних цеви треба да покуша да изједначи број удараца.

③ Цев измењивача топлоте треба да буде постављена симетрично.

4. Материјал

Када сама цевна плоча има конвексно раме и повезана је са цилиндром (или главом), треба користити ковање. Због употребе такве структуре, цевне плоче се генерално користе за високе притиске, запаљиве, експлозивне и токсичне материјале у екстремним, веома опасним ситуацијама. Што су захтеви за цевну плочу виши, цевна плоча је такође дебља. Да би се избегло стварање згуре и деламинације конвексног рамена, побољшали услови напрезања влакана конвексног рамена, смањила количина обраде и уштедела материјала, конвексно раме и цевна плоча се директно кују из целог откова како би се произвела цевна плоча.

5. Спој измењивача топлоте и цевне плоче

Цев у споју цевне плоче, у дизајну цевног измењивача топлоте, је важнији део структуре. Он не само да обавља радно оптерећење обраде, већ мора направити сваки спој у раду опреме како би се осигурало да медијум не цури и да издржи притисак медија.

Спајање цеви и цевних плоча се углавном дешава на следећа три начина: а) експанзионо; б) заваривање; ц) експанзионо заваривање

Проширење љуске и цеви између цурења медија неће изазвати негативне последице ситуације, посебно за материјале са лошом заваривошћу (као што је цев за измењивање топлоте од угљеничног челика) и превеликим оптерећењем производног погона.

Због ширења краја цеви током пластичне деформације заваривања, постоји заостали напон. Са порастом температуре, заостали напон постепено нестаје, тако да се улога заптивања и лепљења на крају цеви смањује. Стога се ширење структуре ограничава ограничењима притиска и температуре. Генерално, применљиво је на пројектовани притисак ≤ 4Mpa, пројектовану температуру ≤ 300 степени, а током рада нема јаких вибрација, прекомерних промена температуре и значајне корозије под напоном.

Заваривање има предности једноставне производње, високе ефикасности и поуздане везе. Заваривањем се повећава улога цеви и плоче цеви; а такође се могу смањити захтеви за обраду отвора за цев, уштедети време обраде, лако се одржава и имати друге предности, па би требало да се користи као приоритет.

Поред тога, када је токсичност медијума веома велика, медијум и атмосфера се лако мешају, медијум је радиоактиван или ће мешање материјала унутар и споља цеви имати негативан ефекат, како би се осигурало заптивање спојева, али се често користи и метод заваривања. Метод заваривања, иако има многе предности, јер не може у потпуности избећи „пукотинску корозију“ и заварене чворове корозије под напоном, а танки зид цеви и дебела плоча цеви остављају поуздан завар између.

Метода заваривања може бити на вишим температурама него код експанзионих спојева, али под дејством цикличног напрезања високе температуре, завар је веома подложан заморним пукотинама, а цев и отвор цеви, када су изложени корозивним медијумима, убрзавају оштећење споја. Због тога се истовремено користе заваривање и експанзиони спојеви. Ово не само да побољшава отпорност споја на замор, већ и смањује склоност пукотинској корозији, па је самим тим његов век трајања много дужи него када се користи само заваривање.

Не постоји јединствени стандард у којим случајевима је погодно за спровођење заваривања и дилатационих спојева и метода. Обично на температури која није превисока, али је притисак веома висок или медијум веома лако цури, користи се заштитник за јачање дилатације и заптивање (заптивање завара се односи само на спречавање цурења и спровођење завара, а не гарантује чврстоћу).

Када су притисак и температура веома високи, користи се заваривање чврстоће и ширење пасте (заваривање чврстоће се користи чак и ако је завар чврст, али и да би се осигурало да спој има велику затезну чврстоћу, што се обично односи на чврстоћу завара једнаку чврстоћи цеви под аксијалним оптерећењем током заваривања). Улога ширења је углавном елиминисање пукотинске корозије и побољшање отпорности завара на замор. Специфичне структурне димензије су прописане стандардом (GB/T151), овде нећемо детаљније описивати.

За захтеве за храпавост површине отвора за цеви:

а, када је цев измењивача топлоте и цевна плоча заварена, вредност храпавости површине цеви Ra није већа од 35μM.

б, код једног измењивача топлоте и експанзионог споја цеви, вредност храпавости површине отвора за цев Ra није већа од 12,5 уМ експанзионог споја, површина отвора за цев не би требало да утиче на непропусност експанзије због дефеката, као што су уздужни или спирални урези.

III. Прорачун пројектовања

1. Прорачун дебљине зида љуске (укључујући кратки део кутије цеви, главу, прорачун дебљине зида цилиндра у програму љуске) цев, дебљина зида цилиндра у програму љуске треба да испуњава минималну дебљину зида у GB151, за угљенични челик и нисколегирани челик минимална дебљина зида је према маргини корозије C2 = 1 мм, а за случај C2 већег од 1 мм, минимална дебљина зида љуске треба да се сходно томе повећа.

2. Прорачун арматуре отворених рупа

За омотач који користи систем челичних цеви, препоручује се употреба целе арматуре (повећати дебљину зида цилиндра или користити цев са дебелим зидом); за дебљу кутију цеви на већем отвору треба узети у обзир укупну економичност.

Ниједна друга арматура не би требало да испуњава захтеве неколико тачака:

① пројектовани притисак ≤ 2,5 Mpa;

② Растојање између два суседна отвора не сме бити мање од двоструког збира пречника два отвора;

③ Номинални пречник пријемника ≤ 89 мм;

④ преузети минималну дебљину зида која треба да буде у складу са захтевима Табеле 8-1 (преузети маргину корозије од 1 мм).

3. Прирубница

Прирубница опреме која користи стандардну прирубницу треба да обрати пажњу на прирубницу и заптивку, причвршћивачи се подударају, у супротном треба израчунати прирубницу. На пример, равна прирубница за заваривање типа А у стандарду са одговарајућом заптивком за неметални меки заптивач; када се користи заптивач за намотавање, треба поново израчунати за прирубницу.

4. Цевна плоча

Потребно је обратити пажњу на следећа питања:

① пројектована температура цевне плоче: Према одредбама GB150 и GB/T151, не треба је узети нижу од температуре метала компоненте, али при прорачуну цевне плоче не може се гарантовати да ће омотач цеви утицати на улогу процеса у медијуму, а температура метала цевне плоче се тешко израчунава, па се генерално за пројектовану температуру цевне плоче узима температура на вишој страни пројектоване температуре.

② вишецевни измењивач топлоте: у опсегу цевовода, због потребе за постављањем жлеба за одстојник и структуре спојнице и није подржан од стране површине измењивача топлоте Ad: GB/T151 формула.

③Ефективна дебљина цевасте плоче

Ефективна дебљина цеви односи се на растојање цеви од дна жлеба преграде до дебљине цеви умањено за збир следеће две ствари

а, маргина корозије цеви изван дубине дубине дела жлеба преграде цеви

б, маргина корозије љуске програма и цевна плоча на страни љуске програма структуре дубине жлеба два највећа постројења

5. Комплет дилатационих спојева

Код фиксног цевног и плочастог измењивача топлоте, због температурне разлике између флуида у цеви и флуида у цеви, као и фиксне везе између измењивача топлоте и плоче цеви, током употребе постоји разлика у ширењу плоче и цеви, што доводи до аксијалног оптерећења плоче и цеви. Да би се избегло оштећење плоче и измењивача топлоте, дестабилизација измењивача топлоте и одвајање цеви измењивача топлоте од плоче цеви, треба поставити експанзионе спојеве како би се смањило аксијално оптерећење плоче и измењивача топлоте.

Генерално, ако је температурска разлика између љуске и зида измењивача топлоте велика, потребно је размотрити подешавање дилатационог споја. Приликом прорачуна цевне плоче, према температурској разлици између различитих уобичајених услова израчунатих σt, σc, q, ако један од њих не испуњава услове, потребно је повећати дилатациони спој.

σt - аксијални напон цеви измењивача топлоте

σc - аксијални напон омотача процеса цилиндра

q--Веза цеви измењивача топлоте и цевине плоче силе извлачења

IV. Структурни пројекат

1. Кутија за цеви

(1) Дужина кутије за цеви

а. Минимална унутрашња дубина

① до отвора једноцевног тока цевне кутије, минимална дубина у средини отвора не сме бити мања од 1/3 унутрашњег пречника пријемника;

② унутрашња и спољашња дубина цеви треба да обезбеде да минимална површина циркулације између два слоја није мања од 1,3 пута већа од површине циркулације цеви измењивача топлоте по слоју;

б, максимална унутрашња дубина

Размотрите да ли је погодно заваривати и чистити унутрашње делове, посебно за номинални пречник мањег вишецевног измењивача топлоте.

(2) Одвојена партиција програма

Дебљина и распоред преграде према GB151 Табели 6 и Слици 15, за дебљину преграде већу од 10 мм, заптивну површину треба скратити на 10 мм; за цевни измењивач топлоте, преграда треба да буде постављена на отвор за кидање (отвор за одвод), пречник отвора за одвод је генерално 6 мм.

2. Сноп цеви и љуске

①Ниво снопа цеви

Сноп цеви нивоа Ⅰ, Ⅱ, само за домаће стандарде цеви за измењивање топлоте од угљеничног челика и нисколегираног челика, и даље постоје развијени „виши ниво“ и „обични ниво“. Када се домаћа цев за измењивање топлоте може користити за „виши“ челични сноп цеви за измењивање топлоте од угљеничног челика и нисколегираног челика, више није потребно делити га на Ⅰ и Ⅱ ниво!

Разлика између снопова цеви Ⅰ и Ⅱ лежи углавном у спољашњем пречнику цеви измењивача топлоте, одступању дебљине зида, као и одговарајућој величини отвора и одступању.

Сноп цеви разреда I са вишим захтевима прецизности, за цеви за измењивање топлоте од нерђајућег челика, само сноп цеви I; за уобичајено коришћене цеви за измењивање топлоте од угљеничног челика

② Цевна плоча

а, одступање величине отвора цеви

Обратите пажњу на разлику између снопа цеви нивоа Ⅰ и Ⅱ

б, жлеб партиције програма

Ⅰ дубина прореза генерално није мања од 4 мм

Ⅱ ширина слота за преграду потпрограма: угљенични челик 12 мм; нерђајући челик 11 мм

Ⅲ Закошење угла слота преграде минутног опсега је генерално 45 степени, ширина закошења b је приближно једнака полупречнику R угла заптивке минутног опсега.

③Склопива плоча

а. Величина отвора за цеви: разликује се по нивоу снопа

б, висина зареза на плочи за преклапање лука

Висина зареза треба да буде таква да течност кроз зазор пролази са брзином протока преко снопа цеви сличном висини зареза, а генерално се узима 0,20-0,45 пута већом од унутрашњег пречника заобљеног угла, зарез се генерално сече у реду цеви испод средишње линије или сече у два реда рупа за цеви између малих мостова (ради лакшег ношења цеви).

ц. Оријентација зареза

Једносмерна чиста течност, распоред зарези горе и доле;

Гас који садржи малу количину течности, зарезом нагоре према најнижем делу преклопне плоче отворите отвор за течност;

Течност која садржи малу количину гаса, направите зарез према највишем делу преклопне плоче да бисте отворили вентилациони отвор

Коегзистенција гаса и течности или течност садржи чврсте материјале, зарезите лево и десно и отворите отвор за течност на најнижем месту

д. Минимална дебљина преклопне плоче; максимални распон без подупирача

е. Преклопне плоче на оба краја снопа цеви су што је могуће ближе улазном и излазном пријемнику љуске.

④Везна шипка

а, пречник и број спојних шипки

Пречник и број према Табели 6-32, избор 6-33, како би се осигурало да је површина попречног пресека спојне шипке већа или једнака површини попречног пресека датој у Табели 6-33 под претпоставком да се пречник и број спојних шипки могу мењати, али њихов пречник не сме бити мањи од 10 мм, а број не мањи од четири.

б, спојна шипка треба да буде што равномерније распоређена на спољној ивици снопа цеви, за измењивач топлоте великог пречника, у подручју цеви или близу размака преклопне плоче треба распоредити одговарајући број спојних шипки, свака преклопна плоча не сме имати мање од 3 тачке ослонца.

ц. Навртка спојне шипке, неким корисницима је потребно следеће заваривање навртке и преклопне плоче

⑤ Плоча против испирања

а. Постављање плоче против испирања служи да смањи неравномерну расподелу течности и ерозију краја цеви измењивача топлоте.

б. Начин фиксирања плоче отпорне на испирање

Колико год је то могуће фиксирано у цеви фиксног корака или близу цевне плоче прве преклопне плоче, када се улаз љуске налази у нефиксираној шипки на страни цевне плоче, плоча против скрамбловања може се заварити за тело цилиндра.

(6) Постављање дилатационих спојева

а. Налази се између две стране преклопне плоче

Да би се смањио отпор флуиду у дилатационом споју, ако је потребно, у дилатационом споју на унутрашњој страни облоге цеви, облогу цеви треба заварити за омотач у смеру протока флуида, код вертикалних измењивача топлоте, када је проток флуида усмерен нагоре, треба поставити отворе за испуштање облоге цеви на доњем крају.

б. Дилатациони спојеви заштитног уређаја како би се спречило да опрема буде у процесу транспорта или да се користи повлачење лошег

(vii) веза између цевасте плоче и љуске

а. Продужетак служи и као прирубница

б. Цевна плоча без прирубнице (GB151 Додатак G)

3. Прирубница цеви:

① пројектна температура већа или једнака 300 степени, треба користити прирубницу за чеоник.

② за измењивач топлоте не може се користити за преузимање интерфејса за одустајање и пражњење, треба га поставити у цев, највишу тачку љуске тока одзрачивача, најнижу тачку испустног отвора, минимални номинални пречник од 20 мм.

③ Вертикални измењивач топлоте може се подесити са преливним отвором.

4. Подршка: Врсте GB151 у складу са одредбама члана 5.20.

5. Остала додатна опрема

① Ушице за подизање

Квалитет веће од 30 кг званичне кутије и поклопца кутије за цеви треба да буду постављени са ушицама.

② горња жица

Да би се олакшало демонтирање кутије за цеви, поклопац кутије за цеви треба поставити на званичну таблу, горњу жицу поклопца кутије за цеви.

V. Производња, захтеви за инспекцију

1. Цевна плоча

① спојени спојеви цеви на чело за 100% инспекцију зрацима или UT, квалификовани ниво: RT: Ⅱ UT: Ⅰ ниво;

② Поред нерђајућег челика, термичка обрада спојених цеви за ублажавање напона;

③ одступање ширине моста отвора цеви: према формули за израчунавање ширине моста отвора: B = (S - d) - D1

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

2. Термичка обрада кутије за цеви:

Угљенични челик, нисколегирани челик заварен са преградом цевне кутије са подељеним распоном, као и цевна кутија са бочним отворима већим од 1/3 унутрашњег пречника цилиндричне цевне кутије, код примене заваривања за термичку обраду за ублажавање напона, површина заптивања прирубнице и преграде треба да се обраде након термичке обраде.

3. Тест притиска

Када је пројектовани притисак у процесу омотача нижи од процесног притиска у цеви, да би се проверио квалитет спојева цеви и цевне плоче измењивача топлоте

① Притисак у програму омотача повећава се у складу са програмом цеви и хидрауличним тестом, како би се проверило да ли долази до цурења спојева цеви. (Међутим, неопходно је осигурати да је примарни напон филма омотача током хидрауличног теста ≤0,9ReLΦ)

② Када горе наведена метода није одговарајућа, љуска се може подвргнути хидростатском испиту према оригиналном притиску након проласка, а затим се љуска подвргне испиту цурења амонијака или цурења халогених елемената.

VI. Нека питања која треба навести на графиконима

1. Означите ниво снопа цеви

2. На цеви измењивача топлоте треба да буде написан број ознаке

3. Контурна линија цеви цевне плоче изван затворене дебеле пуне линије

4. Склопни цртежи треба да буду означени оријентацијом размака преклопне плоче

5. Стандардни отвори за испуштање дилатационих спојева, отвори за издувавање на спојевима цеви, чепови цеви треба да буду ван слике

Идеје за дизајн измењивача топлоте an1

Време објаве: 11. октобар 2023.