I. Klasifikacija izmjenjivača topline:
Izmjenjivači topline s ljuskom i cijevima mogu se podijeliti u sljedeće dvije kategorije prema strukturnim karakteristikama.
1. Kruta struktura izmjenjivača topline s cijevima i krutom strukturom: ovaj izmjenjivač topline postao je fiksni tip cijevi i ploča, obično se može podijeliti na jednocijevne i višecijevne. Njegove prednosti su jednostavna i kompaktna struktura, jeftini su i široko se koriste; nedostatak je što se cijev ne može mehanički čistiti.
2. Cijevni izmjenjivač topline s uređajem za kompenzaciju temperature: omogućuje slobodno širenje zagrijanog dijela. Struktura oblika može se podijeliti na:
1. Izmjenjivač topline s plutajućom glavom: ovaj izmjenjivač topline može se slobodno proširiti na jednom kraju cijevne ploče, takozvana "plutajuća glava". Nanosi se na stijenke cijevi i stijenke omotača zbog velike temperaturne razlike, pa se prostor snopa cijevi često čisti. Međutim, njegova struktura je složenija, a troškovi obrade i proizvodnje su veći.
② Izmjenjivač topline u obliku slova U: ima samo jednu cijevna ploča, tako da se cijev može slobodno širiti i skupljati prilikom zagrijavanja ili hlađenja. Struktura ovog izmjenjivača topline je jednostavna, ali je opterećenje izrade savijanja veće, a budući da cijev mora imati određeni radijus savijanja, iskorištenje cijevne ploče je slabo, cijev se teško mehanički čisti, a demontaža i zamjena cijevi nije jednostavna, pa je potrebno da kroz cijevi prolazi čista tekućina. Ovaj izmjenjivač topline može se koristiti za velike promjene temperature, visoke temperature ili visoke tlakove.
③ izmjenjivač topline tipa kutije za pakiranje: ima dva oblika. Jedan je u cijevnoj ploči na kraju svake cijevi koja ima zasebnu brtvu kako bi se osiguralo slobodno širenje i skupljanje cijevi. Kada je broj cijevi u izmjenjivaču topline vrlo mali, prije upotrebe ove strukture, udaljenost između cijevi je veća nego kod općeg izmjenjivača topline, što rezultira složenijom strukturom. Drugi oblik je u kojem je jedan kraj cijevi i plašt plutajuća struktura, a cijeli izmjenjivač topline se nalazi u plutajućem položaju. Struktura je jednostavnija, ali nije jednostavna za korištenje u slučaju velikog promjera i visokog tlaka. Izmjenjivač topline tipa kutije za pakiranje danas se rijetko koristi.
II. Pregled uvjeta projektiranja:
1. projektiranje izmjenjivača topline, korisnik treba osigurati sljedeće uvjete projektiranja (parametre procesa):
① cijev, radni tlak programa ljuske (kao jedan od uvjeta za određivanje je li oprema u klasi, mora se osigurati)
② cijev, omotač, radna temperatura programa (ulaz / izlaz)
③ temperatura metalne stijenke (izračunata postupkom (koji osigurava korisnik))
④Naziv i karakteristike materijala
⑤Granica korozije
⑥Broj programa
⑦ površina za prijenos topline
⑧ specifikacije cijevi izmjenjivača topline, raspored (trokutasti ili kvadratni)
⑨ sklopiva ploča ili broj potpornih ploča
⑩ izolacijski materijal i debljina (kako bi se odredila visina izbočenja sjedišta natpisne pločice)
(11) Boja.
Ⅰ. Ako korisnik ima posebne zahtjeve, korisnik mora navesti marku, boju
Ⅱ. Korisnici nemaju posebnih zahtjeva, sami dizajneri su odabrali
2. Nekoliko ključnih uvjeta dizajna
① Radni tlak: kao jedan od uvjeta za određivanje je li oprema klasificirana, mora se osigurati.
2 karakteristike materijala: ako korisnik ne navede naziv materijala, mora navesti stupanj toksičnosti materijala.
Budući da je toksičnost medija povezana s nerazornim praćenjem opreme, toplinskom obradom, razinom otkovaka za višu klasu opreme, ali i s podjelom opreme:
a, crteži GB150 10.8.2.1 (f) pokazuju da spremnik sadrži izuzetno opasan ili visoko opasan medij toksičnosti 100% RT.
b, 10.4.1.3 crteži pokazuju da spremnici koji sadrže izuzetno opasne ili vrlo opasne medije zbog toksičnosti trebaju biti toplinski obrađeni nakon zavarivanja (zavareni spojevi austenitnog nehrđajućeg čelika ne smiju se toplinski obrađivati)
c. Otkivci. Korištenje srednje toksičnosti za ekstremno ili vrlo opasne otkivke treba ispunjavati zahtjeve klase III ili IV.
③ Specifikacije cijevi:
Često korišteni ugljični čelik φ19×2, φ25×2,5, φ32×3, φ38×5
Nehrđajući čelik φ19×2, φ25×2, φ32×2,5, φ38×2,5
Raspored cijevi izmjenjivača topline: trokut, kutni trokut, kvadrat, kutni kvadrat.
★ Kada je potrebno mehaničko čišćenje između cijevi izmjenjivača topline, treba koristiti kvadratni raspored.
1. Projektni tlak, projektna temperatura, koeficijent zavarenog spoja
2. Promjer: DN < 400 cilindar, korištenje čelične cijevi.
Cilindar DN ≥ 400, od valjanog čelične ploče.
Čelična cijev od 16" ------ s korisnikom razgovarajte o upotrebi valjane čelične ploče.
3. Dijagram rasporeda:
Prema području prijenosa topline, specifikacije cijevi za prijenos topline za crtanje dijagrama rasporeda kako bi se odredio broj cijevi za prijenos topline.
Ako korisnik dostavi dijagram cjevovoda, ali i pregleda je li cjevovod unutar graničnog kruga cjevovoda.
★Princip polaganja cijevi:
(1) u graničnom krugu cjevovoda treba biti pun cijevi.
② broj višetaktnih cijevi trebao bi pokušati izjednačiti broj udaraca.
③ Cijev izmjenjivača topline treba biti simetrično raspoređena.
4. Materijal
Kada sama cijevna ploča ima konveksni rame i spojena je s cilindrom (ili glavom), treba koristiti kovanje. Zbog korištenja takve strukture cijevne ploče koja se općenito koristi za više tlakove, zapaljive, eksplozivne i toksične materijale za ekstremne, vrlo opasne prilike, što su zahtjevi za cijevnu ploču viši, cijevna ploča je također deblja. Kako bi se izbjeglo stvaranje troske i raslojavanje konveksnog rame, poboljšali uvjeti naprezanja vlakana konveksnog rame, smanjila količina obrade i uštedjeli materijali, konveksno rame i cijevna ploča izravno se kuju iz cijelog kovanog dijela za proizvodnju cijevne ploče.
5. Spoj izmjenjivača topline i cijevne ploče
Spoj cijevi u cijevnoj ploči, u dizajnu cijevnih izmjenjivača topline, važniji je dio strukture. On ne samo da obrađuje opterećenje, već mora osigurati da svaki spoj u radu opreme ne propušta medij i da izdrži tlak medija.
Spajanje cijevi i cijevnih ploča uglavnom se izvodi na sljedeća tri načina: a ekspanzijsko zavarivanje; b zavarivanje; c ekspanzijsko zavarivanje
Proširenje cijevi i ljuske između medija neće uzrokovati negativne posljedice situacije, posebno za materijale s lošom zavarivošću (kao što su cijevi izmjenjivača topline od ugljičnog čelika) i prevelikim opterećenjem proizvodnog pogona.
Zbog širenja kraja cijevi tijekom plastične deformacije zavarivanja, postoji zaostali napon. S porastom temperature zaostali napon postupno nestaje, tako da se uloga brtvljenja i lijepljenja na kraju cijevi smanjuje. Stoga se širenje strukture ograničava ograničenjima tlaka i temperature. Općenito se primjenjuje na projektirani tlak ≤ 4 MPa, projektiranu temperaturu ≤ 300 stupnjeva, a tijekom rada nema jakih vibracija, prekomjernih temperaturnih promjena i značajne korozije uzrokovane naponom.
Zavarivanje ima prednosti jednostavne proizvodnje, visoke učinkovitosti i pouzdanog spoja. Zavarivanjem se povećava spoj cijevi s cijevno pločom, a također se mogu smanjiti zahtjevi za obradu rupe za cijevi, uštedjeti vrijeme obrade, jednostavno održavanje i druge prednosti, stoga bi se trebao koristiti kao prioritet.
Osim toga, kada je toksičnost medija vrlo velika, medij i atmosfera se miješaju. Lako eksplodira, radioaktivni medij ili miješanje materijala unutar i izvan cijevi imat će negativan učinak. Kako bi se osiguralo brtvljenje spojeva, često se koristi i metoda zavarivanja. Metoda zavarivanja, iako ima mnogo prednosti, ne može u potpunosti izbjeći "pukotinsku koroziju" i zavarene čvorove, a tanka stijenka cijevi i debela ploča teško je dobiti pouzdan zavar između.
Metoda zavarivanja može biti na višim temperaturama od ekspanzijskog spoja, ali pod djelovanjem cikličkog naprezanja na visokim temperaturama, zavar je vrlo osjetljiv na pukotine uslijed zamora materijala. Cijev i otvor cijevi, kada su izloženi korozivnim medijima, ubrzavaju oštećenje spoja. Stoga se istovremeno koriste zavarivanje i ekspanzijski spojevi. To ne samo da poboljšava otpornost spoja na zamor, već i smanjuje sklonost koroziji pukotina, te je stoga njegov vijek trajanja mnogo dulji nego kada se koristi samo zavarivanje.
Ne postoji jedinstveni standard u kojim je prilikama prikladno za provedbu zavarivanja i dilatacijskih spojeva i metoda. Obično se koriste zavarivanja za čvrstoću, dilatacijski i brtveni spojevi ako temperatura nije previsoka, ali je tlak vrlo visok ili ako medij vrlo lako propušta (brtveni zavar se odnosi samo na sprječavanje curenja i provedbu zavara, a ne jamči čvrstoću).
Kada su tlak i temperatura vrlo visoki, koristi se zavarivanje čvrstoće i širenje paste (zavarivanje čvrstoće se koristi čak i ako je zavar čvrst, ali i kako bi se osiguralo da spoj ima veliku vlačnu čvrstoću, obično se odnosi na čvrstoću zavara jednaku čvrstoći cijevi pod aksijalnim opterećenjem prilikom zavarivanja). Uloga širenja je uglavnom uklanjanje korozije pukotina i poboljšanje otpornosti zavara na umor. Specifične strukturne dimenzije propisane su standardom (GB/T151), ovdje nećemo ulaziti u detalje.
Zahtjevi za hrapavost površine rupe za cijevi:
a, kada je cijev izmjenjivača topline i cijevna ploča zavarena, vrijednost hrapavosti površine cijevi Ra nije veća od 35uM.
b, kod ekspanzijskog spoja cijevi i cijevne ploče s jednim izmjenjivačem topline, vrijednost hrapavosti površine rupe za cijev Ra nije veća od 12,5 μM, a površina rupe za cijev ne smije utjecati na nepropusnost ekspanzije zbog nedostataka, kao što su uzdužne ili spiralne rupe.
III. Izračun dizajna
1. Izračun debljine stijenke ljuske (uključujući kratki presjek cijevne kutije, glavu, izračun debljine stijenke cilindra u programu ljuske) cijev, debljina stijenke cilindra u programu ljuske treba zadovoljavati minimalnu debljinu stijenke u GB151, za ugljični čelik i niskolegirani čelik minimalna debljina stijenke je prema margini korozije C2 = 1 mm, a za slučaj C2 većeg od 1 mm, minimalnu debljinu stijenke ljuske treba odgovarajuće povećati.
2. Izračun armature otvorenih rupa
Za kućište koje koristi sustav čeličnih cijevi preporučuje se korištenje cijele armature (povećati debljinu stijenke cilindra ili koristiti cijev s debelim stijenkama); za deblju kutiju cijevi na većem otvoru treba uzeti u obzir ukupnu ekonomičnost.
Niti jedno drugo pojačanje ne bi trebalo ispunjavati zahtjeve nekoliko točaka:
① projektni tlak ≤ 2,5 MPa;
② Središnja udaljenost između dva susjedna otvora ne smije biti manja od dvostrukog zbroja promjera dvaju otvora;
③ Nazivni promjer prijemnika ≤ 89 mm;
④ uzeti u obzir minimalnu debljinu stijenke prema zahtjevima Tablice 8-1 (uz marginu korozije od 1 mm).
3. Prirubnica
Kod korištenja standardne prirubnice opreme, treba obratiti pozornost na prirubnicu i brtvu, pričvršćivači se podudaraju, inače treba izračunati prirubnicu. Na primjer, ravna zavarivačka prirubnica tipa A u standardu s odgovarajućom brtvom koristi se za nemetalnu meku brtvu; kada se koristi brtva za namotavanje, prirubnica se mora ponovno izračunati.
4. Cijevna ploča
Potrebno je obratiti pozornost na sljedeće probleme:
1. Projektna temperatura cijevne ploče: Prema odredbama GB150 i GB/T151, ne smije se uzeti temperatura niža od temperature metala komponente, ali pri izračunu cijevne ploče ne može se jamčiti da će omotač cijevi djelovati kao procesni medij, a temperatura metala cijevne ploče teško se izračunava. Za projektnu temperaturu cijevne ploče općenito se uzima temperatura na višoj strani projektne temperature.
② višecijevni izmjenjivač topline: u rasponu područja cjevovoda, zbog potrebe za postavljanjem utora za odstojnik i strukture spone te nije podržan od strane područja izmjenjivača topline Ad: GB/T151 formula.
③Efektivna debljina cijevne ploče
Efektivna debljina cijevne ploče odnosi se na udaljenost cijevi od dna pregradnog žlijeba debljine cijevne ploče umanjenu za zbroj sljedeće dvije stvari
a, granica korozije cijevi izvan dubine dubine dijela utora pregrade raspona cijevi
b, margina korozije ljuske programa i cijevna ploča na strani ljuske programa strukture dubine utora dva najveća postrojenja
5. Set dilatacijskih spojeva
Kod fiksnog izmjenjivača topline s cijevima i pločama, zbog temperaturne razlike između fluida u cijevi i fluida u cijevi, te fiksnog spoja izmjenjivača topline i cijevne ploče, tijekom upotrebe postoji razlika u širenju cijevnog plašta i plašta, te aksijalno opterećenje cijevnog plašta. Kako bi se izbjeglo oštećenje cijevnog plašta i izmjenjivača topline, destabilizacija izmjenjivača topline i odvajanje cijevi izmjenjivača topline od cijevne ploče, potrebno je postaviti ekspanzijske spojeve kako bi se smanjilo aksijalno opterećenje cijevnog plašta i izmjenjivača topline.
Općenito, ako je temperaturna razlika između ljuske i stijenke izmjenjivača topline velika, potrebno je uzeti u obzir postavljanje dilatacijskog spoja. U izračunu cijevne ploče, prema temperaturnoj razlici između različitih uobičajenih uvjeta izračunatih σt, σc, q, ako jedan od njih ne ispunjava uvjete, potrebno je povećati dilatacijski spoj.
σt - aksijalno naprezanje cijevi izmjenjivača topline
σc - aksijalno naprezanje omotača procesnog cilindra
q--Spoj cijevi izmjenjivača topline i cijevne ploče sile povlačenja
IV. Konstrukcijski dizajn
1. Kutija za cijevi
(1) Duljina cijevne kutije
a. Minimalna unutarnja dubina
① do otvora jednocijevnog toka cijevne kutije, minimalna dubina u središtu otvora ne smije biti manja od 1/3 unutarnjeg promjera prijemnika;
② unutarnja i vanjska dubina cjevovoda trebaju osigurati da minimalna površina cirkulacije između dva sloja nije manja od 1,3 puta veća od površine cirkulacije cijevi izmjenjivača topline po sloju;
b, maksimalna unutarnja dubina
Razmislite je li prikladno zavariti i očistiti unutarnje dijelove, posebno za nominalni promjer manjeg višecijevnog izmjenjivača topline.
(2) Odvojena programska particija
Debljina i raspored pregrade prema GB151 Tablici 6 i Slici 15, za debljinu pregrade veću od 10 mm, brtvenu površinu treba skratiti na 10 mm; za cijevni izmjenjivač topline, pregrada treba biti postavljena na otvor za suzenje (otvor za odvod), promjer otvora za odvod općenito je 6 mm.
2. Snop cijevi i ljuske
①Razina snopa cijevi
Ⅰ, Ⅱ snop cijevi, samo za ugljični čelik, niskolegirani čelik cijevi izmjenjivača topline domaćih standarda, još uvijek postoje "viša razina" i "uobičajena razina". Nakon što se kućanska cijev izmjenjivača topline može koristiti "viša" čelična cijev, ugljični čelik, niskolegirani čelik cijevi izmjenjivača topline ne mora se dijeliti na Ⅰ i Ⅱ razinu!
Razlika između snopa cijevi Ⅰ i Ⅱ leži uglavnom u vanjskom promjeru cijevi izmjenjivača topline, odstupanju debljine stijenke, kao i odgovarajućoj veličini rupe i odstupanju.
Snop cijevi razreda Ⅰ viših zahtjeva preciznosti, za cijevi izmjenjivača topline od nehrđajućeg čelika, samo snop cijevi Ⅰ; za uobičajeno korištene cijevi izmjenjivača topline od ugljičnog čelika
② Cijevna ploča
a, odstupanje veličine otvora cijevi
Obratite pažnju na razliku između snopa cijevi razine Ⅰ i Ⅱ
b, utor particije programa
Ⅰ dubina utora obično nije manja od 4 mm
Ⅱ širina utora za pregrade podprograma: ugljični čelik 12 mm; nehrđajući čelik 11 mm
Ⅲ Zakošenje kuta utora pregrade minutnog raspona općenito je 45 stupnjeva, širina zakošenja b približno je jednaka polumjeru R kuta brtve minutnog raspona.
③Sklopiva ploča
a. Veličina otvora za cijevi: razlikuje se prema razini snopa
b, visina zareza ploče za preklapanje pramca
Visina zareza treba biti takva da tekućina kroz zazor prolazi s brzinom protoka preko snopa cijevi sličnoj visini zareza, a općenito se uzima 0,20-0,45 puta veći od unutarnjeg promjera zaobljenog kuta, zarez se općenito reže u redu cijevi ispod središnje linije ili se izrezuju dva reda rupa za cijevi između malog mosta (radi lakšeg nošenja cijevi).
c. Orijentacija zareza
Jednosmjerna čista tekućina, raspored s urezima gore i dolje;
Plin koji sadrži malu količinu tekućine, zarežite prema gore prema najnižem dijelu preklopne ploče kako biste otvorili otvor za tekućinu;
Tekućina koja sadrži malu količinu plina, zarežite prema dolje prema najvišem dijelu preklopne ploče kako biste otvorili ventilacijski otvor
Koegzistencija plina i tekućine ili tekućina sadrži krute materijale, zarežite lijevi i desni raspored i otvorite otvor za tekućinu na najnižem mjestu
d. Minimalna debljina preklopne ploče; maksimalni nepoduprti raspon
e. Preklopne ploče na oba kraja snopa cijevi nalaze se što je moguće bliže ulaznim i izlaznim prijemnicima ljuske.
④Vezalna šipka
a, promjer i broj spona
Promjer i broj prema Tablici 6-32, odabir 6-33, kako bi se osiguralo da je površina presjeka spone veća ili jednaka površini presjeka spone navedenoj u Tablici 6-33 pod pretpostavkom da se promjer i broj spona može mijenjati, ali njegov promjer ne smije biti manji od 10 mm, a broj ne manji od četiri.
b, spone trebaju biti što ravnomjernije raspoređene na vanjskom rubu snopa cijevi, za izmjenjivače topline velikog promjera, u području cijevi ili blizu razmaka preklopne ploče treba rasporediti odgovarajući broj spona, a svaka preklopna ploča ne smije imati manje od 3 točke oslonca.
c. Matica spone, nekim korisnicima je potrebno sljedeće: zavarivanje matice i preklopne ploče
⑤ Ploča protiv ispiranja
a. Postavljanje ploče protiv ispiranja služi za smanjenje neravnomjerne raspodjele tekućine i erozije kraja cijevi izmjenjivača topline.
b. Način pričvršćivanja ploče otporne na ispiranje
Koliko god je to moguće, fiksirana u cijevi fiksnog koraka ili blizu cijevne ploče prve preklopne ploče, kada se ulaz ljuske nalazi u nefiksiranoj šipki na strani cijevne ploče, ploča protiv miješanja može se zavariti na tijelo cilindra.
(6) Postavljanje dilatacijskih spojeva
a. Smješten između dvije strane sklopive ploče
Kako bi se smanjio otpor fluida u dilatacijskom spoju, ako je potrebno, u dilatacijskom spoju s unutarnje strane cijevi za ugradnju, cijev za ugradnju treba zavariti na plašt u smjeru protoka fluida, a kod vertikalnih izmjenjivača topline, kada je smjer protoka fluida prema gore, ispusne otvore cijevi za ugradnju treba postaviti na donji kraj cijevi za ugradnju.
b. Dilatacijski spojevi zaštitnog uređaja kako bi se spriječilo da se oprema nalazi u procesu transporta ili da se povuče
(vii) spoj između cijevne ploče i ljuske
a. Produžetak služi i kao prirubnica
b. Cijevna ploča bez prirubnice (GB151 Dodatak G)
3. Prirubnica cijevi:
① Ako je projektna temperatura veća ili jednaka 300 stupnjeva, treba koristiti prirubnicu za spajanje.
② jer se izmjenjivač topline ne može koristiti za preuzimanje sučelja za odustajanje i pražnjenje, treba ga postaviti u cijev, najvišu točku ljuske tijeka odzračivača, najnižu točku ispusnog otvora, minimalni nominalni promjer od 20 mm.
③ Vertikalni izmjenjivač topline može se postaviti s preljevnim otvorom.
4. Podrška: Vrste GB151 u skladu s odredbama članka 5.20.
5. Ostali pribor
① Ušice za podizanje
Službena kutija i poklopac kutije cijevi veće od 30 kg trebaju imati ušice.
② gornja žica
Kako bi se olakšalo rastavljanje kutije za cijevi, poklopac kutije za cijevi treba postaviti na službenu ploču, gornju žicu poklopca kutije za cijevi.
V. Proizvodnja, zahtjevi za inspekciju
1. Cijevna ploča
① spojeni čeoni spojevi cijevnih ploča za 100%-tnu inspekciju zrakama ili UT, kvalificirana razina: RT: II UT: I razina;
② Osim nehrđajućeg čelika, toplinska obrada za ublažavanje naprezanja spojenih cijevnih ploča;
③ odstupanje širine mosta rupe cijevne ploče: prema formuli za izračun širine mosta rupe: B = (S - d) - D1
Minimalna širina mosta rupe: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Toplinska obrada cijevne kutije:
Ugljični čelik, niskolegirani čelik zavaren s podijeljenom pregradom cijevne kutije, kao i cijevna kutija bočnih otvora većih od 1/3 unutarnjeg promjera cilindrične cijevne kutije, pri primjeni zavarivanja za toplinsku obradu ublažavanja naprezanja, brtvenu površinu prirubnice i pregrade treba obraditi nakon toplinske obrade.
3. Ispitivanje tlaka
Kada je projektni tlak u procesu omotača niži od procesnog tlaka u cijevi, kako bi se provjerila kvaliteta spojeva cijevi i cijevne ploče izmjenjivača topline
① Tlak u ljusci programa za povećanje ispitnog tlaka s programom cijevi u skladu s hidrauličkim ispitivanjem, kako bi se provjerilo propuštanje spojeva cijevi. (Međutim, potrebno je osigurati da je primarno naprezanje filma ljuske tijekom hidrauličkog ispitivanja ≤0,9 ReLΦ)
② Kada gore navedena metoda nije prikladna, ljuska se može hidrostatski ispitati prema izvornom tlaku nakon prolaska kroz test, a zatim se ljuska testira na propuštanje amonijaka ili halogenih spojeva.
VI. Neki problemi koje treba napomenuti na grafikonima
1. Označite razinu snopa cijevi
2. Na cijevi izmjenjivača topline treba napisati broj oznake
3. Kontura cijevi cijevne ploče izvan zatvorene debele pune linije
4. Sklopni crteži trebaju biti označeni orijentacijom razmaka preklopne ploče
5. Standardni otvori za ispuštanje dilatacijskih spojeva, ispušni otvori na spojevima cijevi i čepovi cijevi ne smiju se vidjeti.
Vrijeme objave: 11. listopada 2023.