Реконструкция теплообменника

Условие статической прочности труб:

[max{5.43;2.7}=5.43(МПа)] < 141.5(МПа)

Условие выполняется.

Проверка  труб на малоцикловую прочность по ГОСТ 25859-83:

5.51(МПа);

             

max{|5.51-0|;|0-0|;|0-5.51|} = 2.75(МПа);

Условие малоцикловой прочности:

2.75

(МПа) < 436.8(МПа) 

Условие выполняется.

 

 

Проверка прочности  крепления трубы в решетке

 

В случае крепления труб к решетке способом развальцовки с обваркой должно выполняться условие:

где:

       - допускаемая нагрузка на соединение трубы с решеткой определяется по формуле:

(Н)

(МПа);

19,55 > 1

Условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.6. Расчет фланцевых соединений на прочность и герметичность

4.6.1. Исходные данные

Таблица 4.2.

Исходные данные

№ п/п	Наименование  данных		Обозначение данных			Значение данных
1	2		3			4
1	Количество сборок-разборок					10
2	Число циклов изменения  режимов эксплуатации					1000
3	Расчетное давление, МПа					0.06
4	Прибавка для компенсации  коррозии, мм					1
5	Расчетная температура, °С					35
6	Расчетная температура  фланцев, °С					35
7	Расчетная температура  болтов (шпилек), °С					33.95
8	Материал фланцев					09Г2С
9	Материал болтов (шпилек)					35Х
10	Материал прокладок					Плоская из паронита по ГОСТ 481 (толщина <= 2 мм)
11	Допускаемое напряжение материала болтов (шпилек) при расчетной температуре, МПа					230
12	Допускаемое напряжение материала болтов (шпилек) при температуре 20°С, МПа					230
13		Допускаемое напряжение материала фланцев при расчет ной температуре, МПа			192
14		Минимальное значение условного предела текучести материала фланцев при расчетной температуре, МПа			266
15		Минимальное значение временного сопротивления (предела текучести) материала фланцев при расчетной температуре, МПа			461.6
16		Допускаемое напряжение материала фланцев при температуре 20°С, МПа			196
17		Минимальное значение условного предела текучести материала фланцев при 20°С, Мпа			300
18		Минимальное значение временного сопротивления (предела текучести) материала фланцев 20°С, МПа			470
19		Модуль продольной упругости материала фланцев при расчетной температуре, МПа			197500
20		Модуль продольной упругости материала фланцев при  температуре 20°С, МПа			199000
21		Модуль продольной упругости материала болтов (шпилек) при расчетной температуре, МПа			215000
22		Модуль продольной упругости материала болтов (шпилек) при  температуре 20°С, МПа			215000
23		Коэффициент линейного  расширения материала фланцев, 1/°С			0.000013
24		Коэффициент линейного  расширения материала болтов (шпилек), 1/°С			0.0000134
25		Ширина прокладки, мм			15
26		Толщина прокладки, мм			2
27		Коэффициент			2.5
28		Удельное давление обжатия  прокладки, МПа			20
29		Допускаемое удельное давление, МПа			130
30		Коэффициент обжатия  прокладки			0.9
31		Условный модуль сжатия прокладки, МПа			2000
32		Средний диаметр прокладки, мм			900
33		Наружный диаметр болта (шпильки), мм			36
34		Число болтов (шпилек)			24
35		Диаметр окружности расположения болтов (шпилек), мм			950
36		Расстояние между опорными поверхностями гайки и головки болта (шпильки), мм			80
37		Площадь поперечного  сечения болта (шпильки), мм			760
38		Коэффициент			1.1
39		Толщина обечайки, мм			10
40		Толщина фланцев, мм			35
41		Внутренний диаметр  фланцев, мм			788
42		Наружный диаметр фланцев, мм			1020

4.6.2. Допускаемые напряжения

Допускаемые напряжения для материала фланцев при  расчете статической прочности при затяжке, МПа

В сечении 

(МПа)

Допускаемые напряжения для материала фланцев при  расчете статической прочности в рабочих условиях, МПа

В сечении 

(МПа)

4.6.3. Расчет вспомогательных величин

Эффективная ширина прокладки, мм

  при  

15 (мм)

Характеристики прокладки  принимаются по [т.4;14]

Коэффициент 2.5

Удельное давление обжатия прокладки  20 (МПа)

Коэффициент обжатия  0.9

Условный модуль сжатия материала  прокладки  2000 (МПа)

Податливость прокладки, мм/Н

(мм/Н)

Податливость болтов (шпилек), мм/Н

где   (мм)

        760 (мм ) [т.5;14]

(мм/Н)

Параметры фланцев

Эквивалентная толщина  втулки, мм

10 (мм)

Коэффициенты

где  

        

1

Угловая податливость фланцев,

где  

(1/ мм)

Плечи моментов, мм

(мм)

(мм)

      4.6.4. Коэффициент жесткости фланцевого соединения

Фланцевое соединение, нагруженное внутренним давлением и внешней осевой силой:

где

1-(0.000000021231- 0.000000000284 1 5)/0.000000399=2.76

4.6.5. Расчет нагрузок

Равнодействующая внутреннего  давления, Н

0.785 00 .06=38151 (Н)

Реакция прокладки в  рабочих условиях, Н

(Н)

6358.5 (Н)

Нагрузка, возникающая  от температурных деформаций, Н

где   

          

 (Н)

Болтовая нагрузка в  условиях монтажа

где

(Н)

(Н)

(Н)

max{123102.2; 423900; 1678080}= 1678080 (Н)

Примечание: при определении  величина учитывается только при .

Приращение нагрузки в болтах (шпильках) в рабочих условиях, Н

     (Н)

   4.6.6. Расчет болтов (шпилек)

Условия прочности болтов (шпилек):

где   1.1

[1678080/(24·760)=92 (МПа)]  <  [1.1·230=253 (МПа)]

Условие  выполняется.

 

[(123102.2+(-78592.7))/(24·760)=2.4 (МПа)]  <  230 (МПа)

Условие  выполняется.

Рекомендуемое значение крутящего момента  при затяжке определяется по приложению 3 РД 26-15-88 в зависимости от и диаметра резьбы болтов.

7 (мн )

4.6.7. Расчет прокладок

Условие прочности прокладки  проверяется для мягких прокладок:

[1678080/(3.14·900·15)=39.6 (МПа)]  <  130 (МПа)

Условие выполняется.

  4.6.8. Расчет фланцев

Угол поворота фланцев  при затяжке:

где

1678080 5=41952000 ( мм)

Приращение угла поворота фланцев в рабочих условиях

где

Меридиональное напряжение в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях при затяжке, МПа

   - в сечении

;      

где

          ;   

  

(МПа)

603.4 (МПа)

 -603.4 (МПа)

Приращения меридиональных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа

   - в сечении

    

где   

(МПа)

(МПа)

1.7+(-0.3)=1.4 (МПа)

1.7-(-0.3)=2 (МПа)

Окружные напряжения в обечайке (втулке) на наружной и  внутренней поверхностях при затяжке, МПа

   - сечении   

(МПа)

(МПа) 

Приращения окружных напряжений в обечайке (втулке) на наружной и внутренней поверхностях в рабочих условиях, МПа

   - в сечении

(МПа)

(МПа)

Условие прочности фланцев  при расчете статической прочности  при затяжке

   - в сечении

 (МПа)  ≤

max{536.3; 536.3}=536.3 (МПа)  < 838.2 (МПа)

Условие  выполняется.

Условие прочности фланцев  при расчете статической прочности  в рабочих условиях

   - в сечении

≤

  max{537.1; 535}=537.1 (МПа)]  <  642.7 (МПа)

Условие  выполняется.

4.6.9. Требования к жесткости

Допустимый угол поворота

для рабочих условий 

0.0119+0=0.0119  <  0.013

Условие  выполняется.

 

4.7. Масса аппарата.

  Масса пустого аппарата равна сумме масс деталей и стандартных изделий:

   - обечайка –  πD_срsHρ=3,1416·1,41м·0,01м·5,79м·7,9т/м³=2026,2 (кг);

   - фланец аппаратный – 159,6 кг ·2+160,6 кг ·2=540,4 (кг);

   - штуцер Ду40 –  1,72+0,8 кг=2,52 (кг);

   - штуцер Ду200 – 8,04+1,2 кг=9,24 (кг);

   - штуцер Ду250 – (12,9+1,7) кг ·2= 29,2 (кг);

   - днище эллиптическое – 183,6 кг ·2=367,2 (кг);

           - решетка трубная

   - труба теплообменная – (кг)

Масса аппарата:

2026,2+540,4+367,2+343,9+7549,46+2,52+9,24+29,2=10868 (кг)

Вместимость.

Трубное пространство:

=3,1416·0,016²·6,01·485+2·0,000396=2,35 (м³)

М/тр. пространство: 

=3,1416·0,7²·5,956-3,1416·0,019²·5,956·485=5,89 (м³)

Масса среды по плотности  воды

Р=ρV

Трубное пространство:

1000 кг/м³·2,35 м³=2350 (кг)

М/тр. пространство:

1000 кг/м³·5,89 м³=5890 (кг)

Масса заполненного аппарата:

10868+2350+5890=19108 (кг)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. МОНТАЖ ОБОРУДОВАНИЯ  И ПОДГОТОВКА ЕГО К ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

Монтаж теплообменника произвести в соответствии с проектом производства работ, разработанным специализированной организацией, а также в соответствии с требованиями строительных норм и правил – СНиП.

При монтаже строповку  производить за специальные строповочные устройства в соответствии со схемой, приведенной в технической документации.

Теплообменник необходимо установить с уклоном 0,002-0,003мм в сторону распределительной камеры.

Перед сборкой фланцевых  соединений аппарата необходимо проверить  сертификат на крепежные детали и  прокладки, установить соответствие материала требованиям чертежей и маркировке предприятия-изготовителя.

Перед установкой тщательно  проверить шпильки, гайки, шайбы, болты  на качество изготовления. Резьба должна быть чистой, без задиров, заусенец, царапин и срывов, а поверхность ненарезанной части шпилек, болтов - гладкой. Гайка, надетая на резьбу, не должна иметь слабины (шатаний, качания).

Перед затяжкой гаек тщательно  осмотреть привалочную поверхность  фланца – риски, забоины и другие дефекты не допускаются. Проверить размеры и состояние прокладки и убедиться в соответствии ее размерам привалочных поверхностей стыкуемых фланцев, убедиться в наличии полного комплекта крепежных деталей в отверстиях фланцев и том, что выступ вошел во впадину ответного фланца.

Затягивать шпильки (болты) фланцевых соединений стандартными ключами, т.е. пользоваться для этого различными удлинителями ключей. Затягивать шпильки и болты равномерно, в 3 – 4 приема. Через два часа после затяжки шпилек (болтов) подтянуть их дополнительно. Не допускать подтяжку во время работы. Длина шпилек (болтов) должна обеспечивать превышение резьбовой части над гайкой не менее чем на 1,5 шага резьбы.

Подвижная опора при  температурных удлинениях должна скользить  по металлоконструкции.

При установке теплообменного аппарата с седловыми опорами  на фундаменте необходимо выполнить следующие требования:

   - выверить аппарат  с помощью регулировочных винтов;

   - смазать графитом  или консистентной смазкой резьбовую  часть регулировочных винтов перед бетонной подливкой;

   - подливая бетон,  следить, что бы он доходил  до поверхности скольжения опоры по подкладному листу. Передвижение подкладного листа относительно фундамента недопустимо;