Меню

Перегородки в теплообменнике труба в трубе

Трубные решётки и перегородки теплообменников

Трубные решётки и перегородки — неотъемлемые элементы всех тепловых агрегатов. Они служат гарантией механической стабильности всей конструкции и поддерживают интенсификацию процессов в агрегатах.

Нагрузка на перегородки и решетки очень высока. Соответственно, самыми важными техническими характеристиками деталей являются:

  • прочность материала;
  • устойчивость к коррозии;
  • противодействие агрессивным химическим элементам.

Эксплуатационный срок решеток и перегородок просчитан под период службы оборудования. При поломке решетки выходит из строя весь теплообменник. В связи с этим к техническим параметрам деталей предъявляются высокие требования.

Трубные решетки

Основными их функциями являются:

  • поддерживание трубок в безопасной позиции;
  • разделение трубной и межтрубной зоны.

Трубные решётки теплообменников — это перфорированные круглые детали с равномерно расположенными на них отверстиями. Отверстия могут быть гладкими и с канавками. Они предназначены для размещения теплообменных трубчатых элементов.

Детали изготавливаются из стального листового материала или поковок. В агрегатах с большим диаметром возможно использование решёток сварного типа. В данном случае не допускается пересечение сварных швов и нарушение расстояния от отверстий до края сварной линии (не менее 0,8 части диаметра отверстия).

Схема размещения трубок в трубных решётках и шаг отверстий диктуются требованиями ГОСТ 9929.

В тепловых агрегатах типа ТН и ТК трубные рёшетки являются неподвижными. Прикрепление труб к решёткам, решёток к корпусу — жесткое, исключающее возможность перемещений. Для изготовления данных решёток используется сталь высоких стандартов либо биметаллические составы с наплавлением хромоникелевой смеси высокой степени легирования или латуни.

Трубки в деталях данного типа располагаются по вершинам равносторонних треугольников.

В тепловом оборудовании типа ТУ имеется одна трубная решётка. В неё методом вальцовки прикреплены концы двух U-образных трубок.

Особенность трубной решётки, использующейся в тепловом оборудовании типа ТК — подвижность. Она обеспечивает самостоятельность трубного пучка, дает ему свободу перемещаться.

Устройства типов ТПК и ТП снабжены двумя трубными решётками.

1 — левая. Деталь соединена с помощью фланца с камерой распределения (с перегородкой) и кожухом.

2 — правая. Является подвижной, находится внутри кожуха. Вместе с прикрепленной крышкой образует «плавающую головку».

Расположение трубок в решётке должно производиться по вершинам квадратов или треугольников с равными сторонами.

Перегородки теплообменников

Перегородки устанавливаются в межтрубной зоне. Различают два вида данных деталей:

Первый вариант используется в многоходовых тепловых агрегатах для разделения межтрубной зоны на ходы.

Поперечные элементы бывают двух видов:

Опорные перегородки предназначены для стабилизации расстояний между трубами.

Ходовые детали выполняют следующие функции:

  • координация движения теплоносителя по траектории перпендикулярно оси труб;
  • повышение скорости теплового потока в межтрубной зоне;
  • поддерживание трубного пучка и уменьшение вибрации труб в агрегатах-конденсаторах и испарителях.

Перегородки различаются по следующим параметрам:

Величина зависит от конструкции, типа, размеров самого аппарата и регламентируется стандартами.

Трубные решётки и перегородки нашли широкое применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической отрасли.

Заказать трубные решетки и перегородки теплообменников

Вы можете заказать трубные решетки и перегородки теплообменников в компании «Феникс», воспользовавшись одним из способов, доступных на странице Контакты, либо заполнив следующую форму.

Источник

Перегородки теплообменника

Основное назначение и классификация перегородок

Перегородки кожухотрубных теплообменников предназначены для 2-х основных целей:

  • Поддержка и увеличение жесткости конструкции трубного пучка;
  • Улучшение обтекания труб и увеличение теплоотдачи межтрубного пространства.

Перегородки в теплообменном аппарате по расположению можно разделить на:

Необходимость применения перегородок с точки зрения улучшения обтекания труб вызвано тем, что при поперечном и продольном обтекании коэффициент теплоотдачи заметно отличается.

Поперечное обтекание встречает большее сопротивление и, соответственно, получает большее возмущение. В результате возмущения увеличивается степень турбулизации потока, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи от потока к стенкам труб снаружи.

С точки зрения теплоотдачи поток стремятся направить под углом 90 к трубам. Но при высоких скоростях такой угол атаки может вызывать или усиливать вибрацию труб теплообменника.

Односегментные перегородки

Самые распространенные и наиболее часто используемые перегородки на практике. Сборка и изготовление достаточно проста.

Читайте также:  Как собрать вытяжную трубу из пвх

Ориентация выреза перегородки

Срез перегородки может быть выполнен:

  • Горизонтально (линия среза перпендикулярна патрубку)
  • Вертикально (линия среза параллельна патрубку)

Горизонтальный вырез

Для вязких жидкостей, проходящих в межтрубном пространстве, используют горизонтальное расположение выреза в перегородке. Такое расположение отверстия не дает более тяжелым фракциям потока оседать на дне аппарата, в отличие от вертикального выреза.

Ниже представлен теплообменник с перегородками с вертикальным вырезом.

Вертикальный вырез

Вертикальное расположение выреза в перегородке используют в следующих случаях:

  • Конденсация – для лучшего стекания и дренажа конденсата;
  • Испарение/кипение – при данных процессах возможна ситуация, когда поток расслаивается на жидкость и газ; газ идет в верхней части аппарата, а жидкость в нижней, чтобы снизить это явление используют вертикальные срез перегородок;
  • Наличие твердых частицы в жидкости;
  • Наличие продольных перегородок.

Ниже представлен теплообменник с перегородками с горизонтальным вырезом.

Оптимальный вырез перегородки

Площадь выреза перегородки, как правило, измеряется в процентах или долях относительно площади поперечного сечения внутреннего диаметра кожуха.

Вырез перегородки имеет меньшее влияние на теплогидравлическую составляющую аппарата по сравнению с шагом.

Вырез перегородки варьируется в пределах 15 – 45% от внутреннего диаметра кожуха.

Очень маленький вырез перегородок, как и очень большой, приводят к нерациональному соотношению теплоотдачи и перепада давления. В обоих этих случаях образуются турбулентные завихрения, которые не передают тепло и приводят к повышенному перепаду давления. Примеры такого размещения перегородок продемонстрированы ниже (случаи 1 и 2), а также случай 3 при оптимальном вырезе.

Поэтому, рекомендуется применять перегородки с вырезом в пределах 20 – 35%, чтобы избежать этих ситуаций.

Для жидкости, имеющей склонность к сильному загрязнению теплообменной поверхности, рекомендуется применять срез не более 25% от внутреннего диаметра кожуха. При таком исполнении поток будет иметь меньшее количество застойных зон.

Оптимальный шаг перегородки

Для турбулентного течения в межтрубном пространстве (Re>1000) коэффициент теплоотдачи возрастает в степени 0,6 – 0,7, в то время как перепад давления в степени 1,7 – 2.

Для ламинарного течения эти значения 0,33 и 1 соответственно.

Таким образом, если уменьшать шаг перегородки, то перепад давления в межтрубном аппарате возрастает приблизительно в 2,5 – 3,3 раза быстрее, чем теплоотдача.

Оптимальный шаг перегородки находится, как правило, в диапазоне 0,3 – 0,6 от внутреннего диаметра кожуха.

Недостатки

К недостаткам односегментных перегородок можно отнести наличие байпасных потоков между трубным пучком и кожухом, а также значительное гидравлическое сопротивление.

Многосегментные перегородки

Если перепад давления, вызванный перегородками слишком большой или необходимо больше поддержек трубного пучка, чтобы предотвратить вибрацию, можно использовать двух- или даже трехсегментные перегородки.

К таким перегородкам можно также отнести перегородки типа “Диск-Кольцо“. Положительным эффектом их применения можно назвать дополнительную блокировку байпасных потоков между трубным пучком и стенкой кожуха, а также пониженный перепад давления по сравнению с односегментным типом.

При слишком сильной вибрации пучка, например в газоохладителе, могут быть использованы перегородки типа NTIW (no tube in window). В местах среза перегородки трубы отсутствуют, что увеличивает жесткость пучка, но и увеличивает диаметр кожуха, необходимый для данной теплообменной поверхности. Эти перегородки используются только в случаях, когда другие конструктивные меры не помогают избежать вибрации труб.

Специальные виды перегородок

Также существуют некоторые другие конструкции для поддержки трубного пучка, которые тоже можно отнести к перегородкам. Их используют при необходимости минимального сопротивления потоку и, в тоже время, придания определенной жесткости пучка труб.

Перегородки типа Square-One

Продольные перегородки

Продольные перегородки устанавливают в двух случаях:

  • Установка противоточного движения при двух ходовом исполнении пучка в стандартном кожухе (тип F по стандарту TEMA);
  • В случае использования кожуха с патрубками , расположенными по центру кожуха (тип G или H по стандарту TEMA). При такой конструкции поток омывает только центральную часть труб, поэтому устанавливают центральную продольную перегородку.
Читайте также:  Труба сшитый полиэтилен для отопления характеристики

Видео: односегментные и спиральные (Helix) перегородки

Источник

10. Специальные требования к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам

10.1. Конструкция теплообменных аппаратов 1

1 Теплообменные аппараты далее по тексту — аппараты.

10.1.1. Типы и параметры аппаратов должны устанавливаться по ГОСТ 27601 или технической документации.

Изготавливаются аппараты следующих типов:

  • Н — с неподвижными трубными решетками;
  • К — с температурным компенсатором на кожухе;
  • П — с плавающей головкой;
  • У — с U-образными трубами.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

10.1.2. Толщины стенок кожуха длиной до 6 м, распределительной камеры, обечайки и днища крышки должны быть не меньше значений, указанных в табл. 25.

Таблица 25. Минимальные толщины стенок обечаек и днищ

10.1.3. Толщины перегородок в распределительных камерах и крышках должны быть не меньше значений, указанных в табл. 26.

Таблица 26. Минимальные толщины перегородок в распределительных камерах и крышках

В продольной перегородке распределительной камеры и крышки аппарата многоходового по трубному пространству следует выполнять дренажное отверстие диаметром не менее 6 мм.

10.1.4. Толщина продольной перегородки трубного пучка должна быть не менее 5 мм. Толщины поперечных перегородок трубного пучка должны быть не меньше значений, указанных в табл. 27.

Таблица 27. Минимальные толщины поперечных перегородок трубного пучка

Примечание. Значения в скобках допускаются для аппаратов типов Н и К.

10.1.5. Диаметры поперечных перегородок трубного пучка должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 28.

Таблица 28. Диаметры поперечных перегородок трубного пучка

*S — толщина стенки аппарата, мм; D — наружный диаметр аппарата, мм.

10.1.6. При отсутствии указаний в нормативно-технической документации расстояние между поперечными перегородками трубного пучка следует устанавливать в соответствии с результатами теплотехнического, гидравлического и прочностного расчетов с учетом следующих требований:

  • минимальное расстояние должно составлять 0,2 внутреннего диаметра кожуха, но не менее 50 мм;
  • максимальное расстояние для испарителей с паровым пространством независимо от их диаметра должно составлять 1200 мм, для остальных аппаратов должно соответствовать значениям, указанным в табл. 29.

Таблица 29. Максимальное расстояние между перегородками

10.1.7. Диаметры стяжек и их количество (при отсутствии противобайпасных полос) должны соответствовать значениям и количеству, указанным в табл. 30.

Таблица 30. Диаметры и количество стяжек

Примечания. 1. Значения в скобках допускаются для аппаратов типов Н и К.

2. Для аппаратов типа П допускаются стяжки диаметром 12 мм в количестве 8 шт.

10.1.8. Противобайпасные устройства могут изготавливаться в виде полос, ложных труб и др.

Рекомендуемые размеры и расположение противобайпасных устройств приведены на рис. 25.

Рис. 25. Противобайпасные устройства.

Количество противобайпасных устройств рекомендуется принимать согласно табл. 31.

10.1.9. Проходное сечение в штуцерах распределительных камер не должно превышать проходное сечение по трубам одного хода.

10.1.10. В межтрубном пространстве аппарата под штуцером ввода продукта должен устанавливаться отбойник, если нет других указаний в технической документации.

Таблица 31. Рекомендуемое количество противобайпасных устройств

10.1.11. Фланцы корпусов распределительных камер, крышек на Ру 1 МПа (10 кгс/см2) и более, а также фланцы аппаратов, одна или две полости которых работают при температуре 300 °С и более, должны быть выполнены приварными встык.

Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью не допускаются.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

10.1.12. Конструкция сборочной единицы крепления трубной решетин аппаратов типов Н и К должна соответствовать рис. 26, если нет других указаний в технической документации.

Рис. 26. Конструкция сборочной единицы крепления трубной решетки аппаратов типов Н и К.

1 — решетка, 2 — труба теплообменная, 3 — фланец, 4 — подкладное кольцо, 5 — концевая обечайка, 6 — кожух

Следует учитывать, что конструкция сборочной единицы крепления решетки допускается:

  • по рис. 26-а для решеток из листовой стали, при этом допускается применение двух подкладных колец;
  • по рис. 26-б для решеток из поковок, при этом поковки должны быть проконтролированы ультразвуком в объеме 100 % и испытаны их механические свойства; размеры решеток должны соответствовать соотношениям: h»0,8×Sр; h1³S1; S1³S; R³S1 (где h — толщина фланца; Sр — толщина решетки, S — толщина концевой обечайки, h1 — высота отбортовки; S1 — толщина отбортовки, R — радиус);
  • по рис. 26-в для решеток из листовой углеродистой стали, при этом решетка в месте присоединения к концевой обечайке на длине А должна быть проконтролирована ультразвуком в объеме 100 % (исправление дефектов не допускается) и наплавлена до сварки с обечайкой; сварной шов приварки решетки к обечайке должен иметь размеры: (А+В)³2S и К³0,7×S (где А — длина, В — глубина, К — катет);
  • по рис. 26-г для решеток из листовой стали, при этом концевая обечайка должна быть толщиной S³2S2 и длиной (где D — внутренний диаметр аппарата, l1 — длина переходной части);
  • по рис. 26-д для решеток из листовой стали аустенитного класса, при этом концевая обечайка должна быть толщиной S³1,5×S2, но не менее 12 мм и длиной ; сварной шов приварки решетки к обечайке должен иметь размеры А³3×S и К³0,8×S; допускается применение двух подкладных колец.
Читайте также:  Труба полипропиленовая армированная стекловолокном 32х2000 мм pn20

Сварной шов приварки решетки к фланцу или концевой обечайке (кожуху) должен быть проконтролирован радиографическим или ультразвуковым методом по всей длине. При недоступности шва (отдельных его участков) для проверки ультразвуком или радиографией метод контроля должен быть выбран в соответствии с требованиями РД 26-11-01.

10.1.13. Способ крепления труб к трубным решеткам должен соответствовать требованиям ОСТ 26-02-1015.

10.1.14. Расположение (шаг) труб в трубных решетках принимается: по вершинам равносторонних треугольников — для типов Н и К; по вершинам квадратов или равносторонних треугольников — для типов П и У.

Шаг отверстий для труб, мм:

  • 21 — для труб диаметром 16,
  • 26 — для труб диаметром 20,
  • 32 — для труб диаметром 25,
  • 48 — для труб диаметром 38,
  • 70 — для труб диаметром 57″.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

10.1.15. Аппараты типов П и У, внутренний диаметр кожуха (которых 800 мм и более, и испарители с осенесимметричным коническим переходом, внутренний диаметр горловины которого 900 мм и более, должны быть снабжены устройством, облегчающим монтаж-демонтаж трубного пучка.

В трубных решетках аппаратов типов П и У следует предусмотреть рым-болты для вытягивания трубного пучка, а на неподвижной трубной решетке этих аппаратов по наружной кольцевой поверхности должна быть выполнена проточка для крепления приспособлений к пучку при его извлечении из корпуса.

10.1.16. В вертикальном аппарате типа П должен быть предусмотрен дренаж жидкости из труб и межтрубного пространства.

10.1.17. У трубчатки вертикального аппарата с трубной решеткой, привариваемой непосредственно к кожуху, спуск воздуха и дренаж должны производиться через отверстия диаметром не менее 10 мм в трубной решетке.

10.1.18. Трубные пучки из U-образных труб вертикальных аппаратов рекомендуется располагать трубной решеткой вниз.

10.1.19. Высота крышки плавающей головки аппарата одноходового по трубам должна быть не менее 1/3 внутреннего диаметра штуцера на крышке.

Высота крышки плавающей головки аппарата двухходового по трубам должна быть такой, чтобы площадь ее центрального сечения превышала площадь проходного сечения труб одного хода в 1,3 или более раз.
10.2. Допустимые отклонения размеров аппаратов, сборочных единиц и деталей

10.2.1. Предельные отклонения габаритных и присоединительных размеров аппаратов и их сборочных единиц от номинальных должны соответствовать приведенным на рис. 27, при этом К = 5 мм, если длина труб не более 3000 мм, и К=10 мм, если длина труб более 3000 мм.

Неперпендикулярность М торца фланца штуцера относительно оси штуцера не должна превышать значений, указанных в табл. 32.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

Рис. 27. Предельные отклонения габаритных и присоединительных размеров

10.2.2. Предельное отклонение внутреннего диаметра кожуха теплообменников, холодильников и испарителей с жидкостным теплоносителем (подаваемым в межтрубное пространство) должно соответствовать Н14 по ГОСТ 25347.

Источник

Adblock
detector