Kuori{0}}ja-putkilämmönvaihtimetovat yleinen lämmönvaihtimien tyyppi. Ne käyttävät putken seinämää lämmönsiirtopintana lämmön siirtämiseen toiseen esineeseen tai laitteisiin, ja niitä käytetään laajalti teollisuudessa, kuten petrokemianteollisuudessa, kevyessä teollisuudessa ja energiateollisuudessa. Mikä sitten on niiden rakenne ja ominaisuudet? Miten parametristandardit muotoillaan? Alla käsittelemme "kuori--ja-putkilämmönvaihtimien rakenteellisia ominaisuuksia ja vakiomuotoilua".
Mitkä ovat Shell{0}}- ja-putkilämmönvaihtimien ominaisuudet ja rakenne?
Shell{0}}ja-putkilämmönvaihtimet ovat yksi laajalti käytetyistä prosessilaitteista kemianteollisuudessa, öljyteollisuudessa, kevyessä teollisuudessa ja energiateollisuudessa. Niille on ominaista laaja materiaalivalikoima, kätevä lämmönsiirtopintojen puhdistus, vahva soveltuvuus, suuri käsittelykapasiteetti ja kyky kestää korkeita lämpötiloja ja korkeita paineita.
Kuori{0}}ja-putkilämmönvaihtimien rakennesuunnittelu perustuu pääasiassaGB 151(Kiinan kansantasavallan kansallinen standardi:Shell-ja-putkilämmönvaihtimet). Putken levyn lujuustarkastus GB 151:ssä perustuuohutlevyteoria elastisella alustalla. Aksisymmetrisen rakenteen olosuhteissa se yksinkertaistaa ohuen levyn kolmiulotteisen muodonmuutoksen kaksi-säteen kaltaiseksi muodonmuutokseksi sen lujuuden laskemiseksi. Lämmönvaihtimen vaipan paksuuden valinta määräytyy pääasiassa kuoren -sivupaineen mukaan.
Käyttöominaisuuksiensa ansiosta lämmönvaihdin ei vain kestä kuormia, kuten putken-sivupainetta ja kuoren-sivupainetta, vaan se kestää myös työväliaineen lämpötilakuormituksen. GB 151:ssä painekuormituksille on määritelty putkilevyjen ja vaipan kokovalinta sekä kiinteän putkilevyn (joka toimii myös laipana) ja vaipan välinen liitäntätapa. Näille kokoille ei kuitenkaan ole erityisiä vaatimuksia lämpötilakuormituksen vaikutuksesta.
Vaippa{0}}ja-putkilämmönvaihtimen lujuustarkistuksessa kuormat luokitellaan painekuormituksiksi ja lämpötilakuormituksiksi havainnollistamaan rakenteen jännitysvasteen ominaisuuksia näiden kuormien alaisena, ja sitten esitetään ehdotuksia rakenteen parantamiseksi. Tässä artikkelissa otetaan käyttöönkolmiulotteinen elementtianalyysimenetelmätutkia sen sisäisiä lakeja.
Lämmönvaihtimen rakennemitat ja kuormitusolosuhteet
BEM--tyyppisen lämmönvaihtimen rakenne on esitetty kuvassa 1. Putkilevyssä on 500 lämmönvaihtoputkea, jotka on jaettu putkilevyn yläosaan ja symmetrisesti vasemmalle ja oikealle. Rakenteelliset mitat ja materiaalit ovat seuraavat:
- Putkilevyn sisähalkaisija: 1300 mm
- Putkilevyn paksuus: 80 mm
- Laipan ulkohalkaisija: 1460 mm
- Putkilevyn materiaali: 00Cr19Ni10 (ultra-vähähiilinen austeniittista ruostumatonta terästä)
- Kuoren paksuus: 24 mm
Laskennan yksinkertaistamiseksi elementtimallia laadittaessa huomioidaan vain lämmönvaihtimen päärakenteet (kuten putkilevy, vaippa, putkinippu ja paisuntaliitos) ja laippatiiviste korvataan vastaavalla tasaisella ominaispaineella.
Koska koko lämmönvaihtimen rakenne on symmetrinen etu-takana ja vasen-oikea, otetaan vain neljännes kokoonpanosta ja huomioidaan puolet lämmönvaihtoputken pituudesta. Lämmönvaihtoputki on hoikka, joten asauvaelementtikäytetään simulaatioon. Tämä menetelmä on epätarkka laskettaessa putkilevyn jännitystä putken lähellä; itse asiassa, jos otetaan huomioon laajennettu-hitsausliitos lämmönvaihtoputken ja putkilevyn välillä, todellista jännitystä tässä kohdassa on myös vaikea laskea. MukaanPyhän-Venantin periaate, tällä käsittelyllä on vain vähän vaikutusta putkilevyn laskemiseen kaukana -putkeamattomalla alueella.
Shell{0}}- ja-putkilämmönvaihtimien vakiokoostumuksen historia
Putkilevy on yksi tärkeimmistä kuormaa-kantavista komponenteista kuori-ja-putkilämmönvaihtimessa. Putkilevyn suunnittelun rationaalisuus liittyy suoraan lämmönvaihtimen valmistuskustannuksiin ja kattavaan suorituskykyyn. Putkilevyjen lujuuslaskenta on keskeinen osa putkilevyjen suunnittelua, ja se on aina ollut asianomaisten osastojen tutkimuskohteena monissa maissa, ja putkilevyn lujuuden laskentamenetelmää on jatkuvasti kehitetty ja parannettu.
Vuodesta 1975 lähtien amerikkalainenASME Ⅷ-I(American Society of Mechanical Engineers Boiler and Pressure Vessel Code, Section Ⅷ, Division 1) on yrittänyt tarjota suunnitteluspesifikaatioita, jotka sopivat erilaisille putkilevytyypeille. Vuoden 1983 versio sisälsi laskentamenetelmät yksinkertaisesti tuetuille ja integroiduille-rakenteisille U-putkilämmönvaihtimien putkilevyille, ja vuoden 1992 versio lisäsi laskentamenetelmän kiinteille-putki-levylämmönvaihtimille.
Ranskan paineastiakoodiCODAP(Code for the Construction of Atmospheric and Pressure Vessels) sisälsi vuonna 1986 julkaistuun ei--pakolliseen liitteeseensä laskentamenetelmät U-putken, kelluvan-pään ja kiinteiden-putkien-levylämmönvaihtimien levyille.
Suurilla teollisuusmailla on useiden vuosien ajan ollut omat putkilevyjen suunnittelulaskentakaavat tai -määräykset, kuten:
- brittiläinen standardiBS 5500 (Polttamattomien fuusiohitsattujen paineastioiden tekniset tiedot)
- amerikkalainenTEMA(Tubular Exchanger Manufacturers Association) standardit
- Japanilainen teollisuusstandardiJIS(asiaankuuluvat standardit paineastioille ja lämmönvaihtimille)
- Tšekin paineastioiden laskentaohjeet, putkilevyjen laskentakaavat ja TEMA-muokatut laskentakaavat
- Entinen NeuvostoliittoKattilan valvontaopas
- saksaksiAD-koodi(Paineastioiden suunnittelun, valmistuksen ja tarkastuksen ohjeet)
Edistääkseen painelaitteiden vapaata kauppaa EU:n jäsenmaissa EU:n jäsenvaltiot äänestivät virallisesti tarkistetunEN 13445(European Standard for Unfired Pressure Vessels) maaliskuussa 2002 ja julkaisi tämän standardiversion 30. toukokuuta samana vuonna. Se edellytti, että kaikki EU-maiden kansalliset standardit, jotka ovat ristiriidassa tämän standardin kanssa, on poistettava viimeistään marraskuussa 2002.
EN 13445 koskeeei--liekkeihin-koskettavia paineastioitajoiden suunnittelupaine on suurempi kuin 0,05 MPa ja valmistettu ferriittisestä tai austeniittisesta teräksestä, ja mitoituslämpötila on alhaisempi kuin vastaava lämpötila, jossa teräksen sallittua jännitysintensiteettiä ohjataan virumalla. Se ei kuitenkaan koske painelaitteita, kuten siirrettäviä paineastioita, ydinlaitosten paineastioita, jotka aiheuttavat säteilyvaikutuksia vian jälkeen, eikä paineastioita, jotka voivat tuottaa tulistettua höyryä yli 110 astetta.
Putkilevyjen suunnittelussa EN 13445 ehdottaa kahta menetelmää:
- Perinteinen menetelmä: Se ottaa huomioon tekijät, kuten sisäisen ja ulkoisen paineen ja geometriset mitat, laskee tarkasti eri kuormitustilojen aiheuttaman putkilevyn jännityksen ja suorittaa tiukat tarkastukset.
- Analyyttinen menetelmä: Se määrittää sallitun jännityskuorman putkilevyn analyysin avulla.
- Yllä olevan johdannon "vaippa{0}}ja-putkilämmönvaihtimien ominaisuuksista ja rakenteesta" sekä "kuori-ja-putkilämmönvaihtimien standardikoostumuksen historiasta" on tarkoitus auttaa sinua ymmärtämään kuori-ja-putkilämmönvaihtimia.
Kuori{0}}ja-putkilämmönvaihtimien lisäksi GNEE tarjoaa myös muita korkealaatuisia-tuotteita, kuten tilavuuslämmönvaihtimia, kuparilämmönvaihtimia, titaanilämmönvaihtimia, lämmittimiä, kloorijäähdyttimiä, korkeapainereaktoreita, nestekaasusäiliöitä, kryogeenisiä varastointisäiliöitä, kryogeenisiä tuotteita jne. Jos olet kiinnostunut muista happigeneraattoreista, VPSA-tuotteista, jne. lähetä rohkeasti sähköpostia osoitteeseenglobal@gneesteels.comja ammattitaitoinen tiimimme vastaa mielellään kysymyksiisi.