I. Klasifikacija toplotnih izmenjevalnikov:
Cevni toplotni izmenjevalnik lahko glede na strukturne značilnosti razdelimo v naslednji dve kategoriji.
1. Toga struktura cevnega toplotnega izmenjevalnika: ta toplotni izmenjevalnik je postal fiksni cevni in ploščni tip, ki ga običajno lahko razdelimo na enocevni in večcevni. Njegove prednosti so preprosta in kompaktna struktura, nizka cena in široka uporaba; pomanjkljivost je, da cevi ni mogoče mehansko očistiti.
2. Cevni toplotni izmenjevalec z napravo za kompenzacijo temperature: omogoča prosto raztezanje ogrevanega dela. Strukturo oblike lahko razdelimo na:
1. Toplotni izmenjevalnik s plavajočo glavo: ta toplotni izmenjevalnik se lahko na enem koncu cevne plošče prosto razteza, tako imenovana "plavajoča glava". Zaradi velike temperaturne razlike med steno cevi in steno lupine se prostor cevnega snopa pogosto čisti. Vendar je njegova struktura bolj zapletena, stroški obdelave in izdelave pa so višji.
② Cevni toplotni izmenjevalnik v obliki črke U: ima samo eno cevno ploščo, zato se cev lahko prosto razteza in krči pri segrevanju ali ohlajanju. Struktura tega toplotnega izmenjevalnika je preprosta, vendar je delovna obremenitev pri izdelavi krivine večja. Ker mora imeti cev določen polmer upogibanja, je izkoriščenost cevne plošče slaba, cev je težko mehansko očistiti in razstaviti, zamenjava cevi pa ni enostavna, zato je potrebno, da skozi cevi teče čista tekočina. Ta toplotni izmenjevalnik se lahko uporablja pri velikih temperaturnih spremembah, visokih temperaturah ali visokem tlaku.
③ Toplotni izmenjevalnik tipa tesnilne škatle: obstaja v dveh oblikah. Ena je v cevni plošči, kjer je na koncu vsake cevi ločeno tesnilno tesnilo, ki zagotavlja prosto raztezanje in krčenje cevi. Ko je število cevi v toplotnem izmenjevalniku zelo majhno, je ta struktura pred uporabo zelo velika in ima kompleksno strukturo kot pri običajnem toplotnem izmenjevalniku. Druga oblika je v plavajoči strukturi, kjer je na plavajočem mestu uporabljeno celotno tesnilno tesnilo. Struktura je preprostejša, vendar je ni enostavno uporabljati pri velikem premeru in visokem tlaku. Toplotni izmenjevalnik tipa tesnilne škatle se trenutno redko uporablja.
II. Pregled projektnih pogojev:
1. Pri načrtovanju toplotnega izmenjevalnika mora uporabnik zagotoviti naslednje projektne pogoje (parametre procesa):
① cev, delovni tlak lupine programa (kot eden od pogojev za določitev, ali oprema ustreza razredu, mora biti zagotovljen)
② cev, delovna temperatura programa lupine (vhod/izhod)
③ temperatura kovinske stene (izračunana s postopkom (podatke zagotovi uporabnik))
④Ime in značilnosti materiala
⑤Korozijska meja
⑥Število programov
⑦ površina za prenos toplote
⑧ specifikacije cevi toplotnega izmenjevalnika, razporeditev (trikotna ali kvadratna)
⑨ zložljiva plošča ali število podpornih plošč
⑩ izolacijski material in debelina (za določitev višine štrlenja sedeža imenske ploščice)
(11) Barva.
Ⅰ. Če ima uporabnik posebne zahteve, mora navesti blagovno znamko in barvo
Ⅱ. Uporabniki nimajo posebnih zahtev, oblikovalci sami so izbrali
2. Več ključnih pogojev zasnove
① Delovni tlak: kot eden od pogojev za določitev, ali je oprema razvrščena, ga je treba zagotoviti.
2 značilnosti materiala: če uporabnik ne navede imena materiala, mora navesti stopnjo toksičnosti materiala.
Ker je toksičnost medija povezana z nedestruktivnim nadzorom opreme, toplotno obdelavo, stopnjo odkovkov za zgornji razred opreme, pa tudi z delitvijo opreme:
Risbe GB150 10.8.2.1 (f) kažejo, da posoda vsebuje izjemno nevaren ali zelo nevaren medij s toksičnostjo 100 % RT.
b, risbe 10.4.1.3 kažejo, da je treba posode, ki vsebujejo izjemno nevarne ali zelo nevarne medije zaradi strupenosti, po varjenju toplotno obdelati (varjeni spoji avstenitnega nerjavnega jekla se ne smejo toplotno obdelati).
c. Odkovki. Uporaba srednje toksičnosti za ekstremno ali zelo nevarne odkovke mora izpolnjevati zahteve razreda III ali IV.
③ Specifikacije cevi:
Pogosto uporabljeno ogljikovo jeklo φ19×2, φ25×2,5, φ32×3, φ38×5
Nerjaveče jeklo φ19×2, φ25×2, φ32×2,5, φ38×2,5
Razporeditev cevi toplotnega izmenjevalnika: trikotnik, vogalni trikotnik, kvadrat, vogalni kvadrat.
★ Kadar je potrebno mehansko čiščenje med cevmi toplotnega izmenjevalnika, je treba uporabiti kvadratno razporeditev.
1. Projektni tlak, projektna temperatura, koeficient varjenega spoja
2. Premer: DN < 400 valja, uporaba jeklene cevi.
Jeklenka DN ≥ 400, z valjano jekleno ploščo.
16-palčna jeklena cev ------ z uporabnikom razpravljajte o uporabi valjane jeklene plošče.
3. Diagram postavitve:
Glede na območje prenosa toplote, specifikacije cevi za prenos toplote za risanje diagrama postavitve za določitev števila cevi za prenos toplote.
Če uporabnik predloži diagram cevovoda, pa tudi pregleda, ali je cevovod znotraj mejnega kroga cevovoda.
★Načelo polaganja cevi:
(1) v mejnem krogu cevovoda mora biti poln cevi.
② število večtaktnih cevi mora biti enako številu gibov.
③ Cev toplotnega izmenjevalnika mora biti razporejena simetrično.
4. Material
Kadar ima cevna plošča sama konveksno ramo in je povezana z valjem (ali glavo), je treba uporabiti kovanje. Ker se cevna plošča takšne strukture običajno uporablja za višje tlake, vnetljive, eksplozivne in strupene materiale za ekstremne, zelo nevarne situacije, so zahteve za cevno ploščo višje, zato je cevna plošča tudi debelejša. Da bi se izognili nastanku žlindre in delaminacije konveksnega rama ter izboljšali pogoje napetosti vlaken konveksnega rama, zmanjšali količino obdelave in prihranili material, se konveksni rami in cevna plošča neposredno kujejo iz celotnega odkovka za izdelavo cevne plošče.
5. Priključek toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče
Priključek cevi v cevni plošči je pri zasnovi cevnega toplotnega izmenjevalnika pomembnejši del konstrukcije. Ne le, da opravlja delovno obremenitev, ampak mora vsak priključek med delovanjem opreme zagotoviti, da medij ne pušča in prenese tlak medija.
Povezava cevi in cevnih plošč se izvaja predvsem na naslednje tri načine: a raztezanje; b varjenje; c raztezno varjenje
Razširitev lupine in cevi med puščanjem medija ne bo povzročila negativnih posledic situacije, zlasti pri materialih s slabo varivostjo (kot so cevi za toplotni izmenjevalnik iz ogljikovega jekla) in preveliki delovni obremenitvi proizvodnega obrata.
Zaradi raztezanja konca cevi med varjenjem pri plastični deformaciji nastane preostala napetost, ki z naraščanjem temperature postopoma izgine, kar zmanjša vlogo tesnjenja in lepljenja na koncu cevi. Zaradi tega se konstrukcija zaradi omejitev tlaka in temperature razteza, kar na splošno velja za konstrukcijski tlak ≤ 4 MPa in konstrukcijsko temperaturo ≤ 300 stopinj Celzija, med delovanjem pa ni močnih vibracij, prekomernih temperaturnih sprememb in znatne napetostne korozije.
Varjenje ima prednosti enostavne izdelave, visoke učinkovitosti in zanesljive povezave. Z varjenjem se cev bolje poveči s cevno ploščo, poleg tega pa se lahko zmanjšajo zahteve glede obdelave odprtin za cev, prihrani se čas obdelave, vzdrževanje je enostavno in je treba to prednostno uporabiti.
Poleg tega se pri zelo veliki toksičnosti medija medij in atmosfera zlahka pomešata, če je radioaktiven medij, ali pa bo mešanje materiala znotraj in zunaj cevi imelo negativen učinek, zato se pogosto uporablja varjenje, da se zagotovi tesnjenje spojev. Varjenje ima številne prednosti, saj se ne more popolnoma izogniti "razpokam" in napetostni koroziji varjenih vozlišč, med tanko steno cevi in debelo cevno ploščo pa je težko dobiti zanesljiv zvar.
Varjenje lahko pri višjih temperaturah kot raztezanje, vendar je var pod vplivom cikličnih obremenitev pri visoki temperaturi zelo dovzeten za utrujenostne razpoke. Cevi in odprtine za cevi so izpostavljene korozivnim medijem, kar pospeši poškodbe spoja. Zato se hkrati uporablja varjenje in raztezanje. To ne le izboljša odpornost spoja proti utrujenosti, temveč tudi zmanjša nagnjenost k špranjski koroziji, zaradi česar je njegova življenjska doba veliko daljša kot pri uporabi samo varjenja.
Ni enotnega standarda, v katerih primerih je primerno varjenje in izvajanje dilatacijskih spojev. Običajno se pri temperaturi, ki ni previsoka, vendar pri zelo visokem tlaku ali pri zelo puščajočem mediju uporabijo raztezni in tesnilni var (tesnilni var se nanaša zgolj na preprečevanje puščanja in izvedbo varjenja, ne pa na zagotavljanje trdnosti).
Pri zelo visokih tlakih in temperaturah se uporablja trdnostno varjenje in raztezna pasta (trdnostno varjenje se uporablja tudi pri tesnem varjenju, hkrati pa zagotavlja veliko natezno trdnost spoja, kar se običajno nanaša na trdnost varjenja, ki je enaka trdnosti cevi pod aksialno obremenitvijo med varjenjem). Vloga raztezanja je predvsem v odpravljanju korozije zaradi špranj in izboljšanju odpornosti varjenja proti utrujenosti. Specifične konstrukcijske dimenzije so določene v standardu (GB/T151), zato tukaj ne bomo podrobneje opisovali.
Za zahteve glede hrapavosti površine odprtine za cevi:
a, ko je cev toplotnega izmenjevalnika in cevna plošča varjena, hrapavost površine cevi Ra ni večja od 35 μM.
b, pri eni cevi in raztezni povezavi med cevnim izmenjevalnikom toplote in cevno ploščo hrapavost površine odprtine za cev Ra ne sme presegati 12,5 μM, površina odprtine za cev pa ne sme vplivati na tesnost raztezanja zaradi napak, kot so vzdolžne ali spiralne zareze.
III. Izračun projektiranja
1. Izračun debeline stene lupine (vključno s kratkim odsekom cevne škatle, glavo, izračunom debeline stene valja v programu lupine) Cev, debelina stene valja v programu lupine mora ustrezati minimalni debelini stene v GB151, za ogljikovo jeklo in nizko legirano jeklo je minimalna debelina stene v skladu z upoštevanjem korozijske meje C2 = 1 mm. V primeru C2, večjega od 1 mm, je treba minimalno debelino stene lupine ustrezno povečati.
2. Izračun armature odprtih lukenj
Za lupino, ki uporablja sistem jeklenih cevi, je priporočljivo uporabiti celotno ojačitev (povečati debelino stene valja ali uporabiti debelostenske cevi); pri debelejši cevni škatli na večji luknji je treba upoštevati splošno ekonomičnost.
Nobena druga ojačitev ne sme izpolnjevati zahtev več točk:
① konstrukcijski tlak ≤ 2,5 MPa;
② Sredinska razdalja med dvema sosednjima luknjama ne sme biti manjša od dvakratne vsote premera obeh lukenj;
③ Nazivni premer sprejemnika ≤ 89 mm;
④ upoštevajte minimalno debelino stene, ki mora biti v skladu z zahtevami tabele 8-1 (upoštevajte korozijsko mejo 1 mm).
3. Prirobnica
Pri uporabi standardne prirobnice opreme je treba paziti na prirobnico in tesnilo ter ujemanje pritrdilnih elementov, sicer je treba izračunati prirobnico. Na primer, če je standardno varjena prirobnica tipa A z ustreznim tesnilom za nekovinsko mehko tesnilo, je treba pri uporabi navitega tesnila ponovno izračunati prirobnico.
4. Cevna plošča
Pozornost je treba nameniti naslednjim vprašanjem:
1. Projektna temperatura cevne plošče: V skladu z določbami GB150 in GB/T151 se temperatura ne sme vzeti nižja od temperature kovine komponente, vendar pri izračunu cevne plošče ni mogoče zagotoviti, da cevna lupina igra vlogo procesnega medija, in ker je temperaturo kovine cevne plošče težko izračunati, se za projektno temperaturo cevne plošče običajno vzame višja od projektne temperature.
② večcevni toplotni izmenjevalec: v območju cevovoda, zaradi potrebe po nastavitvi distančnega utora in strukture vezice, ki je ni podprla površina toplotnega izmenjevalnika Ad: formula GB/T151.
③Dejanska debelina cevne plošče
Učinkovita debelina cevne plošče se nanaša na razdaljo med cevmi in debelino utora pregrade cevne plošče, od katere se odšteje vsota naslednjih dveh dejavnikov.
a, korozijska meja cevi, ki presega globino globine utora predelne stene cevi
b, korozijska meja programa lupine in cevna plošča na strani programa lupine strukture globine utora dveh največjih obratov
5. Komplet dilatacijskih spojev
Pri fiksnem cevnem in ploščnem toplotnem izmenjevalniku zaradi temperaturne razlike med tekočino v cevnem toku in tekočino v cevnem toku ter fiksne povezave med toplotnim izmenjevalnikom in cevno ploščo obstaja med uporabo razlika v raztezanju cevnega loka in cevi, kar vpliva na aksialno obremenitev cevnega loka. Da bi preprečili poškodbe cevnega loka in toplotnega izmenjevalnika, destabilizacijo toplotnega izmenjevalnika in odtrganje cevi toplotnega izmenjevalnika od cevne plošče, je treba namestiti ekspanzijske spoje, ki zmanjšajo aksialno obremenitev cevnega loka in toplotnega izmenjevalnika.
Na splošno je temperaturna razlika med ohišjem in steno toplotnega izmenjevalnika velika, zato je treba upoštevati nastavitev dilatacijskega spoja. Pri izračunu cevne plošče se glede na temperaturno razliko med različnimi običajnimi pogoji, izračunanimi σt, σc in q, izračuna temperaturna razlika, če eden od njih ne izpolnjuje pogojev, poveča dilatacijski spoj.
σt - aksialna napetost cevi toplotnega izmenjevalnika
σc - aksialna napetost v procesnem valju lupine
q--Povezava cevi toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče sile odvleka
IV. Strukturna zasnova
1. Škatla za cev
(1) Dolžina cevne škatle
a. Najmanjša notranja globina
① do odprtine enojnega cevnega toka cevne škatle, najmanjša globina na sredini odprtine ne sme biti manjša od 1/3 notranjega premera sprejemnika;
② notranja in zunanja globina cevovoda morata zagotavljati, da minimalna površina kroženja med obema slojema ni manjša od 1,3-kratnika površine kroženja cevi toplotnega izmenjevalnika na sloj;
b, največja notranja globina
Razmislite, ali je priročno variti in očistiti notranje dele, zlasti za nazivni premer manjšega večcevnega toplotnega izmenjevalnika.
(2) Ločena programska particija
Debelina in razporeditev predelne stene v skladu z GB151, tabela 6 in slika 15. Pri debelini predelne stene več kot 10 mm je treba tesnilno površino obrezati na 10 mm; pri cevnem toplotnem izmenjevalniku je treba predelno steno namestiti na odtočno odprtino (odtočno odprtino), premer odtočne odprtine pa je običajno 6 mm.
2. Snop cevi in lupine
①Raven snopa cevi
Snop cevi nivoja Ⅰ in Ⅱ, samo za cevi za toplotni izmenjevalnik iz ogljikovega jekla in nizko legiranega jekla, ki so v skladu z domačimi standardi, sta še vedno razvita "višja raven" in "navadna raven". Ko se lahko uporablja cev za toplotni izmenjevalnik iz ogljikovega jekla in nizko legiranega jekla, snopa cevi za toplotni izmenjevalnik ni treba deliti na Ⅰ in Ⅱ raven!
Razlika med snopoma cevi Ⅰ in Ⅱ je predvsem v zunanjem premeru cevi toplotnega izmenjevalnika, odstopanjih debeline stene ter ustreznih velikostih in odstopanju lukenj.
Snop cevi razreda Ⅰ z višjimi zahtevami glede natančnosti, za cevi toplotnega izmenjevalnika iz nerjavečega jekla, samo snop cevi Ⅰ; za pogosto uporabljene cevi toplotnega izmenjevalnika iz ogljikovega jekla
② Cevni plot
a, odstopanje velikosti odprtine cevi
Upoštevajte razliko med snopom cevi nivoja Ⅰ in Ⅱ.
b, utor programske particije
Ⅰ globina reže običajno ni manjša od 4 mm
Ⅱ širina reže predelne stene podprograma: ogljikovo jeklo 12 mm; nerjaveče jeklo 11 mm
Ⅲ Posnetje vogalov reže predelne stene minutnega območja je običajno 45 stopinj, širina posnemanja b pa je približno enaka polmeru R vogala tesnila minutnega območja.
③Zložljiva plošča
a. Velikost odprtine za cev: ločeno glede na raven snopa
b, višina zareze pregibne plošče loka
Višina zareze mora biti takšna, da tekočina skozi režo s pretokom čez snop cevi, podobnim višini zareze, ki je običajno 0,20-0,45-kratnik notranjega premera zaobljenega vogala, zareza pa je običajno izrezana v vrsti cevi pod središčnico ali pa je med mostičkom izrezana v dveh vrstah lukenj za cevi (za lažje nošenje cevi).
c. Orientacija zareze
Enosmerna čista tekočina, zareza navzgor in navzdol;
Plin, ki vsebuje majhno količino tekočine, zarežite navzgor proti najnižjemu delu zložljive plošče, da odprete odprtino za tekočino;
Tekočina, ki vsebuje majhno količino plina, zarežite navzdol proti najvišjemu delu zložljive plošče, da odprete prezračevalno odprtino.
Soobstoj plina in tekočine ali tekočina vsebuje trdne snovi, zarezo levo in desno razporeditev in odpiranje odprtine za tekočino na najnižjem mestu
d. Najmanjša debelina pregibne plošče; največji nepodprti razpon
e. Zložljive plošče na obeh koncih cevnega snopa so čim bližje vhodnim in izhodnim sprejemnikom lupine.
④Vojna palica
a, premer in število veznih palic
Premer in število v skladu s preglednico 6-32 in izbiro 6-33 zagotavljata, da je presek vezne palice večji ali enak površini prereza, navedeni v preglednici 6-33, pod pogojem, da se lahko premer in število vezne palic spremeni, vendar njegov premer ne sme biti manjši od 10 mm, število pa ne sme biti manjše od štirih.
b, vezna palica mora biti čim bolj enakomerno razporejena na zunanjem robu cevnega snopa, pri toplotnem izmenjevalniku velikega premera pa mora biti v območju cevi ali blizu reže zložljive plošče razporejeno ustrezno število veznih palic, vsaka zložljiva plošča pa mora imeti vsaj 3 podporne točke.
c. Matica vezne palice, nekateri uporabniki potrebujejo naslednje: matico in varjenje zložljive plošče
⑤ Protisplakovalna tipka
a. Namen namestitve protiizplakovalne plošče je zmanjšati neenakomerno porazdelitev tekočine in erozijo konca cevi toplotnega izmenjevalnika.
b. Način pritrditve plošče proti izpiranju
Kolikor je mogoče, pritrjena v cevi s fiksnim korakom ali blizu cevne plošče prve zložljive plošče, ko je vhod lupine nameščen v nefiksni palici na strani cevne plošče, se lahko plošča proti mešanju privari na telo valja.
(6) Namestitev dilatacijskih spojev
a. Nahaja se med obema stranema zložljive plošče
Da bi zmanjšali upor tekočine v dilatacijskem spoju, je treba po potrebi v dilatacijskem spoju na notranji strani obloge obloge oblogo privariti na ohišje v smeri pretoka tekočine. Pri navpičnih toplotnih izmenjevalnikih je treba pri smeri pretoka tekočine navzgor namestiti izpustne odprtine obloge na spodnji konec obloge.
b. Dilatacijski spoji zaščitne naprave za preprečevanje opreme med transportnim procesom ali uporabe vlečenja slabega
(vii) povezava med cevno ploščo in lupino
a. Podaljšek služi tudi kot prirobnica
b. Cevna plošča brez prirobnice (GB151 Dodatek G)
3. Prirobnica cevi:
1. Če je konstrukcijska temperatura 300 stopinj ali večja, je treba uporabiti prirobnico.
② Za toplotni izmenjevalec ni mogoče uporabiti vmesnika za odvajanje in praznjenje, zato ga je treba namestiti v cev, najvišjo točko lupine odzračevalnika in najnižjo točko izpustne odprtine, z najmanjšim nazivnim premerom 20 mm.
③ Navpični toplotni izmenjevalec je mogoče namestiti s prelivnim priključkom.
4. Podpora: vrste GB151 v skladu z določbami člena 5.20.
5. Drugi dodatki
① Dvižne ušesa
Kakovostna uradna škatla in pokrov cevne škatle, večja od 30 kg, morata imeti nameščene ušesa.
② zgornja žica
Za lažjo demontažo cevne škatle je treba pokrov cevne škatle namestiti na uradno tablo zgornjo žico pokrova cevne škatle.
V. Zahteve glede proizvodnje in inšpekcijskih pregledov
1. Cevna plošča
① spojeni čelni spoji cevnih plošč za 100-odstotni pregled z žarki ali UT, usposobljena raven: RT: II UT: I raven;
② Poleg nerjavečega jekla, toplotna obdelava za lajšanje napetosti spojenih cevnih plošč;
③ odstopanje širine mostu luknje cevne plošče: v skladu s formulo za izračun širine mostu luknje: B = (S - d) - D1
Najmanjša širina mostu luknje: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Toplotna obdelava cevne škatle:
Pri varjenju za lajšanje napetosti pri toplotni obdelavi prirobnic in pregradnih površin je treba po toplotni obdelavi obdelati prirobnice in pregrade, pri čemer so stranske odprtine cevne škatle varjene z deljenim območjem, pa tudi pri stranskih odprtinah cevne škatle, ki presegajo 1/3 notranjega premera valjaste cevne škatle.
3. Tlačni preizkus
Ko je konstrukcijski tlak v lupini nižji od procesnega tlaka v cevi, je treba preveriti kakovost povezav cevi in cevne plošče toplotnega izmenjevalnika.
① Tlak v lupini se poveča s programom cevi, ki je skladen s hidravličnim preskusom, da se preveri, ali cevni spoji puščajo. (Vendar je treba zagotoviti, da je primarna napetost filma lupine med hidravličnim preskusom ≤0,9 ReLΦ)
② Če zgornja metoda ni primerna, se lahko lupina po prehodu s hidrostatičnim preskusom glede na prvotni tlak, nato pa se lupina preizkusi s preskusom puščanja amoniaka ali preskusom puščanja halogenskih snovi.
VI. Nekaj težav, ki jih je treba upoštevati na grafikonih
1. Navedite raven snopa cevi
2. Na cev toplotnega izmenjevalnika mora biti napisana številka označevanja
3. Kontura cevovoda cevne plošče zunaj zaprte debele neprekinjene črte
4. Sestavne risbe morajo biti označene z orientacijo reže zložljive plošče
5. Standardne izpustne odprtine dilatacijskih spojev, izpušne odprtine na cevnih spojih in cevni čepi ne smejo biti vidni.
Čas objave: 11. oktober 2023