«Спроектировать кожухотрубный теплообменник для конденсации паров аммиака в составе холодильной установки»

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 56 с., 8 рис., 5 табл.,

1 приложение, 7 источников.

Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата, сборочные чертежи узлов – всего 4 листа формата А1.

Тема проекта: «Спроектировать кожухотрубный теплообменник для конденсации паров аммиака в составе холодильной установки».

Приведены теоретические основы и особенности процесса теплообмена, выполнены технологические, проектные и прочностные расчеты, расчет гидравлического сопротивления, обоснован выбор материалов для изготовления аппарата.

Расчетами на прочность и герметичность показана надёжность работы запроектированного аппарата.

Ключевые слова: АППАРАТ, УСТАНОВКА, АММИАК, КОНДЕНСАТОР, ТРУБНЫЙ ПУЧОК, РАСЧЁТ, ОПОРА.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

1 Технологическая часть 6

1.1 Описание технологической схемы установки 6

1.2 Теоретические основы процесса 8

1.3 Описание разрабатываемого объекта, выбор

материала в разрабатываемом объекте 10

2 Технологические расчеты процесса и аппарата 15

2.1 Тепловые балансы и расчеты 15

2.2 Материальные балансы и технологические расчеты 17

2.3 Конструктивные расчеты аппарата 22

2.4 Гидравлическое сопротивление аппарата 23

2.5 Выбор вспомогательного оборудования 24

3 Расчеты аппарата на прочность и герметичность 27 3.1 Расчет толщины стенки обечайки трубного пучка 27

3.2 Расчет толщины стенки распределительной камеры 29

3.3 Расчет толщины крышки аппарата 31

3.4 Расчет фланцевого соединения 33 3.5 Расчет опоры аппарата 42

4 Монтаж и ремонт аппарата 49

4.1 Монтаж разработанного аппарата 49 4.2 Ремонт аппарата 50 Литература 56 Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Современная химическая промышленность характеризуется весьма большим числом разнообразных производств, различающихся условиями протекания технологических процессов и многообразием физико-химических свойств перерабатываемых веществ и выпускаемой продукции. Вместе с тем технологи-ческие процессы различных производств представляют собой комбинацию сравнительно, небольшого числа типовых процессов (нагревание, охлаждение, фильтрование и т.д.). Теоретические основы этих процессов, методы их расчёта и принципы наиболее рационального аппаратурного оформления составляют предмет и содержание курса процессов и аппаратов химических производств.

Задачей данного курсового проекта является разработка теплообменного аппарата для конденсации паров аммиака в составе холодильной установки.

Массообменное и теплообменное оборудование составляет основу аппаратного парка большинства химических и нефтехимических производств. Поэтому рациональное проектирование этого типа оборудования и установок в целом с применением современных методов технологических расчётов и расчётов на прочность и надёжность существенно скажется на технико-экономических показателях производства в целом.

В период работы над курсовым проектом студент приобрел навыки самостоятельной работы по выполнению расчетов химической аппаратуры и графическому оформлению объектов проектирования, познакомился с действующей нормативно – технологической документацией, справочной литературой, приобрел навыки выбора аппаратуры и технико-экономических обоснований.

Целями и задачами курсового проекта является:

- систематизация, закрепление и углубление теоретических и практических знаний из общетехнических и специальных дисциплин по направлению специальной подготовки;

- формирование знаний применение приобретенных в вузе знаний во время решения конкретных практических и научно – технических задач;

- приобретение навыков выполнения технологических и конструкционных расчетов во время проектирования химики – технологической установки и конкретного аппарата;

1 Технологическая часть

1.1 Описание технологической схемы установки

Принципиальная схема холодильной установки представлена на рисунке 1.1.

Для отвода тепла в окружающую среду обычно применяют систему оборотного водоохлаждения. В целом централизованная система хладоснабжения обеспечивает высокую степень надежности при меньшем резерве оборудования и меньшей численности обслуживающего персонала.

При небольших тепловых нагрузках, существенной разбросанности объектов охлаждения, а также при непосредственном включении элементов холодильного цикла в схему основного производства, например при газоразделении, целесообразно использование локальной системы получения холода с непосредственным охлаждением объектов рабочим теплом холодильной машины. При этом несколько снижаются энергетические затраты.

В холодильных установках, применяемых в химической промышленности, используют почти все типы холодильных машин, но наибольшее распространение получили паровые компрессионные.

Схема холодильной установки включает три контура: контур промежуточного хладоносителя для отвода тепла от охлаждаемых технологических объектов; аммиачный контур холодильной машины; систему оборотного водоохлаждения для передачи тепла атмосферному воздуху.

Аппараты установлены в помещениях основного производства и связаны коммуникациями хладоносителя с машинно – аппаратным отделением холодильной установки, размещенной в специальном здании.

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

В трубное пространство аппарата подаётся оборотная вода, где она нагревается, отбирая тепло у аммиака. Теплообменник состоит из трубчатки - пучка труб закреплённого в двух трубных решётках, данный пучок и составляет основную поверхность теплообмена; распределительной камеры для подвода и отвода охлаждающей воды, камера имеет разделительную перегородку, предотвращающую смешивание охлаждённой и подогретой воды и крышки.

Выбор материала необходимо начинать с уточнения рабочих условий: температуры, давления, концентрации обрабатываемой среды. При выборе материала для изготовления аппарата или

машины необходимо учитывать следующее: механические свойства материала - предел прочности, относительное удлинение, твердость и т. п.; технологичность в изготовлении (в частности, свариваемость); химическую стойкость против разъедания; теплопроводность и др. Например, механические свойства материалов, из которых изготовлена работающая аппаратура, существенно изменяются при низких и высоких температурах. Хорошая свариваемость металлов также является одним из необходимых условий их применения, так как при современной технологии химического аппаратостроения основной способ выполнения неразъемных соединений - сварка. Главным же требованием для материалов химических аппаратов в большинстве случаев является их коррозионная стойкость, так как она определяет долговечность химического оборудования. Для изготовления химической аппаратуры, должны использоваться конструкционные материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1 -0,5 мм/ год; чаще применяются материалы стойкие (скорость коррозии 0,01 -трубного пучка теп-0,05 мм/год). Под скоростью коррозии металлов в 10-балльной шкале следует понимать проникновение коррозии в глубину металла, которая рассчитывается из данных потери массы после удаления продуктов коррозии. Выбор конструкционного материала, определяемый условиями эксплуатации

проектируемого теплообменного аппарата (температура и характер агрессивного воздействия среды и т.д.), выполняем так, чтобы при низкой стоимости и не дефицитности материала обеспечить эффективную технологию изготовления элемента (изделия). Благодаря широкому спектру свойств, определяемых составом и химико-термической обработкой, сталь - наиболее распространенный конструкционный материал. При выборе конструкционных материалов к ним предъявляются следующие требования:

а) достаточная общая химическая и коррозионная стойкость в агрессивной среде;

б) достаточная механическая прочность при заданных давлении и температуре технического процесса;

в) наилучшая способность материала свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварочных соединений и их коррозионной стойкости;

г) низкая стоимость материала и освоенность его промышленностью.

По рекомендации [2] для аммиака рекомендуется коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Проницаемость П = 0,10 мм/год. При работе – точечная коррозия.

Сталь 12Х18Н10Т – коррозионностойкая сталь аустенитного класса.

Модуль упругости Е=1,98×105
МПа.

Таблица 1.1 - Химический состав, % ( ГОСТ 5632-72)

С	Si	Mn	Cr	Ni	Ti	S	P	Cu
не более					не более
0,12	0,8	2,0	17¸19	9¸11	0,9¸1,1	0,02	0,03	0,3

Механические свойства при t = 20 o
С.

Предел текучести sи
= 225 ¸315 МПа.

Временный предел прочности sв
= 550¸650 МПа.

Относительное удлинение d= 46 ¸74 %.

Относительное изменение поперечного сечения y = 66¸80 %.

Ударная вязкость KCV = 215 ¸372 Дж /см2
.

Технологические свойства

Температура ковки: начала – 1200 0
С, конца – 850 0
С. Свари-ваемость – сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, ЭШС, КТС с последующей термообработкой.

Физические свойства

Модуль упругости Е = 1,98×105
МПа.

Плотность r = 7900 кг/м3
.

Теплопроводность l = 15 Вт/м×0
С.

Линейное расширение a = 16,6 ×10 -6
1/0
С.

Теплоёмкость с = 462 Дж/кг×К.

Назначение

Сварные сосуды и аппараты, работающие в разбавленных рас-творах азотной, фосфорной, уксусной кислот, растворах щелочей и солей, детали, работающие под давлением при t = 196 ¸600 0
С, а при наличии агрессивных сред до t =350 0
С.

Характеристика Ст3кп.

Вид поставок - сортовой прокат, в том числе фасонный по: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74. Лист толстый по ГОСТ 7350-77. Лист тонкий по ГОСТ 5582-75.

Назначение - для второстепенных и несущих элементов сварных и несварных конструкций, которые работают при температуре от -40 до +400 0
С.

Таблица 1.3 - Химический состав стали Ст3кп

С	Мn	Si	Cr	S	P	T	Cu	Ni
	Не больше			Не больше
0,14-0,22	0,05	0,05	До 0,3	0,050	0,040	0,2	0,30	0,3

Таблица 1.4 - Механические свойства стали Ст3кп

ГОСТ	Поставка	Разрез, мм	σ	σ	ψ	КСU		НВ, не больше
			МПа		%
			Не больше
7350-77	Листы гарячекатанные или холоднокатанные	Больше 2	---	530	20	---		---

Технологические свойства.

Температура начала ковки 1280 0
С, конца ковки 750 0
С. Разрез до 1000 мм охлаждается штабелями на воздухе или в песочной яме.

Свариваемость - без ограничений. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Обработка резаньем - в горячекатанном состоянии при НВ 124, σв
= 420 МПа, Кр.б.ст.
= 1,8, Кр.тв.ст.
= 1,6.

Не имеет склонности к отпускной хрупкости.

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

Тогда:

(μ/μсm
)0,25
=(0,85∙10-3
/0,82∙10-3
)0,25
=1,009

Было принято (μ/μсm
)0,25
=1. Разница ≈ 0,6 %. Расчет Кконд
закончен. Расчетная поверхность теплообменника определяется из основного уравнения теплопередачи [1]:

Fр
= (2.18)

Fр
=.

Выбираем в соответствии с ГОСТ 15120-79 теплообменник со следующими характеристиками:

Поверхность теплообмена – 93 м2
;

Диаметр кожуха – 600 мм;

Диаметр труб – 20х2 мм;

Число ходов по трубам – 2;

Число труб общее – 370 шт;

Число труб в одном ходу – 185 шт;

Длина труб – 4 м.

Определяем запас поверхности по формуле:

Δ= (2.19)

Поверхность выбранного теплообменника полностью удовлетворяет нормальным условиям протекания технологического процесса.

2.3 Конструктивные расчеты

По формуле [3]:

(2.20)

Определяем диаметры патрубков для рабочих сред при их параметрах (затраты, скорости и плотность) Скорости движения теплоносителей:

-для жидкостей: 0,1 — 0,5 м/с - при самотёке; 0,5— 2,5 м/с - в напорных трубопроводах; - для пара 15 - 40 м/с;

Диаметр патрубка для входа паров аммиака в аппарат (при плотности паров аммиака ρn
= 8,38 кг/м3
)

м;

Принимаем равным 100 мм.

Диаметр патрубка для выхода конденсата жидкого аммиака (при плотности конденсата аммиака ρa
= 586 кг/м3
)

м.

Принимаем равным 100 мм.

Диаметр патрубка для входа и выхода воды из аппарата

м.

Принимаем равным 125 мм.

2.4 Гидравлическое сопротивление аппарата

Проверяем условия выбора уравнение для расчета коэффициенту трение жидкости по стенке труб. Так как режим движения жидкости в трубках теплообменника есть переходной, (см. выше). Тогда коэффициент трения определяем по формуле [4]:

(2.21)

Для приблизительных расчетов можно принимать следующие значения абсолютной шероховатости, мм:

Трубы стеклянные и чистые цельнотянутые из латуни и меди – 0,0015-0,01; стальные новые – 0,06-0,1;

Стальные, которые было в использовании, с незначительной коррозией – 0,1-0,2.

Стальные и чугунные, загрязнённые – 0,2-2.

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений в аппарате:

∑ξм
=2ξ1
+2ξ2
+ξ3
(z-1), (2.22)

Для расчетов можно принимать такие приблизительные значения коэффициентов местного сопротивления:

Входная и выходная камеры – 1,5;

Поворот на 1800
между ходами и секциями – 2,5;

Вход в трубное пространство и выход из него – 1;

∑ξм
= 2·1,5+2·1+2,5·(4-1)=12,5

Определяем гидравлическое сопротивление движения жидкости в аппарате по формуле:

∆P= (2.23)

∆P=Па.

2.5
Выбор
вспомогательного оборудования

Выбор насоса подачи охлаждающей жидкости:

Определяем скорость движения жидкости в трубопроводе

(2.24)

м/с

Принимаем что трубопровод стальной коррозия незначительная.

∆ = 0,2·10-3 м, [3 стр.15]
– абсолютная шероховатость трубы.

Определяем критерий Рейнольда

(2.25)

где = 995 кг/м3
- плотность жидкости;

=0,85·10-3
Па с - динамический коэффициент вязкости.

- режим действий турбулентный.

Re =

L=; ; 10 (2.26)

560

625 < Re < 350000.

В трубопроводе имеет место смешанное трение и коэффициент терния

Рассматривают за формулой:

(2.27)

Определяем суму коэффициентов местных опоров для линии:

А - вход в трубу ξ = 0,5;

Б - прямоточные краны для d = 0,125 м; ξ = 0,46;

В - отводы 3 шт. ξ = 3·1,1 = 3,3;

Г - выход с трубы ξ = 1;

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

где D – внутренний диаметр обечайки.

Исполнительная толщина листа для обечайки:

s ≥ sр
+ с = 0,75 + 4 = 4,75 мм

Согласно ГОСТ 19903-90 с учетом прибавки с = 4 мм принимаем толщину листа:

S = 6 мм.

Проверяем условие применимости формул безмоментной теории:

(6-4)/600=0,0033,

что меньше 0,1 – условие применимости формул выполнено.

Допускаемое внутреннее давление для обечайки с s =6 мм определяется по формуле:

- в рабочих условиях

- в условиях гидравлических испытаний

3.3 Расчет толщины
крышки аппарата

Принимаем эллиптическое днище с высотой Н=0,25∙D, для которого расчетный параметр R=D=600 мм. Конструкция эллиптического днища представлена на рис. 3.2.

Рисунок 3.2 – Расчетная схема эллиптического днища корпуса

Расчетный параметр эллиптического днища определяется по формуле [2]:

(3.6)

Согласно ГОСТ 5681-57 с учетом прибавки с=4 мм принимаем толщину листа [5]:

s=6 мм.

Допускаемое внутреннее давление для эллиптической крышки с s =6 мм определяется по формуле [2]:

- в рабочих условиях

(3.7)

- в условиях гидравлических испытаний

(3.8)

Проверяем условия применимости формул [2]:

0,002≤==0,0033 ≤ 0,1 – условие выполнено; (3.9)

0,2≤== 0,25 ≤ 0,1 – условие выполнено. (3.10)

3.3 Расчёт фланцевого соединения, [2]

Фланец – стальной плоский приварной, форма привалочной поверхности – «выступ-впадина», изолированный.

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

Рисунок 3.3 – Расчетная схема фланцевого соединения

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета фланцевого соединения

№	Наименование параметра	Ед. измерения	Усл. обознач.	Значения
1	Условия эксплуатации:
	температура фланцев	°С	tф	50
	температура болтов	°С	tб	48
	внутреннее давление	МПа	р	1,25
	внешняя сила	МН	Р	0
2	Геометрические параметры фланца:	-
	внутренний диаметр	м	D	0,6
	внешний диаметр	м	Dф r />	0,72
	диаметр болтовой окружности	м	Dб	0,68
	толщина фланца	м	hф1	0,025
		hф1	0,023
	толщина стенки аппарата	м	S0	0,01
3	Параметры прокладки:
	внешний диаметр прокладки	м	Dп	0,643
	ширина прокладки	м	b	0,02
	толщина прокладки	м	h	0,002
	материал прокладки	-	-	поранит
	коэффициент	m	2,5
	минимальное давление	МПа	q	20
	допускаемое давление обжатия	МПа	[q]	130
	модуль продольной упругости	МПа	Еп	2000
4	Материал фланцев	-	-	12Х18Н10Т
	допускаемое напряжение при температуре t=20°C	МПа	=	154
	допускаемое напряжение при рабочей температуре t	МПа	=	142
	модуль продольной упругости при температуре t=20°C	МПа	=	200000
	модуль продольной упругости при температуре t	МПа	=	200000
	коэффициент линейного расширения при температуре t	К-1	=	0,0000126
5	Допускаемые напряжения для
	материала фланца в разрезе S0 :	МПа	=	600
6	Количество болтов	шт	zБ	20
	внешний диаметр резьбы болта	м	dб	0,02
	внутренний диаметр резьбы болта	м	d0	0,0173
	Материал болтов	-	-	ВСт3сп
	допускаемое напряжение при t=20°C	МПа		154
	допускаемое напряжение для материала болтов при температуре t	МПа		142
	модуль продольной упругости болта при температуре t	МПа		181000
	коэффициент линейного расширения материала болта при температуре t	К-1		0,0000126
7	Добавка к расчетным толщинам	м	с	0,002
8	Коэффициент прочности сварных швов	-	φ	0,9

Отношение большей толщины втулки к меньшей [2]

β =1.

Средний диаметр прокладки

Dсп
= Dп
– b = 0,643-0,02=0,623 мм. (3.11)

Эфективная ширина прокладки при b > 0,015 м:

bЕ
= bЕ
= 0,06 b0,5
= 0,06 · 0,020,5
= 0,0085 м (3.12)

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

М01ф
=0,5∙РБ1
(DБ
-Dc
.п
)=0,5∙0,439∙(0,68-0,623)=0,0125 МН·м. (3.53)

Приведенный изгибающий момент в диаметральном сечении фланца в рабочих условиях:

М02ф
=0,5∙[PБ2
(DБ
-Dc
.п
)+Qд
(Dc
.п
-D-SE
)]∙/, (3.54)

М02ф
=0,5∙[0,393∙(0,68-0,623)+0,305∙(0,623-0,6-0,01)]154/142=0,0143 МН·м.

Расчетный приведенный момент в диаметральном сечении фланца

М0ф
= max{0,0125 МН·м, 0,0143 МН·м}=0,0143 МН·м. (3.55)

Вспомогательная величина

ε =20∙S0
=20∙0,01=0,2 (3.56)

Расчетный диаметр при D ≥ ε и Ψ3Ф
>1

D* = D = 0,6 м. (3.57)

Максимальные напряжения в сечении S0
фланцев от действия изгибающего момента М0ф
:

(3.58)

(3.59)

Максимальное кольцевые напряжения в дисках фланцев от действия изгибающего момента М0ф
:

(3.60)

(3.61)

Кольцевые меридиональные напряжения во втулке фланцев от действия внутреннего давления:

(3.62) (3.63)

Эквивалентные напряжения в сечении So
:

(3.64)

(3.65)

Условия прочности:

, (3.66)

; (3.67)

484 МПа < (600∙0,9=540 МПа) – условие прочности выполнено;

507 МПа < (600∙0,9=540 МПа) – условие прочности выполнено.

Условие герметичности фланцевого соединения:

; (3.68)

, (3.69)

где =0,009 рад – допускаемый угол поворота фланца [14]

(3.70)

=0,00629 рад < =0,009 рад – условие герметичности выполнено.

=,

=0,00511 рад < =0,009 рад – условие герметичности выполнено.

Окончательно принимаем фланцы:

Фланец 4-600-10-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.2-90.

Фланец 5-600-10-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.2-90.

3.5 Расчет и выбор опоры

Определяем максимальные нагрузки.

Масса теплообменника согласно табл. 11.10,[4]:

mа
=3380 кг

Масса жидкости в теплообменнике при гидроиспытании (полное заполнение):

mж
=ρж
(2Vдн
+0,785∙D2
lц
), (3.71)

где Vдн
– объем эллиптического днища по ГОСТ 6533-78, м3
, Vдн
=0,0352 м3
[2];

lц
– длина цилиндрической обечайки, м;

ρж
– плотность жидкости кг/м3
, ρж
=1000 кг/м3
.

Mж
=1000∙(2∙0,0352+0,785∙0,62
∙6,5)=1907 кг

Общая масса испарителя с жидкостью

m= mа
+mж
= 3380+1907=5287 кг (3.72)

Переходим к весу:

G = m∙g= 5287∙9,81=51868 Н=0,0519 МН. (3.73)

Принимаем допущение о равномерном распределении нагрузки на две седловые опоры. Тогда поперечная сила над опорой и максимальный изгибающий момент в середине аппарата равны соответственно [2]:

Qmax
=0,5∙Gmax
=0,5∙0,0519=0,026 МН=26 кН. (3.74)

Горизонтальная сила (перпендикулярная к оси аппарата):

P1
=K18
∙Qmax
=0,24∙0,026=0,00623 MH, (3.75)

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

При горизонтальном расположении теплообменника 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 теплообменники 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 аппарата

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

Промывку теплообменников в зависимости от степени загряз­нения и гидравлического сопротивления, возникающего при про­мывке, производят по одному либо отдельными участками. Проще промывать одновременно все теплообменники; 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.

Для приобретения полной версии работы перейдите по
ссылке.

http://diplomrus.ru/raboti/29158

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.

Список литературы

1. Методические рекомендации и контрольные задания для самостоятельной работы по курсу «Процессы и оборудование химических производств». Часть 1 Теплообменные процессы и оборудование / Сост.: А.П. Врагов, Я.Э. Михайловский. – Сумы: Изд-во СумГУ,2002.-55с.

2. Лащинский А.А.,Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры: Справочник. Л.: Машиностроение, 1970.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков. Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.:Химия, 1991 – 496 с.

5. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учеб. пособие для студентов вузов, 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, Ленинград, отд-ние, 1982. – 384 с., ил.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1978. –728с.,ил.

7. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия,1973. –754с.

Приложение