Двухкаскадная пропаново-этановая холодильная установка. Разработка испарителя-конденсатора

Патрубок для отвода сконденсировавшегося этана

Для обеспечения унификации оборудования примем штуцер для отвода жидкого этана аналогичный штуцеру подвода паров этана Dу=150 мм.

2.4 Гидравлические расчёты

Гидравлическое сопротивление трубного и межтрубного пространства испарителя определить корректно не представляется возможным т.к при протекании теплообменных процессов происходит изменение агрегатного состояния теплоносителей: в трубном пространстве происходит конденсация пара этана, при которой объём пара сокращается в 447/19,01 = 23,5 раз. Что создаёт перепад давления на входе и выходе их аппарата, а соответственно движущую силу.

Противоположно трубному пространству, в межтрубном происходит вскипание жидкости в результате которого объём пропана значительно увеличивается, что также даёт перепад давлений внутри аппарата и на выходе и создаёт соответствующую движущую силу.

Для гидравлического расчёта такой системы (и подачи паров этана и отвода паров пропана) необходимо знать параметры всёй технологической линии: высотные отметки, на которых расположено оборудование, объём системы, что в рамках данной курсовой работы не представляется возможным.

2.5 Выбор вспомогательного оборудования

Для обеспечения устойчивой работы холодильной установки при колебаниях тепловой нагрузки, изменения температуры окружающей среды, работы установки при отключенных компрессорах необходимо иметь запас рабочего тела в жидком состоянии, что обеспечит работу испарителя, а соответственно и установки в целом. Также при для избегания захлёбывания испарителя жидкостью, необходимо предусматривать сброс излишков жидкости. Для этих целей холодильная установка оснащается вспомогательным ёмкостным оборудованием - ресиверами. Также ресиверы выполняют роль маслоотделителей и сепараторов воздушно - аммиачной смеси. Масло попадает в рабочее тело со стенок цилиндров компрессоров. Попадание мала на стенки теплообменных поверхностей, снижает эффективность теплообмена, что вызывает необходимость его постоянного удаления масла с объёма рабочего тела холодильного контура. Воздух попадает в холодильную систему с картера компрессора на такте всасывания через уплотнения цилиндра и поршня, при заполнении контуров рабочим телом, а также при подпитывании системы рабочим телом. Наличие воздуха приводит к возникновению воздушных пробок, потерь энергии на сжатие пузырьков воздуха и т.д.

Масло собирается в нижней части ресивера и отводиться через нижний штуцер в маслоотделитель, где производиться более тщательное разделение смеси масла и рабочего тела. Жидкий пропан возвращают обратно в холодильный контур, а мало отправляют на регенерацию. Воздушно - пропановая смесь собирается в верхней части ресивера и с неё перетекает в воздухоотделитель. В воздухоотделителе пары пропана конденсируются, за счёт кипения жидкого пропана в другой полости, а воздух отводится в факельную линию.

Выбор ресивера производим из расчёта обеспечения 30 мин работы испарителя за счёт жидкого хладагента, находящегося в ресивере.

Расход пропана, циркулирующего в первом каскаде холодильной установки 4,57 кг/с.

Тогда получасовой запас пропана составит

V= (G_п · ф)/с_п (2.22)

V= (4,57 · 1800)/457 =18 м³

Максимальный уровень заполнения ёмкостного оборудования по рекомендациям [ Кувшинский] составляет 85%.

Тогда необходимый объём ресиверов составит

V_р = 18/0,85=21,2 м³

Схемой предусмотрено в одном каскаде предусмотрено 2 ресивера, один из которых обеспечивает сбор сконденсированного пропана из конденсатора, а второй сбор излишек жидкого пропана с испарителя. Тогда принимаем два ресивера объёмом 12м³ каждый и общей ёмкостью 24 м³.

3 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТА НА ПРОЧНОСТЬ

3.1 Основные расчётные параметры

Расчетное давление в корпусе аппарата - 0,7 МПа. Принимаем по рекомендациям [1] расчётное давление в аппарате 0,7 МПа.

За расчетную температуру принимаем максимально возможную температуру в рабочем состоянии испарителя, но не менее 20°С.

Пробное давление при гидроиспытании при Р>0,5 МПа:

(3.1)

3.2 Расчёт цилиндрической обечайки

Расчётная схема обечайки представлена на рисунке 3.1

Расчетная (номинальная) толщина стенки определяется по формуле:

, (3.2)

где D - внутренний диаметр обечайки корпуса,



Рисунок 3.1 - Расчётная схема обечайки

Тогда толщина обечайки корпуса с учётом прибавки на коррозию и эрозию будет равна

(3.3)

По ГСТУ 3-17-191-2000 минимальная толщина корпуса для теплообменного аппарата при диаметре корпуса 1600мм должна быть не менее 6 мм.

Согласно ГОСТ 19903-74 для изготовления корпуса аппарата принимает лист толщиной 6мм.

Проверяем условие применимости формул безмоментной теории:

, (3.4)

(6 - 1,5)/1600 = 0,0028

что меньше 0,1 - условие применимости формул выполнено.

Допускаемое внутреннее давление для обечайки определяется по формуле: - в рабочих условиях

, (3.5)

- в условиях гидравлических испытаний

, (3.6)

Условия [Ри]>Pи 1,28>0,37 и [P]>P 0,07>0,1 выполнены, следовательно расчёты можно считать верными.

3.3 Расчет толщины перегородки между ходами по трубному пространству

Рисунок 3.2 - Узел сопряжения плоской крышки распределительной камеры с перегородкой между ходами по трубному пространству

Толщина перегородки должна отвечать условию:

, (3.7)

где S4 - толщина перегородки, мм;

fn - коэффициент, определяемый по формуле:

, (3.8)

где bпер - ширина перегородки, мм;

Lпер - длина перегородки в трубном пространстве, мм;

Р - перепад давлений между ходами по трубному пространству, МПа;

Принимаем по максимально возможному перепаду давлений между ходами из условия загрязнения трубок Р = 0,2 МПа; []п - допускаемое напряжение для материала перегородки, МПа; []_п = [] = 168 МПа - для материала 16ГС при толщине перегородки, мм;

С учётом двухстороннего контакта перегородки с внутренней средой аппарата принимаем прибавку на коррозию сп = 2с = 2?1,5= 3 мм.

Принимаем с учетом округления до ближайшего стандартного значения: Sпер = 16мм

3.4 Расчет эллиптического днища

Рисунок 3.3 - Эллиптическая крышка

Крышка работает только лишь под внутренним давлением.

Расчётная толщина стенки эллиптической крышки определяется из соотношения

S_PЭ = max {S_RЭ; S_ИЭ}, (3.9)

где S_RЭ - расчётная толщина стенки эллиптической крышки при рабочих условиях;

S_ИЭ - расчётная толщина стенки эллиптической крышки при условиях гидроиспытаний.

Расчётную толщину стенки для эллиптической крышки можно определить по формуле

, (3.10)

где ц=1 так как крышка цельно штампованная.

при рабочих условиях

при условиях гидроиспытаний

Расчётная толщина стенки эллиптической крышки

S_pэ = max {0,33; 1,3} =1,3 мм

S_иэ= S_pэ+с=1,3+1,5=2,8 мм.

Принимаем толщину эллиптической крышки в соответствии с ГСТУ 3-17-191-2000 равной S=6 мм.

Допустимое внутреннее давление на крышку

(3.11)

В условиях проведения испытаний

(3.12)

в условиях испытания

Условия выполняются [P]>P - 0,94>0,07 и [Pкр]>Pи - 1,43>0,37

Условие применимости формул

(6 - 1,5)/1600 = 0,0028

условие выполнено.

4. МОНТАЖ И РЕМОНТ АППАРАТА

4.1 Монтаж апарата

Применяемые на химических и нефтеперерабатывающих заводах поверхностные теплообменники, испарители, конденсаторы различаются по конструктивному и материальному оформлению, режиму работы, характеру движения теплообменивающихся потоков, пространственному расположению, величине поверхности теплообмена и пр. Способы монтажа и технология ремонта теплообменников различны и определяются их конструкцией, расположением в пространстве и относительно других аппаратов технологической установки, а также условиями эксплуатации.

Испарители с паровым пространством. Эти аппараты состоят из кожуха и помещенного в нем пучка труб, поэтому, несмотря на конструктивное разнообразие, монтаж таких теплообменников зависит только от их веса, размеров и пространственного расположения.

Вес и размеры выпускаемых в настоящее время кожухотрубчатых теплообменников, испарителей и конденсаторов позволяют транспортировать их к месту монтажа в собранном полностью на заводе-изготовителе виде.

Для транспортирования используют железнодорожные платформы, трейлеры, автомашины, сани и др.

Теплообменники устанавливают в соответствии с проектом горизонтально или вертикально на различных отметках. Опорной конструкцией для них могут служить: фундаменты в виде двух бетонных или железобетонных столбов с анкерными болтами (при низком горизонтальном расположении) и балки высотных металлоконструкций (при вертикальном расположении и горизонтальном расположении на больших высотах).

К корпусу аппарата приваривают две опоры, расстояние между которыми соответствует нормалям. Для установки испарителя на уже существующий фундамент расстояние между опорами можно изменять в небольших пределах. Между корпусом и опорами аппарата должны помещаться подкладки из листовой стали, предотвращающие вмятины на корпусе. К корпусу вертикально расположенных теплообменников вместо опор приваривают лапы с ребрами жесткости.

В подавляющем большинстве случаев испарители и теплообменники устанавливают в проектное положение с помощью самоходных кранов. Если в конкретных условиях подъема грузоподъемность кранов недостаточна, практикуется установка теплообменников с помощью двух кранов, работающих строго согласованно.

К трубопроводной обвязке приступают после окончательной проверки положения корпуса и закрепления болтов, соединяющих его опоры или лапы с постаментом. Положение теплообменника выверяют уровнем или отвесом, подкладывая, если это необходимо, под опорные плоскости стальные планки.

При горизонтальном расположении испарителей температурные деформации корпуса между опорами могут достигать нескольких миллиметров, поэтому одна из опор должна быть подвижной. Неподвижную опору, обычно устанавливаемую со стороны неподвижной трубной решетки, закрепляют намертво; гайки болтов подвижной опоры, имеющей овальные вырезы, не затягивают на 1--1,5 мм, но фиксируют контргайками. Зазор между болтами и овальными вырезами должен располагаться в сторону возможного удлинения теплообменника. Поверхности скольжения защищают так, чтобы исключить защемление.

Монтируемые испарители должны быть опрессованы на пробное давление на заводе-изготовителе, поэтому на монтажной площадке их в одиночку не опрессовывают, ограничиваясь проверкой общей системы теплообмена вместе с трубопроводной обвязкой после завершения монтажных работ. В тех случаях, когда отсутствует акт заводского испытания или же аппарат продолжительное время находился на складе или монтажной площадке, перед монтажом теплообменник подвергают ревизии и, если в этом есть необходимость, ремонту.

Способы выявления дефектов и их устранения зависят от конструктивного выполнения как нового, так и бывшего в эксплуатации испарителя, поэтому остановимся отдельно на ревизии и ремонте каждого вида аппарата. Визуальному осмотру подлежат только крышки, концы и внутренние каналы труб, штуцера на корпусе и крышках. Дефекты остальных частей аппарата могут быть обнаружены только при опрессовке.

4.2 Ремонт апарата

Ремонт основного технологического оборудования выполняют в соответствии с требования правил техники безопасности, инструкций по ремонту и эксплуатации оборудования и другими нормативными документами.

Сроки и содержание ревизий и ремонтов определяют исходя из конкретных эксплуатационных условий. Необходимость в досрочном ремонте обусловлена резким ухудшением теплообмена (в соответствии с технологической картой), а также смешением обменивающихся теплом сред. В первом случае возможно загрязнение внутренних или внешних поверхностей (либо и тех, и других) труб, во втором -- разрыв одной или нескольких труб или же нарушение плотности в местах соединения труб с трубными решетками. Сквозной износ самих трубных решеток практически исключается из-за большой толщины. Нарушение плотности корпуса аппарата и его соединений легко обнаружить визуально по появлению течи. В этих случаях следует немедленно отключить аппарат от действующей системы закрытием задвижек и вентилей.

Очистка испарителя промывкой.

Из трубного и межтрубного пространств через штуцера или специальные спускные муфты на крышках и корпусе удаляют содержимое. Далее в течение времени, определяемого физико-химическими свойствами рабочей среды, их промывают водой, затем пропаривают, для чего в трубопроводной обвязке теплообменников предусматривается возможность подключения паровой линии, надежно отглушаемой при работе аппаратов в рабочем режиме. Промывкой и пропаркой достигают две цели: подготовку аппарата к вскрытию путем удаления взрыво- и пожароопасных или токсичных веществ и очистку поверхностей от отложений. Следует иметь в виду, что промывка -- единственно возможный способ удаления отложений с наружных поверхностей труб и внутренних поверхностей корпуса. Поэтому промывке межтрубного пространства испарителя необходимо уделять особое внимание.

Желательно промывать аппараты горячей водой, подогреваемой паром. На нефтеперерабатывающих установках практикуют промывку аппаратов смесью горячей воды и керосина. Керосин растворяет нефтепродукты, а кокс и другие механические примеси уносятся потоком смеси. Эффективность такой промывки возрастает, если одновременно в трубное пространство подается пар. Для экономии керосина и сокращения расхода тепла на подогрев отработанную промывную смесь сливают в емкость, где она отстаивается от грязи и используется вновь. В качестве промывной жидкости применяют также подогретое до 100--120 °С соляровое масло.

В тех случаях, когда отложения на поверхностях плохо растворяются в керосине или соляровом масле, применяют кислотную очистку с использованием специальных ингибиторов, предотвращающих интенсивную коррозию металла труб и корпуса. Обычно применяют соляную кислоту в смеси с ингибитором «уникод». Продолжительность промывки определяют на основании накопленного опыта для каждой группы теплообменников в зависимости от физико-химических свойств отложений.

Для больших групп испарителей целесообразно иметь стационарные промывные устройства, включающие емкости для приготовления и отстаивания промывной жидкости, насосы и коммуникации. Для небольших и не часто промываемых испарителей практикуется применение передвижных установок, смонтированных на автомобильных или тракторных прицепах.

Промывку испарителей в зависимости от степени загрязнения и гидравлического сопротивления, возникающего при промывке, производят по одному либо отдельными участками. Проще промывать одновременно все испарители; для этого используют существующую трубопроводную обвязку.

После промывки аппарат надежно отсоединяют от коммуникаций глухими заглушками и приступают к его разборке. Для разборки днищ иногда приходится демонтировать часть трубопроводной обвязки. Масса крышек жестких кожухотрубчатых теплообменников значительна, поэтому для их съема и последующей установки пользуются кранами, треногами, стационарными, подъемными устройствами.

Выявление и устранение дефектов. Фактическую толщину стенки днищ и секционных перегородок в них измеряют путем высверливания отверстий, а также с помощью ультразвуковых толщиномеров. Качество приварки секционных перегородок к днищам проверяют, заливая воду. Ее подают поочередно в каждую секцию, для чего на крышке предварительно заглушают все штуцера, а крышку устанавливают открытой стороной (чашей) вверх.

Состояние крепления концов труб в трубных решетках вначале проверяют путем визуального осмотра. Широко распространено крепление концов труб в гнездах трубных решеток, развальцовкой. Отличительная особенность теплообменных труб -- малая толщина их, поэтому крепление концов труб в трубных решетках следует проверять особенно тщательно. Качество развальцовки оценивают по состоянию развальцованной поверхности, которая должна быть равномерно деформирована, а также по результатам замеров внутреннего диаметра развальцованного конца трубы; он должен превышать исходный диаметр на 15--30% толщины стенки трубы.

Необходимо, чтобы концы труб выступали над поверхностью решетки на длину, равную толщине стенок труб, и были отбортованы. Колокольчик (отбортованный участок) конца трубы должен быть целым, без разрывов и трещин. Следует обращать внимание на участки перехода от развальцованной поверхности стенки трубы к неразвальцованной: они должны быть плавными, без острых подрезов стенок.

В большинстве случаев трубы быстрее изнашиваются по концам, поэтому, измеряя их толщину, можно судить о состоянии теплообменных труб в целом. Чрезмерно изношенные трубы не могут обеспечить надежность развальцованного соединения.

В теплообменниках применяют также сварное крепление труб в трубных решетках, если решетки и трубы изготовлены из хорошо свариваемых металлов. Большая разница толщины решетки и стенки трубы затрудняет качественное выполнение сварочных работ. При осмотре обращают особое внимание на равномерность сварного шва и его толщину, так как швы в процессе эксплуатации подвержены коррозионному и эрозионному износам.

Визуальным осмотром и путем измерения диаметров свободных сечений устанавливают степень загрязнения внутренних поверхностей труб отложениями, которые не были удалены при промывке. Эти отложения снимают механической чисткой; она заключается в рыхлении и соскабливании с поверхности труб отложений с помощью различных инструментов. Процесс механической чистки трудоемок. В простейшем случае трубы вручную пронизывают шомполами -- длинными прутками с наконечником-ершом. После этого (а иногда и одновременно) трубы продувают паром, подаваемым в каждую из них отдельно. При необходимости эти операции чередуют несколько раз, постепенно увеличивая диаметр наконечника-ерша.

На заводах нашли применение различные приспособления для механизации чистки. В основу их положен принцип вращательного бурения. Вращающийся наконечник-бур медленно проталкивается в очищаемую трубу под действием собственного веса (в случае вертикально установленных теплообменников) или усилием рабочего (в случае горизонтально установленных теплообменников). Бур на резьбе соединен с полым (трубчатым) валом, длина которого равна длине очищаемой трубы. Вал приводится во вращательное движение от пневмо- или электродвигателя через редуктор. Приспособление снабжено золотниковым устройством для подачи внутрь труб промывной воды, которая через сквозные отверстия на поверхности бура выходит наружу, смывая разрыхленную грязь. В некоторых случаях вместо воды в трубы подают водяной пар; при этом следует особо соблюдать правила безопасности во избежание ожогов.

Скрытые дефекты теплообменников устанавливают опрессовкой межтрубного пространства при» открытых с обоих торцов крышках. Изношенную или лопнувшую» трубу обнаруживают по появлению в ней опрессовочной жидкости, а неплотности в соединениях концов труб с трубными решетками -- по пропускаемой жидкости и запотеванию.

Замена вышедшей из строя трубы--сложная операция. За трубными решетками трубы режут ножовкой (если они доступны для этого), а трубы, расположенные со стороны решетки, -- специальной головкой с резцом. Оставшиеся в гнездах решеток концы труб зубилом или бородком сплющивают или выбивают. Сменяемую трубу с помощью выточенной по ее наружному диаметру оправки извлекают через одну из решеток и вместо-нее вставляют новую, концы которой развальцовывают в решетках или приваривают к ним.

«'Труднее менять трубу с приваренными концами. Для этого вручную или пневматическим молотком срезают шов, а иногда механически обрабатывают гнездо в решетке. На практике изношенные трубы заменяют новыми очень редко; их обычно заглушают с двух концов металлическими (например, стальными) пробками, имеющими небольшую конусность (3--5°). Пробки забивают туго, чтобы они надежно противостояли максимальному давлению в трубах.

Число отглушаемых труб не должно превышать 10% общего их числа в пучке, приходящемся на один поток, иначе значительно возрастает гидравлическое сопротивление и заметно уменьшается поверхность теплообмена. В общем случае обнаружение нескольких дефектных труб в давно работающих теплообменниках указывает на возможность выхода из строя всех труб, поскольку они работают в одинаковых условиях. Поэтому отглушением изношенных труб можно поддержать эксплуатационную пригодность теплообменника до ближайшего капитального или среднего ремонта, но время которого теплообменник или его пучок полностью заменяют новым.

В зависимости от конструктивного решения неплотные соединения концов труб с трубными решетками подваривают электросваркой или подвальцовывают. Свариваемые участки зачищают металлическими щетками, обнаруженные трещины вырубают зубилом.

Изношенные участки корпуса находят с помощью гидравлической опрессовки или ультразвукового дефектоскопа. Подозрительные участки сверлят для того, чтобы измерить остаточную толщину обычными измерительными инструментами (штангенциркулем, линейкой и др.). Корпус ремонтируют, накладывая на его наружную поверхность латки из листовой стали той же марки, из которой изготовлен корпус. Латки приваривают внахлестку. Не следует вырезать поврежденный участок корпуса газорезкой с тем, чтобы приварить затем латку стыковым швом: газорезкой можно повредить близлежащие трубы, и, кроме того, подгонять латку для стыковой сварки весьма затруднительно. Размеры накладываемой латки должны быть такими, чтобы, во-первых, она полностью покрывала изношенный участок и, во-вторых, сварка приходилась на участки корпуса с достаточной толщиной. Описанный способ ремонта корпуса не пригоден для аппаратов, поднадзорных инспекции котлонадзора.

После ремонта теплообменник подвергают опрессовке при снятых крышках, затем крышки навешивают и закрепляют. Все муфты и вентили в корпусе и крышках должны быть очищены.

Собранный аппарат подвергают окончательной опрессовке водой. Сначала опрессовывают на контрольное давление межтрубное пространство (корпус) при открытых спускных муфтах на крышках, затем из него полностью спускают воду и при открытых спускных муфтах на корпусе опрессовывают трубное пространство. Величина контрольного давления обычно указывается в паспорте аппарата. При отсутствии в паспорте этих данных корпус аппарата (межтрубное пространство) испытывают как емкость, а трубное пространство -- на удвоенное рабочее давление.

Отсутствие течи через спускные и фланцевые соединения свидетельствует о надежной плотности и прочности. После снятия заглушек аппарат сдают в эксплуатацию.

Опрессовкой межтрубного пространства на контрольное давление проверяют герметичность корпуса и днища, а также сопряжений. После спуска опрессовочной воды при открытой спускной муфте на днище корпуса проверяют трубное пространство, выявляя дефекты распределительной камеры и сопряжений. Появление воды из спускной муфты на днище корпуса указывает на наличие дефекта в трубном пучке. Характер этого дефекта может быть выяснен только после разборки днища корпуса при повторной опрессовке трубного пространства. Визуально можно установить только пропуск в сопряжении крышки плавающей головки с подвижной решеткой и нарушение соединения труб с этой решеткой. Такие дефекты устраняют прежде всего путем смены прокладки на крышке (подтяжки болтов без смены прокладки следует избегать) и перевальцовки или сварки концов труб. Если после этого при опрессовке вода все же проникает в межтрубное пространство, приходят к выводу о нарушении герметичности соединения труб с неподвижной трубной решеткой либо об износе одной или нескольких труб.

Для точного установления дефекта разбирают крышку распределительной камеры и плавающей головки, чтобы обнажить трубные решетки с развальцованными в них концами труб со стороны подвижной решетки к корпусу прикрепляют приставную головку. По течи на торцах решеток при опрессовке: корпуса судят о неплотной вальцовке (сварке); если же изношена труба, в ней появляется опрессовочная вода.

Смена трубного пучка. Существенное эксплуатационное достоинство теплообменников с плавающей головкой -- возможность смены трубных пучков, которые, как правило, подвержены большему износу, чем другие узлы. Это вполне понятно, так как трубы изнашиваются с двух сторон; кроме того, толщина их стенок сравнительно невелика (2--2,5 мм).

При наличии большого числа поврежденных труб трубный пучок извлекают из корпуса и заменяют новым. Смена трубных пучков является трудоемкой операцией, поэтому для ее выполнения должны быть применены средства механизации, а также предусмотрены конструктивные меры в местах сопряжения пучка с корпусом.

С целью механизации извлечения поврежденных и установки на место новых пучков труб в горизонтально расположенных теплообменниках практикуется применение специальных экстракторов. Экстракторы жестко крепятся к корпусу аппарата; они поддерживают направление пучка, исключая защемление его в корпусе в результате провисания под влиянием собственной массы. Удобно пользоваться стационарными балками, по которым перемещаются два тельфера поддерживающие пучок в горизонтальном положении. В тех случаях, когда пучок трудно извлечь из корпуса, применяют лебедку или трактор, тросы от которых крепят к неподвижной решетке. Для этого на ней должны быть предусмотрены отверстия с нарезкой под рамы. Широко применяют также самоходные краны, если возможен их беспрепятственный въезд на территорию установки.

Для смены пучков вертикально расположенных теплообменников обычно используют специальную металлоконструкцию с монобалкой или мостовым краном, которые могут перемещаться вдоль фронта теплообменников. При смене пучка труб подъемный механизм устанавливают строго центрально по отношению.к теплообменнику, что исключает необходимость в дополнительной поддержке.

Чтобы облегчить извлечение и установку на место трубных решеток, к ним приваривают ребра жесткости, которыми они опираются на внутреннюю поверхность корпуса. Этому способствуют катки, предусмотренные у пучков труб в горизонтально расположенных крупных теплообменных аппаратах. Ребра жесткости и катки предотвращают заклинивание и защемление при перемещении пучка вдоль корпуса.

Пучки извлекают из корпуса также при необходимости чистки наружных поверхностей теплообменных труб и внутренней поверхности корпуса. Чистка поверхности корпуса не представляет трудностей, чистка же наружных поверхностей труб пучка весьма сложна. В зависимости от степени загрязненности и состава отложений применяют промывку, опескоструивание и механическую чистку.

При промывке пучок труб помещают в ванну с керосином, соляровым маслом или кислотой. Промывную смесь подогревают паром и с помощью насоса сильной струей подают в ванну. По окончании промывки циркуляция промывной жидкости прекращается, грязь осаждается в сборнике, из которого она затем спускается.

Твердые отложения удаляют с помощью пескоструйного аппарата или чистилок. В первом случае отложения предварительно высушивают пропариванием или путем нагревания горячим воздухом. Этими способами хорошо очищаются пучки труб при расположении их по вершинам квадрата (коридорно). При шахматном расположении таким способом можно чистить только поверхности периферийных труб. Поэтому если теплообменные трубы в соответствии с выбранной схемой теплообмена омываются загрязненной жидкостью, следует располагать их в пучке только по вершинам квадрата. Механическая чистка наружных поверхностей труб совершенно невозможна, если пучок составлен из получивших широкое распространение ребристых труб.

Очищенный пучок труб перед установкой в корпус следует опрессовать.

Плавающая головка работает в сложных условиях: ее крепежные детали постоянно находятся в жидкости, заполняющей корпус. У нормализованных теплообменников крышки плавающей головки плотно прижимаются к подвижной решетке трубного пучка нажимными винтами, ввернутыми в специальные полукольца -- фланцевые скобы. При разборке и сборке эти винты часто ломаются, особенно тогда, когда межтрубное пространство при эксплуатации омывается загрязненной или коррозионно агрессивной жидкостью. Извлечение поломанных винтов связано со значительными затратами времени. Этого недостатка лишены конструкции, в которых крышки плавающих головок крепят накидными фланцами и накидными полукольцами с помощью болтов или шпилек.

В качестве прокладки при сопряжении подвижной решетки с крышкой применяют асбестовый картон в оболочке из алюминия марки АД или латуни или же хромистых и нержавеющих сталей в зависимости от условий эксплуатации. При установке прокладки необходимо проследить за ее целостностью, совпадением с областью сопрягаемых поверхностей и равномерностью затяжки болтов (равномерной деформацией прокладки).

Степень затяжки шпилек определяют в зависимости от температуры омывающей их среды. Если эта температура существенно превышает температуру в трубном пространстве, шпильки затягивают несколько сильнее обычного, учитывая их удлинение при нагревании. Кроме того, следует иметь в виду подверженность этих шпилек релаксации.

ВЫВОДЫ

В курсовой работе был рассмотрены теоретические основы процесса теплообмена.

Приведена и описана технологическая схема ректификационной установки, принцип её действия, рассмотрены варианты конструкции разрабатываемого аппарата и обоснован её выбор. По характеристикам рабочих сред и условиям работы аппарата был выбран основной конструктивный материал для изготовления корпуса аппарата, трубного пучка и других деталей.

Проведены технологические расчёты аппарата, в результате которых были определены основные тепловые потоки, необходимое количество греющего пара.

Конструктивными расчётами были определены основные геометрические параметры аппарата, расчётами на прочность были рассчитаны основные элементы корпуса аппарата

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. -- Л.: Машиностроение, 1970. -- 752 с., ил.

2. А.А. Лащинский. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. -- Л.: Машиностроение, 1981. -- 382 с., ил.

3. К.Ф.Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов / Под ред. П.Г. Романкова. -- 9-е изд., перераб. и доп. -- Л.: Химия, 1981. -- 560 с., ил.

4. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов: Справочное пособие. -- М.: Химия, 1983. -- 224 с.

5. Машины и аппараты химических производств: примеры и задачи. Учебное пособие для студентов втузов, обучающихся по специальности «Машины и аппараты химических производств» / И.В. Доманский, В.П.Исаков, Г.М. Островский и др.; Под общ. ред. В.Н.Соколова. -- Л.: Машиностроение, 1982. -- 384 с., ил.

6. ГОСТ 25822-83. Сосуды и аппараты. Аппараты воздушного охлаждения. Нормы и методы расчета на прочность. -- Введ. 10.06.1983. -- М.: Гос. ком. СССР по стандартам, 1983. -- 20 с., ил.

7. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. -- Взамен ГОСТ 14249-89; Введ. 18.05.89. -- М.: Гос. ком. СССР по стандартам, 1989. -- 80 с., ил.

8. ГСТУ 3-17-191-2000. Посудини та апарати стальні зварні. Загальні технічні умови. -- На заміну ОСТ 26-291-94; Введ. 16.02.2000. -- К.: Державний комітет промислової політики України, 2000. -- 301 с., іл.

9. ДНАОП 0.00-1.07-94. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Введ. 01.03.1995. -- К.: Государственный комитет Украины по надзору за охраной труда, 1994. -- 200 с., ил.

10. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Рабинович Г.Г., Рябых П.М., Хохряков П.А. и др.; Под ред. Е.Н. Судакова. -- М.: Химия, 1979. -- 568 с.

11. http://www.holodteh.ru/vestnik - Вестник Международной академии холода

Размещено на Allbest.ru