Особенности конструирования трубной решетки водонагревателя

Теплопередающая поверхность кожухотрубчатых теплообменников состоит из пучков труб, укрепленных в трубных решетках. Разметку трубной решетки делают по следующим геометрическим фигурам:

1. По сторонам квадратов, как это показано на рис. 6.1а. В этом случае количество труб, размещенных в квадрате равно

(6.1)

где – количество труб, расположенных на стороне наибольшего квадрата.

При дополнительное количество труб располагают на свободных сегментах решетки. Размещение труб по сторонам квадратов выполняют в том случае, когда требуется постоянная очистка наружной поверхности пучка труб.

2. По концентрическим окружностям, как представлено на рис. 6.1 б. Размещение труб по окружностям производится так, чтобы шаг между трубами , находящимися на окружности, был приблизительно равен радиальному шагу (расстоянию между концентрическими окружностями). Тогда общее число труб, находящихся в пучке можно найти по следующей формуле

(6.2)

где – число труб окружности;

– порядковый номер окружности (считается от центральной трубы).

В таких трубных решетках шаг расположения трубок по концентрическим окружностям будет неодинаковым, что очень неудобно при разметке.

3. По сторонам правильных шестиугольников (рис. 6.1 в).

 

Рис. 6.1 Размещение трубок в трубной доске подогревателя

 

Этот способ размещения труб имеет преимущественное распространение при конструировании многоходовых теплообменных аппаратов.

В одноходовом теплообменнике с ромбической разбивкой труб при стороне внутреннего шестиугольника, равной шагу между трубами и при числе вписанных шестиугольников общее число труб (с учетом одной центральной трубки) равно

(6.3)

Число труб по диагонали правильного шестиугольника будет

(6.4)

При желательно заполнить трубами сегменты между краем трубной решетки и сторонами наружного шестиугольника.

Шаг между трубами принимают из условий прочности трубной решетки не менее . Рекомендуются следующие значения шага в зависимости от наружного диаметра труб (таблица 6.1).

 

Таблица 6.1

Шаг труб в зависимости от диаметра

						44,5

 

Задав шаг труб , определяется величина , а затем внутренний диаметр корпуса теплообменника по формуле

(6.5)

где – кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом, который принимается конструктивно равным 6 мм и более.

Полученное значение внутреннего диаметра корпуса округляется до стандартного значения (таблица 6.2).

Таблица 6.2

Внутренние диаметры корпусов пароводяного
и водоводяного теплообменников

 

В зависимости от количества трубок , полученного в расчете, выбирается с запасом общее число трубок для полного заполнения трубной решетки и отношение активного диаметра трубной решетки к шагу между трубками (таблица 6.3).

Таблица 6.3

Относительные значения диаметра трубной решетки
в зависимости от числа трубок при ромбическом
и концентрическом размещении их

 

В курсовом проекте выбирается способ размещения труб в трубной доске подогревателя по сторонам правильных шестиугольников (рис. 6.1в).

После выполненных расчетов вычерчивается эскиз трубной решетки. По определенному числу ходов выбирается тип крышки аппарата. На эскизе наносят разбивку труб, оставляя свободными (без отверстий) участки под перегородки в крышке. При этом уточняют число трубок в каждом ходу, стремясь достичь их приблизительного равенства. Варианты установки перегородок для двух- и четырехходовых теплообменных аппаратов приведены на рис. 6.2.

 

Рис. 6.2 Установка перегородок в двух- и четырехходовых
теплообменниках