Способ крепления труб в трубных решетках теплообменников с u-образными трубами

 

Изобретение относится к способам крепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов и может быть использовано в энергетическом, химическом и нефтяном аппаратостроении. Цель изобретения - снижение трудоемкости развальцовки труб в теплообменных аппаратах пут.ем уменьшения числа узлов крепления труб. Все трубы развальцовывают с лицевой стороны решетки. Трубы, находящиеся в центральной круговой зоне решетки , дополнительно развальцовывают с тыльной стороны решетки. Радиус зоны дополнительной развальцовки труб определяют из соотношения 0 :Ј R D/2, где R - радиус центральной зоны тыльной стороны трубной решетки аппарата; D - внутренний диаметр кожуха аппарата . 1 ил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 21 D 39/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4471499/27 (22) 09,08,88 (46) 07,02.91, Бюл. М 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения (72) В.M.Áðèô, В.В.Козуб, Л,П.Соловьева, С.А,Шейнбаум и С.P.Åëèñîâà (53) 621.774.77 (088.8), (56) Бриф В.М, и др. Изготовление и ремонт кожухотрубчатой теплообменной аппаратуры. — M. Машиностроение, 1980, 160 с. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ В ТРУБНЫХ РЕШЕТКАХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ С

U — ОБРАЗНЫМИ ТРУБАМИ (57) Изобретение относится к способам крепления труб в трубных решетках теплоИзобретение относится к способу крепления труб в трубных решетках теплообменников с U-образными трубал;л и может быть использовано в нефтяном, химическом и энергетическом аппаратостроении, Цель изобретения — снижение трудоемкости при развальцовке труб в теплообменных аппаратах с U-образными трубами.

На чертеже представлен график расчета размеров центральной зоны обработки.

Для определения качества развальцовки на заводе-изготовителе проводится испытание герметичности вальцовочных соединений давлением испытательной среды в межтрубном пространстве. Во время этих испытаний, а также в процессе эксплуатации, когда давление в межтрубном пространстве выше, чем в трубном, в трубных решетках теплообменных аппаратов с U-об„„5U „„1625554 А1 обменных аппаратов и может быть использовано в энергетическом, химическом и нефтяном аппаратостроении. Цель изобретения — снижение трудоемкости развальцовки труб в теплообменных аппаратах путем уменьшения числа узлов крепления труб. Все трубы развальцовывают с лицевой стороны решетки. Трубы, находящиеся в центральной круговой зоне решетки, дополнительно развальцовывают с тыльной стороны решетки. Радиус зоны дополнительной развальцовки труб определяют из соотношения 0 R (D/2, где

R — радиус центральной зоны тыльной стороны трубной решетки аппарата;

D — внутренний диаметр кожуха аппарата. 1 ил. разными трубами возникает значительный (до 6 мм) прогиб, направленный в сторону лицевой поверхности. При этом происходит снижение контактного давления между трубами и трубной решеткой в вальцовочных соединениях, примыкающих к лицевой поверхности, и увеличение контактного давления в вальцовочных соединениях, примыкающих к тыльной поверхности трубной решетки.

Это связано с тем, что слои трубной решетки при таком прогибе со стороны лицевой поверхности растягиваются, а со стороны тыльной поверхности сжимаются.

Согласно теории изгиба круглых пластин напряжение растяжения достигает максимума в центре пластины на ее выпуклой поверхности. Отсюда следует, что разгерметизация вальцовочных соединений, 1625554 примыкающих к выпуклой поверхности трубной решетки; начинается в первую очередь в центральной зоне трубной решетки с радиусом 0 R О/2, где R — радиус центральной эоны решетки, D — диаметр решетки.

Расчеты радиусов зон разгерметизации выполнены следующим образом.

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

Для круглой защемленной пластинки радиуса а распределение изгибающих моментов Mr и М при приложении давления Р определяется по формулам сопротивления материалов

М = — „6(а (1+ ) — г(3+ v); (1)

Р (аг (1 + p ) - гг (1 + 3 p ) )

16 где г — текущий радиус; — коэффициент Пуассона, принимаемый равным в данном случае 0,3.

Напряжения изгиба достигают максимума на поверхности пластинки

6Мг, бМ

Первый инварианттензора напряжений на поверхности пластинки с учетом (1) и (2) равен

i> = o<+oj; = — — — (а — 2t ). (3)

3 1,3 Р

4 Н

Изгибные напряжения вызывают уменьшение контактного давления в соединениях труб с трубной решеткой. Для обеспечения герметичности необходимо выполнение условия

2Р» — 11 Р, (4) где Р» — минимальное значение контактного давления;

Р— эксплуатационное давление, на которое рассчитан аппарат.

Условие (4) иначе можно записать в виде

1 1

Р»- — 11 — Р, 2 2-

Это условие выражает требование, чтобы контактное давление Р» с учетом его

1 уменьшения на величину - I<, связанную с изгибом трубной решетки, превышало при1 веденное давление — Р, приложенное к трубной решетке. Коэффициент 1/2 при Р учитывает, что давление приложено только к части поверхности трубной решетки, эакл ючен ной между трубами.

Подставляя (3) в (4), получают — ) г а (5) Если r = R — радиус центральной эоны

10 трубной решетки, где необходима развальцовка вторым поясом, 2а = 0 — внутренний диаметр кожуха теплообменного аппарата, . формула (5) принимает вид;

15 2R

D (6) где R — радиус центральной круговой зоны тыльной стороны решетки, см;

20 D — внутренний диаметр кожуха аппарата, см;

Р, — минимальное значение контактного давления, кг/см;

P — эксплуатационное давление, на ко25 торое рассчитан аппарат, кг/см;

Н вЂ” толщина трубной решетки, см.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала развальцовывают все трубы на

30 участках, примыкающих к лицевой поверхности трубной решетки, Затем по формуле (6) определяют радиус центральной круговой зоны, где возможна разгерметизация, В этой зоне производят дополнительную раэ35 вальцовку труб на участках, примыкающих к тыльной поверхности трубной решетки.

Пример. Теплообменные аппараты

1200ТУ вЂ” 16 — М1 — 0/6 — К имеют исполнение М1, Для этого исполнения минимальное контакт40 ное давление (остаточное давление)

Р» = 184 кгс/см, Эксплуатационное давление

Р = 16 кгс/см, Толщина трубной решетки Н = г

7,6 см. Внугренний диаметр кожуха 0 = 120 см, 45 Подставляя эти данные в (6), получают

= 0,44, 120 откуда радиус центральной зоны, где необходима развальцовка вторым поясом, 50 R= 26 см, Это же значение получают из графика (сплошная линия, помещенная точками) при

2Н/О = 2 7,6/120 = 0,126.

При гидроиспытаниях двух контроль55 ных аппаратов давлением 20 кгс/см, раэвальцованных одним поясом, в центральной зоне того же радиуса (26 см) зафиксированы соответственно 20 и 32 течи.

1625554 ной стороне решетки трубы развальцовываюттолько в центральной круговой зоне, радиус R которой находится в пределах

Формула изобретения

Способ крепления труб в трубных решетках теплообменников с U-образными трубами, заключающийся в раэвальцовке труб на лицевой и тыльной сторонах трубной решетки, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, на тыль5 0 =й(D/2, где D — диаметр решетки.

0l2 ЮИ Olb 0/В ck0 4Л

Составитель И. Капитонов

Техред М.Моргентал Корректор И, Муска

Редактор О. Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 244 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5