Расчет и проектирование кожухотрубчатого теплообменного аппарата

ПЗ.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Комсомольский-на-Амуре государственный
технический университет”
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Машины и аппараты нефтегазового производства»
Проект теплообменного аппарата
Техническое задание 5
Расчет опор для горизонтальных аппаратов .. 8
Расчет трубных решеток ..12
Расчет фланцевых соединений 18
Расчет компенсатора .20
Расчет теплоизоляции 22
Заземление теплообменного аппарата .24
Испытание теплообменного аппарата .26
Последовательность сборки
1.Сборка трубного пучка .27
2.Сборка элементов теплообменника .28
3.Транспортировка и сборка на месте 30
Список использованных источников ..33
Общий вид теплообменного аппарата 34
Теплообменными аппаратами жесткого типа называются такие у которых обе трубные решетки неподвижно соединены с жестким корпусом а прямые трубы закреплены в трубных решетках. Такие аппараты отличаются простотой конструкции малым весом на единицу поверхности нагрева невозможностью смешивания жидкостей циркулирующих в трубах и межтрубном пространстве. К недостаткам теплообменных аппаратов жесткого типа относят: невозможность механической чистки наружной поверхности труб значительные термические напряжения в различных частях аппарата. Для снижения температурных напряжений используются компенсаторы.
Теплообменные аппараты жесткого типа по корпусу обычно бывают одноходовыми. При этом в корпусе при длине трубок более 1500мм делают несколько поперечных перегородок способствующих интенсификации теплообмена.
По количеству ходов в трубах теплообменники бывают одно- двух- четырех- и многоходовыми.
Отбойник служащий для защиты трубок от местного износа располагают против входного штуцера. Отбойник приваривают к дистанционным тягам или крепят хомутами к трубам. Отбойник выполняют в виде круглой или прямоугольной простыни. Его размер должен быть не менее внутреннего диаметра штуцера . Обычно принимают D=D1+15 мм h> 02 D; b> 100 мм. Толщина пластины отбойника не менее 5 8 мм.
Для более эффективной работа теплообменников широко применяются внутренние поперечные перегородки. Перегородки устанавливают на расстоянии одна от другой от 200 мм до 50 d (d - наружный диаметр трубки) что обеспечивает поперечное обтекание труб и увеличивает скорость потока. Толщина перегородок 5 8 мм. Диаметр отверстий для трубок в перегородках на 1 2 мм больше их номинального наружного диаметра. Радиальный зазор между корпусом и перегородкой составляет не более 1 % от внутреннего радиуса корпуса аппарата.
Один из вариантов крепления поперечных перегородок осуществляется на четырех - шести тягах на которые надеты распорные дистанционные трубы. Другой вариант (для теплообменников с корпусом диаметром более 600 мм) состоит в приварке перегородок к корпусу. Тяги привариваются к трубной решетке.
Конструкции поперечных перегородок предусматривают вырезы. Наиболее часто применяют вырезы в виде сектора или сегмента. Секторный вырез равный четверти круга делают поочередно то справа то слева. При такой конструкции среда в корпусе совершает вращательное движение попеременно то против то по часовой стрелке. Сплошные перегородки без выреза применяют для чистых жидкостей.
В аппарате с двумя ходами но межтрубному пространству устанавливается продольная перегородка которая приваривается к корпусу.
При сварке обечаек и труб при варке днищ к обечайкам должны применяться стыковые двухсторонние щвы. Односторонние швы применяются для соединения ненагруженннх деталей и в тех случаях когда невозможно применить двухстороннюю сварку. При этом сварку необходимо осуществлять с подкладками (съемными и остающимися ).
Смещение кромок соединяемых листов в продольных швах обечаек не должно превышать 3 мм. Смещение кромок в кольцевых швах при толщине листа до 20 мм не должно превышать 10 % номинальной толщины плюс 1 мм а при толщине листа свыше 20 мм — не более 5 мм.
Диаметр стяжек для поперечных перегородок принимают d=12 мм при диаметре аппарата меньше 600 мм и d=16 мм при диаметре аппарата больше 800 мм.
На рисунках 1-2 изображен спроектированный теплообменник.
Рисунок 1. – Проектируемый теплообменный аппарат.
Рисунок 2. – Пректируемый теплообменный аппарат с разрезом.
Техническое задание.
Решить задачу расчета и конструирования кожухотрубчатого теплообменного аппарата типа ТНГ ГОСТ 15122-79.
Диаметр наружный D = 800 мм;
Внутреннее давление в трубах = 16 МПа;
Поверхность теплообмена F = 405 м²;
Пределы применения t: -20..+200 ºС;
В группе материалов М23 для изготовления элементов теплообменника применимы:
Крышка распределительная камера: .. 08Х22Н6Т.
Обечайка является основным составным элементом корпуса аппарата.
Номинальная расчетная толщина стенки обечайки работающей под внутренним давлением исходя из прочности определяется по формуле:
где р – внутреннее избыточное давление
- допускаемое напряжение при расчете по предельным нагрузкам аппарата
- коэффициент прочности продольного сварного шва
С – суммарная прибавка (С=).
Примем =09 для стыкового шва с одной стороны и имеющий в процессе сварки металлическую прокладку со стороны корня шва
Выбираем прибавку на окружение толщины =38 мм прибавку на коррозию = 1 мм.
Толщина стенки с учетом прибавок:
т.е. условие выполняется принимаем
Допускаемое давление в обечайке при назначенной толщине:
Таким образом при испытании аппарата на максимальную нагрузку условие прочности будет выполнено:
Расчет опор для горизонтальных аппаратов.
Установка аппаратов на фундаменты или несущие конструкции осуществляется с помощью опор. Выбор типа опоры зависит от условий: места установки аппарата (в помещении или на открытой площадке) соотношения высоты к диаметру аппарата массы аппарата.
Определим приблизительную массу аппарата:
где - масса воды которая займет тот же объем что и объем обечайки.
Для проектируемого аппарата выбираем опоры (лапы) из прил. 9 (методич. пособие). В нашем случае подойдут опоры рассчитанные на 017МН. Так как они рассчитаны на а у нас получилась масса то выбираем минимальное количество лап равное 2.
Примем длину теплообменника равную 11500 мм тогда расстояние определится по формуле:
Определим реакции опор для аппарата на двух опорах:
Расчетный изгибающий момент:
Напряжение на изгиб в корпусе от силы тяжести определяется:
где - момент сопротивления поперечного сечения корпуса .
Так как выполняется условие то момент сопротивления будем рассчитывать по формуле:
Тогда напряжение на изгиб в корпусе равно:
Напряжение на изгиб в стенке корпуса от действия реакции опоры проверим по формуле:
где - реакция опоры МН
- момент сопротивления расчетного поперечного сечения элемента стенки
аппарата над опорой относительно оси x проходящей через центр тяжести
этого сечения параллельно оси аппарата м3.
Момент сопротивления указанного сечения определяется по формуле:
где b – ширина опоры м.
Тогда напряжения на изгиб равны:
Условие выполняется .
Составным элементом корпуса теплообменной аппаратуры являются днища которые ограничивают корпус. Днище неразъемное соединения с обечайкой. Одной из рациональных форм днищ (с точки зрения восприятия давления) является эллиптическая.
Днища размер заготовок которых больше стандартных размеров листов изготавливаются составными из двух или трех листов. Соединение составных частей днища между собой и присоединение днища к обечайке осуществляется сваркой встык.
Расчет эллиптических днищ работающих под внутренним давлением заключается в определении расчетной толщины стенки S.
Расчеты выполняются в зависимости от величины отношения определяющих параметров:
где - допускаемое напряжение на растяжение для материала днища МНм2;
- коэффициент ослабления днища сварочным швом или неукрепленными
Р – внутреннее избыточное давление МНм2.
Номинальную расчетную толщину стенки днища для данного отношения определяем по формуле:
где - внутренний радиус кривизны в вершине днища м
где - глубина выпуклости м.
Тогда расчетная толщина стенки днища равна:
Толщина стенки с учетом прибавок определяется по формулам аналогичным для расчета толщины стенки обечайки:
Проверим условие для применения:
Определим допускаемое давление в днище:
Расчет трубных решеток.
Одним из основных элементов теплообменных аппаратов является трубные решетки представляющие собой перегородки в которых закрепляются трубы и которыми трубное пространство отделяется от межтрубного. По форме наибольшее распространение имеют круглые решетки которые могут быть плоскими и сферическими.
Трубные решетки изготавливаются из листового проката. Как правило материал решеток должен быть более прочным и жестким чем материал труб.
Во всех кожухотрубных теплообменниках с жестким соединением трубных решеток с обечайкой корпуса в листе соединения действуют краевые моменты вызывающие напряжения в металле. Рекомендуется обечайку в листе присоединения ее к решетке на длине не менее выполнять утолщенной в
Определим номинальную расчетную высоту решетки снаружи:
Значения величин k D и P в формуле приведены в таблице 4.2 методического указания в зависимости от типа решетки (в нашем случае мы выбрали тип решетки г ): .
Отсюда высота решетки равна:
Тогда общая высота решетки будет равна:
Тогда общая высота решетки будет равна .
Определим приближенное число труб размещенных на решетке:
где - коэффициент заполнения
- диаметр круга на котором размещают трубы
- шаг размещения труб который равен .
Номинальная расчетная высота высота решетки посередине определяется:
где - коэффициент ослабления решетки отверстиями определяемый по
где - внутренний диаметр решетки
- количество труб на диаметре (определяется из П12.1 методического
указания в зависимости от приближенного числа труб)
- диаметр отверстий под трубы
- допускаемое напряжение на изгиб для материала решетки МНм2.
Проверим условие устойчивости труб при осевом сжатии исходя из усредененной нагрузки на них от давления в трубном пространстве определяется по формуле:
где - расчетный диаметр решетки
и - наружный и внутренний диаметр труб м
- расчетное давление в трубном пространстве МНм2
- допускаемое напряжение на сжатие для материала труб МНм2
- коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при осевом сжатии в
зависимости от гибкости трубы ( определяется из рис. 4.3 метод. пособия).
Определим гибкость трубы:
где - расстояние между трубными решетками а при наличии в трубном пучке
поперечных перегородок – расстояние между последними ( L=1м )
- радиус инерции поперечного сечения трубы который определяется из
следующего уравнения:
Тогда гибкость трубы равна:
Найдем коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при осевом сжатии.
Так как гибкость равна 1225 следовательно из рис. 4.3 будет равен .
Теперь можно проверить условие устойчивости труб при осевом сжатии:
Условие выполняется т.е. устойчивость обеспечена.
Определим среднее арифметическое сторон прямоугольника в решетке образованного центрами четырех смежных труб:
Среднее арифметическое сторон прямоугольника образованного центрами двух смежных труб в крайнем ряду и контуром решетки:
Расчетным является как большее.
Определим расчетную осевую силу действующую в месте закрепления трубы в решетке:
- большее из давлений (трубное или межтрубное).
Расчетную высоту решетки исходя из размещения в ней труб определяем по формуле:
где - допускаемая нагрузка приходящаяся на единицу длины поверхности
(выбираем из табл. 4.3 методического пособия).
Выбираем окончательную высоту решетки равную как большую.
В отличие от днищ неразъемно соединяемых с обечайкой корпуса крышки являются отъемными узлами или деталями аппаратов герметично закрывающими корпус. Крышки в аппарате служат для удобства сборки осмотра и ремонта узлов аппарата.
Расположение крышек в аппарате может быть сверху снизу и с боков. По форме крышки бывают круглые прямоугольные и фасонные. Наибольшее распространение имеют круглые крышки как более технологичные в изготовлении.
Крышки аппаратов работающих под избыточным давлением рассчитываются следующим образом.
Номинальная расчетная высота крышки в месте уплотнения определяется по формуле:
где - коэффициент определяемый по графику (рис. 5.3 методического
- расчетное растягивающее усилие в болтах МН
- допускаемое напряжение на изгиб для материала крышки МНм2.
Определим коэффициент он зависит от и . По рис. 5.3 методического пособия определяем что для коэффициент .
Определим по следующей формуле:
где - расчетное давление среды МНм2
- расчетная сила осевого сжатия уплотняемых поверхностей в рабочих
условиях необходимая для обеспечения герметичности зависящая от типа
обтюрации (уплотнения) МН.
Определим расчетную силу осевого сжатия из формулы:
где - средний диаметр уплотнения м
- коэффициент зависящий от материала и конструкции прокладки
- эффективная ширина уплотнения м
В качестве уплотнения будем использовать паронитовую прокладку с размером . Коэффициент определяем из табл. 6.3 методического указания и он равен 25 тогда расчетная сила равна:
Определим расчетное растягивающее усилие в болтах:
Усилие не должно быть больше чем:
где - удельная нагрузка (из табл. 6.3 методического пособия) МНм2.
Определим номинальную расчетную высоту крышки:
Номинальная толщина с учетом прибавок равна:
Номинальная расчетная высота крышки посередине определяется по формуле для типа решетки б методического указания:
где - коэффициент определяемый по графику (рис. 5.4
методического пособия)
где - конструктивный фактор.
Найдем конструктивный фактор:
Из рис. 5.4 находим значение который равен 052.
Тогда номинальная расчетная высота крышки посередине равна:
Расчет эллиптических фланцевых крышек работающих под давлением состоит в определении толщины эллиптической стенки днища и размеров фланца. Расчетная толщина эллиптической стенки определяется так же как и толщина днища. Размеры фланца в соответствии с используемой обтюрацией.
Определим толщину эллиптической стенки:
Тогда расчетная толщина стенки крышки равна:
Расчетный наружный диаметр крышки определяется по формуле:
где - поправка (из табл. 5.1 методического пособия) для М36 а=70.
Расчет фланцевых соединений.
С помощью фланцев присоединяются к аппарату всевозможные крышки трубы соединяются между собой составные корпуса.
Технология изготовления фланцев зависит от материала фланца его конструкции способа присоединения фланца и давления среды в аппарате.
Мы выбираем прокладки из паронита. Выбираем размеры уплотнительных поверхностей по прил. 14 методического пособия .
Средний диаметр уплотнения:
Расчетная сила осевого сжатия прокладки при рабочих условиях определяем из уравнения:
При сборке аппарата необходимо осуществить затяжку фланцевого соединения. Для круглого наружного фланцевого соединения без самоуплотнения растягивающее усилие в болтах составит:
которое должно быть не менее
где - расчетная сила от давления среды МН
Условиях необходимая для обеспечения герметичности МН
- константа жесткости соединения при плоской неметаллической или
металлической равна 145.
Расчетная сила от давления среды в круглых фланцевых соединениях определяется по формуле:
Определим растягивающее усилие в болтах:
Усилие полученное по формуле равномерно распределяется по всем болтам фланцевого соединения. В приближенных расчетах момент закручивания гайки для создания этого усилия равен:
где - число болтов фланцевого соединения
- наружный диаметр резьбы
- безразмерный коэффициент который равен 012 т.к. у нас грубо
обработанный поверхности.
Расчет компенсатора.
Различные части теплообменных аппаратов в процессе пуска эксплуатации и остановки имеют неодинаковые температуры вызывающие в жестких конструкциях соответствующее напряжение. Жесткие конструкции нельзя использовать если суммарные напряжения больше допустимых. В таких случаях в конструкции аппаратов должны быть предусмотрены компенсаторы.
Определим необходимость применения компенсатора. Силу взаимодействия между корпусом и трубами (при жестком соединении их друг с другом) за счет температурных напряжений определяем по формуле:
где - коэффициент линейного расширения для материалов корпуса труб при
и - средние расчетные температуры корпуса и труб исходя из
максимальной разности температур возможной в процессе эксплуатации
пуска и остановки аппарата
и - модули упругости для материалов корпуса и труб при
соответствующих температурах
и - площади поперечного сечения корпуса и труб.
Суммарное напряжение на растяжение в корпусе определяем по формуле:
где - растягивающая в осевом направлении сила определяемая по формуле:
где - диаметр корпуса наружный диаметр трубок и внутренний диаметр
и - давление в межтрубном и трубном пространствах.
Тогда суммарное напряжение равно:
Поскольку полученное значение больше допустимого следовательно в теплообменнике необходима установка линзы.
Величину деформации труб по отношению к корпусу в результате их теплового расширения определяем по формуле:
где - длина соединяемых частей
Из справочника для находим: (с предварительной деформацией линзы) .
Деформацию корпуса от действия реакции компенсатора определяем по формуле:
Деформацию труб от действия реакции компенсатора определяем по формуле:
Деформацию корпуса от действия сил определяем по формуле:
Деформацию труб от действия сил определяем по формуле:
Деформацию компенсатора определяем по формуле:
Расчетное количество линз в компенсаторе определяем по формуле:
Таким образом необходимое количество линз равно 3.
Расчет теплоизоляции.
С целью снижения тепловых потерь от теплообменника в атмосферу и повышения коэффициента полезного действия аппарата необходимо корпус теплообменного аппарата изолировать. Теплообменный аппарат рассчитывается для работы в условиях нефтеперерабатывающего завода находящегося под контролем Госсанэпиднадзора Российской Федерации. Поэтому необходимо снижать вредное нагревательное воздействие от аппарата на атмосферу.
Выбираем в качестве теплоизоляционного материала стеклянную вату для которой коэффициент теплопроводности λиз=005Вт(мК). Принимаем температуру на внутренней поверхности изоляции на наружной поверхности изоляции . Температуру окружающей среды для зимних условий принимаем tcр = -20°С для летних условий t’cp = 18 °С.
Считаем что тепловые потери зимой составляют qnom = 174 Втм .
Так как диаметр теплообменника является достаточно большим (D = 08 м) для расчета толщины изоляции можно воспользоваться соотношением для плоской стенки предполагая что DBHDH > 05 .
где λиз – коэффициент теплопроводности материала изоляции;
α – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к
tст1 tст2 – температура на внутренней и внешней поверхности изоляции °С.
из – толщина слоя изоляции м.
Коэффициент теплоотдачи α рассчитывается по уравнению :
Расчетное значение тепловых потерь qnom.р находится по правой части соотношения :
Так как qnom » qnom.р никаких корректировок в значения ранее принятых
температур вносить не надо.
Проверим условие применимости уравнения приняв толщину стенки колонны ст = 17 мм
Принимаем толщину тепловой изоляции равной: из =006 м.
Тепловые потери летом составляют величину:
Для закрепления изоляции на корпусе теплообменника используем сетку Р-12-1.6 ГОСТ 5336-80. Сетку скрепляем при помощи проволоки 1.2-П-2Ц-II по ГОСТ 3282-74.
Для защиты активного слоя изоляции от воздействия атмосферных осадков и ветров применяю листовой прокат.
Прокат холоднокатаный листовой высокой точности по толщине (ВТ) повышенной точности по ширине (АШ) нормальной точности по длине (БД) улучшенной плоскостности (ПУ) с обрезной кромкой (0) с размерами 1х1000х1000 по ГОСТ 19904-90 группы прочности К270В категория 6 высокой отделки поверхности (II) глубокой вытяжки (Г) :
навивается на аппарат с нахлёстом 30 мм.
скрепляется с помощью точечной сварки по ГОСТ 5264-80 по всей длине навивки с шагом 30 см.
После навивки и скрепления шов проливают битумом или эпоксидной смолой для заполнения щелей и стыков.
Заземление теплообменного аппарата.
Теплообменный аппарат работает в условиях нефтеперерабатывающего завода являющегося опасным производством. Теплоносителем в аппарате может быть горючая легковоспламеняющаяся или токсичная жидкость или пар. Исходя из условий работы теплообменного аппарата необходимо исключить возникновение в корпусе аппарата статического электричества с этой целью аппарат необходимо заземлить.
Заземляющие проводники должны крепиться к аппаратам при помощи резьбовых соединений или сварки. Сопротивление между элементом заземления (шпилькой болтом) и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью аппарата которая может оказаться под напряжением не должно превышать 01 Ом.
Шпильки болты и гайки для элементов заземления должны изготовляться из стали или латуни. Между заземляющим проводником и шпилькой (болтом) устанавливаются контргайки и пружинные шайбы. Вокруг шпильки (болта) предусмотрена неокрашенная контактная площадка для присоединения заземляющего проводника. Размеры шпилек (болтов) и контактных площадок выбирают в зависимости от силы тока. Использование для присоединения заземляющих проводников шпилек и болтов служащих для соединения между собой частей аппаратов и трубопроводов недопустимо.
Принимаю следующие размеры шпилек (рисунок 3):
Присоединение заземляющих проводников к теплообменному аппарату с теплоизоляцией защищенной металлическим кожухом показаны на рисунке 4.
К корпусу аппарата приваривается стальная бобышка (рисунок 14) в которую вкручивается заземляющая шпилька.
Характеристики бобышки :
бобышка по ГОСТ 21130 – 75;
масса бобышки m = 0011 кг.
В качестве заземляющих проводников применяем неизолированный медный провод диаметром 3 мм по ГОСТ 1535-91. Бобышку со шпилькой прикрепляем к корпусу аппарата как показано на рисунке 5.
Рисунок 5 - Способ присоединения заземляющих проводников к аппаратам
с теплоизоляцией защищенной металлическим кожухом к корпусу аппарата;
— корпус аппарата; 2 — теплоизоляция; 3 — металлический кожух; 4 — заземляющий проводник
Аппараты наружных установок (на эстакадах или в каналах) оборудование и трубопроводы расположенные в цехе должны представлять на всем протяжении непрерывную электрическую цепь и присоединяться к заземляющим устройствам. Считается что фланцевые соединения трубопроводов и аппаратов соединения крышек с корпусами аппаратов и др. образуют достаточные по электрической проводимости контакты не требующие установки специальных шунтирующих перемычек.
Каждая система аппаратов и трубопроводов в пределах цеха должна быть заземлена не менее чем в двух местах. Все резервуары емкостью более 50 м3 и диаметром более 25 м заземляют не менее чем в двух противоположных точках.
Принимаем способ заземления теплообменного аппарата в двух разнесённых по обеим сторонам теплообменника местам.
Испытание теплообменного аппарата.
Гидравлические испытания теплообменника проводят по схеме представленной на рисунке 6а а корпуса теплообменника – по схеме изображенной на рисунке 6б причем пробное давление составляет для труб - для корпуса - .
Рисунок 6 - Схема гидравлических испытаний:
а – теплообменника б – корпуса.
Продолжительность выдержки под пробным давлением не менее 10 мин. После выдержки давление снижают до и проводят визуальный осмотр теплообменника. Температура воды при гидравлических испытаниях должна быть не ниже .
Последовательность сборки.
1.Сборка трубного пучка.
Я предлагаю 2 способа сборки трубного пучка:
) Концы трубок вставляют в концевую решетку и заводят в отверстия первой от этой решетки перегородки приваренной внутри корпуса аппарата. При этом до приварки решетку устанавливают правильно по четырем предварительно заведенным в ее отверстия трубкам. Далее в таком же порядке приваривают вторую перегородку внутри корпуса и концы всех трубок поочередно вставляют в отверстия. И наконец концы трубок заводят в отверстия второй концевой решетки приваривают обе решетки к корпусу. Завершает сборку развальцовка трубок в решетках.
) При сборке трубного пучка с предварительно закрепленными перегородками и трубными решетками применяют устройство показанное на рисунке 7. Оно имеет раму со сменными фланцами 2. На вертикальных направляющих 3 с помощью фиксаторов 13 установлены два переставных кронштейна 4 и 12 являющихся опорами приводного вала 8. Привод 10 консольно закреплен на редукторе 11 с кулачковой муфтой 9 с одним из кронштейнов. На приводном валу 8 между кронштейнами 4 и 12 вдоль оси вала насажен на шпонке 5 барабан 7 с крюком 6. Для перестановки кронштейнов 4 и 12 используют противовесы 14.
Рисунок 7. – Устройство для сборки трубного пучка:
– рама 2 – фланцы сменные 3 – направляющие вертикальные 412 – кронштейны переставные 5 – шпонка 6 крюк 7 – барабан 8 – вал приводной 9 муфта кулачковая 10 – привод 11 – редуктор 13 – фиксатор 14 – противовес.
Устройство работает следующим образом.
Раму 1 через сменные фланцы 2 закрепляют болтами к трубной решетке теплообменника кронштейны 4 и 12 приводным валом 8 устанавливают по вертикальным направляющим 3 с помощью фиксаторов 13. Направляющую струну пропускают через отверстия в трубной решетке и вводят в трубу где её фиксируют клиновым упором.
Второй конец троса закрепляют крюком 6 барабана 7 который вращается посредством кулачковой муфты 9. Трубы вставляют в трубную решетку теплообменника для чего кронштейны 4 и 12 переставляют по вертикальным направляющим 3.
2.Сборка элементов теплообменника.
При сборке штуцеров применяют следующее приспособление показанное на рисунке 8 включающее механизм захвата и ориентирующие элементы (четыре регулируемые ножки). Штуцер на корпусе закрепляют по направляющим 1 (торцом фланца) перемещаемым с помощью винта 3 по призмам 4.
Рисунок 8. – Приспособление для сборки штуцеров теплообменников:
– направляющие 2 – зажимы эксцентриковые 3 – винт 4 – призмы 56 – опоры.
Опоры 6 фиксируемые эксцентриковыми зажимами 2 имеют шкалу для установки вылета штуцера и риски для ориентации относительно осей теплообменника. Перенос штуцера в поперечном сечении устраняют опорами 5.
Техническая характеристика приспособления:
Диаметр корпуса теплообменника мм:
максимальный не ограничен
Максимальная масса штуцера кг 40
Размеры приспособления мм 780х432х546
Для совмещения оси фланца с осью трубного пучка или распределительной камеры при сборке используют приспособление показанное на рисунке 9. Его применяют для всех типов фланцев. Кроме того исключается операция разметки осевой линии на фланце.
Рисунок 9. Приспособление для сборки фланцев:
– ось 2 обечайка 3 – винт 4 – указатель 5 – фланец 6 – болт 7 – пружина.
Совпадение плоскости паза трубной решетки с плоскостью ее уплотнительной поверхности проверяют в собранном трубном пучке с помощью специального приспособления показанного на рисунке 10. Оно представляет собой направляющую 2 с двумя струбцинами 3 для крепления к трубной решетке.
Рисунок 10. Приспособление для контроля плоскости паза трубной решетки (а)
и схема измерения неплоскостности трубной решетки (б):
– инструмент универсальный 2 – направляющая 3 – струбцина.
Для исключения деформации направляющей поверхность опоры струбцины выполнена сферической. Совпадение плоскостей измеряют универсальным инструментом 1 (штангенциркулем глубиномером и т.д.). Точность измерения определяется точностью измерительного инструмента. Перемещая струбцины по направляющей приспособление легко переналаживать на любой типоразмер теплообменника. Погрешность установки направляющей относительно опорных роликов струбцин не более 01мм.
С помощью этого приспособления можно контролировать совпадение торца перегородки распределительной камеры с уплотнительной поверхностью фланцев.
Степень развальцовки труб контролируют регулированием крутящего момента. На трубном пучке можно измерить внутренний диаметр развальцованной части длиной на глубине нутромером. Измерительный узел состоит из трех
шариков равного диаметра расположенных в пазах корпуса через и воздействующей на них подпружиненной конической оправки с отсчетной стрелкой.
При контроле внутреннего диаметра нутромер вводят в развальцованную теплообменную трубу на требуемую глубину.
Перемещаемая с помощью пружины в осевом направлении коническая оправка раздвигает шарики до соприкосновения их со стенками развальцованной трубы. При этом отсчетная стрелка указывает по нониусу внутренний диаметр. Точность измерения .
3.Транспортировка и сборка на месте.
Для комплектования такелажных устройств изготовления монтажных стропов применяются стальные канаты. Для нашего теплообменника возьмем стальной канат типа ТЛК-О (с точечно-линейным касанием проволок в прядях) из шести прядей по 37 проволок (всего 222 проволоки) с одним органическим сердечником по ГОСТ 3079-80.
Основные показатели каната:
Диаметр каната мм 115
Ориентировочная масса 1000м
смазанного каната кг 468
Разрывное усилие каната в целом Н (кгс) не менее 62600
На монтажных и ремонтных работах используются стропы типа УСК1 (петлевые рис. 11).
Рисунок 11. – Размеры стропов:
- канат грузового назначения типа 1 нераскручивающийся
– место обмотки концов прядей каната проволокой.
Для установки корпуса используем автомобильный кран СМК – 10 (рисунок 12) со следующими грузовыми характеристиками (рисунок 13):
Рисунок 12. – Схема автомобильного крана СМК- 10.
Рисунок 13. – Грузовые характеристики крана СМК – 10.
Техническая характеристика крана СМК – 10:
Грузоподъемность при вылете стрелы т
Высота подъема при вылете стрелы м
подъема груза ммин 350 - 10
вращение платформы обмин 1 – 15
Для перевозки используем грузовой автомобиль ЗИЛ – 133Г со следующими характеристиками:
Грузоподъемность т 12
буксируемого с прицепом груза т 166
Погрузочная высота мм 1500
Размеры платформы мм
Габаритные размеры мм
Теплообменный аппарат перевозят в следующем составе: корпус с приваренными опорами и предварительно вставленными трубками перегородками и отбойниками; распределительная камера с приваренной перегородкой; крышка передняя и задняя; прокладки термопары манометры и набор крепежных элементов.
Перед монтажом теплообменника проверяется расположение фундаментных болтов с помощью шаблона изготовленного по расположению отверстий под болты в опорах теплообменного аппарата.
Сначала устанавливается корпус на специально приготовленную площадку при помощи крана СМК – 10. Затем на заднюю крышку (поз. 4) при помощи салидола временно крепится паронитовая прокладка (поз. 21) и прикрепляется с помощью крепежных элементов к корпусу теплообменника причем затяжку производят тарировочным ключом в три подхода (для равномерной затяжки болтов) по следующей схеме приведенной на рисунке 12. После этого при помощи салидола крепится прокладка к распределительной камере (поз. 9) после чего также крепится к корпусу теплообменника в такой же последовательности затягиваются болты (рис. 14). Аналогично крепится передняя крышка (поз. 2) что и задняя.
После проделанных операций начинаем теплоизолировать теплообменный аппарат в следующей последовательности:
)корпус теплообменника
)распределительная камера
Рисунок 14. Порядок затяжки болтов.
Список использованных источников
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 1. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. В. И. Анурьев – М. : Машиностроение 2001. – 920 с.: ил.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 2. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. В. И. Анурьев – М. : Машиностроение 2001. – 920 с.: ил.
Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 3. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. В. И. Анурьев – М. : Машиностроение 2001. – 785 с.: ил.
Шишкин Б.В. Теплообменная аппаратура: Учебное пособие. – Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т 2001. – 94 с.
Краснов В.И. Максименко М.З. Ремонт теплообменников. – М.: Химия 1990. – 104 с.: ил.
Никитин Н.В. Краткий справочник монтажника и ремонтника. 2-е изд. перераб. Под ред. Н.В. Никитин Ю.Ф. Гаршин С.Х. Меллер – М.: Энергоатомиздат 1990. – 192 с.: ил.
Шишкин Б.В. Анализ возможных вариантов применения материалов в нефтегазовом оборудовании: Методическое указание к лабораторной работе №3. – Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ» 2003. – 16с.
Ермолаева В.Н. Теплообменные кожухотрубчатые аппараты: каталог. Под ред. В.Л. Головачев В.И. Родионов Л.П. Толова Е.К. Демина О.О. Пшендина – М.: АООТ «ВНИИНЕФТЕМАШ» 2001. – 89 с. : ил.
Поникаров И.И. Гануллин М.Г. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки: Учебник. – Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Альфа – М 2006 – 608с.: ил.
Бабицкий И. Ф. Расчёт и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. 2-е изд. перераб. и доп. И. Ф. Бабицкий Г. Л. Вихман С. И. Вольфсон. – М. : Недра 1965. – 905 с.
Смирнов Г.Г. Конструирование безопасных аппаратов для химических и нефтехимических производств Г.Г. Смирнов А.Р. Толчинский Т.Ф. Кондратьева; под общ. ред. А.Р. Толчинского. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние 1988. – 303 с.: ил.
Козлита А.Н. Ректификация: Учебное пособие А.Н. Козлита В.А. Устинов. – Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ» 2005. – 68 с.
Черкасов В.Н. Защита взрывоопасных сооружений от молнии и статического электричества. Изд. 2-е доп. и перераб. М. Стройиздат 1973. – 123 с.