Отчет по производственной практике «Газпромнефть-Омский НПЗ»

     

 

   где dН – наружный диаметр труб, dН = 25 м (из паспорта);

     t – шаг отверстий в решетке, м. 

                                                                                                    (2.11) 

     

 

     Расчетная толщина трубной решетки в  теплообменнике с плавающей головкой определяется по формуле 

                                           ,                                         (2.12) 

   где р = max    {рк; рт; рт – рк};

     рк – давление в межтрубном пространстве, рк = 1,6 МПа;

     рт – давление в трубках пучка, рк = 1,6 МПа;

     D_СП – средний диаметр прокладки, м;

       – коэффициент ослабления  решетки отверстиями. 

                                                          ,                                                      (2.13) 

     

,

     

     

     Рисунок 2.4- Элемент трубного пучка 

     где С – двухсторонняя прибавка на коррозию, мм. 

     

     Принимают S_тр = 3 мм 

     2.6 Расчет соединения трубок с трубной решеткой 

     Соединение  трубок с трубной решеткой: развальцовкой и сваркой с обваркой торца по периметру.

     В рабочих условиях на развальцовку действуют: нагрузка большего из давлений; в трубках рт и корпусе (межтрубном пространстве) рк и от температурных удлинений.

     При рк > рт нагрузка воспринимаемая одной трубкой , от давления рк на площадь между 4 – мя трубками, м.

     q = рк   или q = рт [2, c. 99]

     Осевое  усилие растягивающее (сжимающее) трубы  и корпус Q, МН 

                                        ,                           (2.14)

     

 

     При условии равномерного распределения нагрузки на трубы, нагрузка на одну трубку, МН

                                                                ,                                                     (2.15) 

     

 

     Температурное усилие от рабочей температуры, приходящееся на одну трубку, МН 

                                                         ,                                                       (2.16)

    где – площадь поперечного сечения стенки трубки, м.

 

                                                        ,                                           (2.17) 

     

 

     σт – номинальные напряжения материала трубок при расчетной температуре, МПа; 

     

 

       –  суммарное усилие, МПа;

                                                            ,                                               (2.18) 

     

 

     Удельная  нагрузка от давления на единицу длины окружности развальцовки, МН/м

                                                             ,                                                (2.19) 

     

     Для обеспечении прочности:

     [σ₀] ≤ 0,04 МН/м – отверстие с канавками [10, с. 14]

     0,028 МН/м < 0,04 МН/м

     Напряжение  от действия суммарного усилия с учетом давления и температурных напряжений, МН/м

                                                           ,                                               (2.20) 

     

 

     Условие прочности [σ]_СУМ > 2 ∙ [σ₀];

     0,17 МН/м > 0,056 МН/м. 

     2.7 Расчет укрепления отверстий теплообменника 

     Отверстия в обечайках и днищах аппаратов существенно ослабляют стенку по образующей. При этом напряжения в опасном сечении возрастают в несколько раз.

     

     На  практике усилие стенки для компенсации  удаленного металла чаще всего осуществляется приваркой накладного кольца.

     Расчетом необходимо показать необходимость и достаточность укрепления штуцеров теплообменника.

     Условия применимости формул для расчета

     - в цилиндрических обечайках

                                                           ,                                              (2.21)      

            

     

 

                                                            ,                                                 (2.22)          

                                               

     

 

     - в эллиптических днищах

                                                              ,                                         (2.23)   

     

 

                                                             ,                                               (2.24)

     

 

   где d_p – расчетный диаметр входного отверстия, мм [2, с. 98];

     Сs – сумма прибавок к расчетной толщине стенки штуцера, мм;

     Диаметр цилиндрической обечайки D_p = D = 1150 мм. 

                                                          ,                                               (2.25) 

     

 

     Толщина накладного кольца S2 конструктивно принимается равным толщине стенки обечайки S.

     S2 = S = 14 мм

     Накладное кольцо приваривается сплошным швом к штуцеру и обечайке и должно иметь контрольное отверстие  М10 для контроля сварных швов. [2, с. 96]

2.8 Расчет фланцевого соединения теплообменника 

Учитывая  рабочие параметры, принимается материал болта из стали 09Г2С;

В данном случае [σ] = 183 МПа; 

Определяется  толщина втулки фланца S₁ : 

   а) меньшую толщину конической втулки фланца, S_o , м 

                                              S_o ≤ 1,35·S но S_o – S ≤ 0,005 м;                                  (2.26)

   S = 1,35·0,06 = 0,081 м 

   б) отношение  большей толщины втулки фланца к  меньшей 

                                        β = для плоских фланцев β = 1,                                (2.27) 

   в) большие  толщину втулки S₁, м 

                                                      S₁ = S_o = 0,081 м                                               (2.28) 

   В зависимости  от Р = 1,6 МПа, D = 0,45 м, выбираем диаметр болтов

     d_б = 20мм, 

   Диаметр окружности, по которой располагаются  болты , D_б определяется по формуле 

   а) для  плоских приварных фланцев 

                                                   D_б ≥ D+2·(2· S₁+ d_б+0,006),                                  (2.29) 

   D_б ≥ 0,45+2·(2·0,081+0,020+0,006) = 0,826 мм 

   Принимается D_б = 0,825 мм 
 
 

Наружный диаметр фланца 

                                                       D_ф ≥ D_б+α,                                                      (2.30) 

где α = 0,040м;

D_ф ≥ 0,825+0,040 = 0,865 м 

Наружный диаметр  прокладки 

                                                              D_п = D_б-е,                                              (2.31) 

где е = 0,03 м;

D_п = 0,825-0,03 = 0,795 м 

Средний диаметр  прокладки 

                                                             D_п.с = D_п-В_п,                                             (2.32) 

D_п.с = 0,795-0,012=0,783 м 

В зависимости  от конструкции и материала прокладки  выбираем расчетные параметры m и q:

m = 2,5  

q = 20 МПа, 

Ориентировочное число болтов 

                                                           Z_б = ,                                                   (2.33) 

где t_б – шаг болтов;

                                         t_б = (3,8..4,8)· d_б (при Р = 0,22 МПа)                           (2.34) 

t_б = 4,8·0,020 = 0,096 м 

Z_б =

Принимается Z_б = 24 шт; 

Определяем  вспомогательные величины: 

   а) коэффициент  x

     

   x = 1 – для плоских фланцев 

   б) эквивалентная  толщина втулки фланцев 

                                                                 S_e = x· S_o,                                                  (2.35) 

   S_e = 1·0,081 = 0,081 м 

   в) ориентировочная  толщина фланца