Розрахунок компенсаторів

Прикладом апарату з жорстко зв’язаними деталями, що мають різну температуру, є кожухотрубний теплообмінник типу ТН. Сила взаємодії між корпусом і трубами внаслідок температурних напруг Р^t (МН) визначається за формулою:

, (6.37)

де t_к і t_тр – середні температури корпусу і труб, ºС;

α _к і α _тр – коефіцієнти лінійного розширення матеріалу корпусу і труб,

1/ºС (для вуглецевої сталі α=11,9∙10^-6 1/ºС, для сталі Х18Н10Т

α=16,6∙10^-6 1/ºС);

Е_к і Е_тр – модулі пружності матеріалу корпусу і труб, МН/м²;

F _к і F_тр – площі поперечного перерізу корпусу і труб, м².

Сила Р (МН), що виникає в результаті тиску середовища в трубному Р_тр і міжтрубному Р_мтр просторах, і яка розтягує в осьовому напрямку корпус і труби, визначається за формулою:

, (6.38)

де D – діаметр трубної решітки, м;

п – кількість труб; d_з і d_в – відповідно зовнішній і внутрішній діаметр

труб, м.

Необхідність використання компенсатору визначається такими умовами:

для корпусу

, (6.39)

де знак (–) відповідає t_к > t_тр , а знак (+) t_к < t_тр;

для труб

. (6.40)

Для можливих найбільш несприятливих умов при експлуатації, коли Р =0 (тиск у корпусі й трубах атмосферний), відповідно маємо:

, (6.41)

. (6.42)

У формулах (6.39)-(6.42) прийняті такі позначення:

σ^к і σ^тр – сумарні напруження, що виникають у корпусі й трубах, МН/м²;

– допустимі напруги у корпусі й трубах, МН/м²;

– межі текучості матеріалів корпусу й труб, МН/м²;

Р^t і Р – значення, розраховані за формулами (6.37) і (6.38) відповідно,

МН.

Умови (6.41) і (6.42) перевіряються в розрахунку на номінальні товщини стінок корпусу й труб δ_к і δ_тр, а також на зменшення товщини з урахуванням корозії: (δ_к – С_к) і (δ_тр – С_тр).

Необхідна осьова сила закріплення труб в трубних решітках визначаються за формулою:

. (6.43)

Значення σ^тр розраховують за формулою (6.40) або (6.42).