Руководящий документ РД 26-02-84-89 Методы расчета на прочность специальных конструкций кожухотрубчатых теплообменных аппаратов и аппаратов типа "труба в трубе".

Руководящий документ РД 26-02-84-89 Методы расчета на прочность специальных конструкций кожухотрубчатых теплообменных аппаратов и аппаратов типа "труба в трубе".

РД 26-02-84-89

Группа Г02

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Методы расчета на прочность специальных конструкций

кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

и аппаратов типа "труба в трубе"

Дата введения 1990-01-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН ВНИИнефтемашем

Исполнители:

Г.В.Мамонтов, канд. техн. наук; В.П.Мишин, канд. техн. наук.; А.Г.Вихман, канд. техн. наук; А.М.Бубакин; С.И.Зусмановская, канд. техн. наук; Т.В.Булчинская; Б.С.Вольфсон (ответственный исполнитель); В.А.Волошина.

2. УТВЕРЖДЕН ВНИИнефтемашем

3. ВВОДИТСЯ ВПЕРВЫЕ

4. Ссылочные нормативно-технические документы


Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения
ГОСТ 14249-80*	Вводная часть; 1.3.2; 2.1.1; 2.1.2; 2.2.1; 2.2.2.
ОСТ 26-291-87*	Вводная часть.
РД 26-14-88	1; 1.2.2; 1.2.3; 1.2.4.

Настоящий руководящий документ устанавливает нормы и методы расчета на прочность элементов теплообменных аппаратов с двойными трубными решетками и аппаратов типа "труба в трубе" разборной и неразборной конструкций.

Руководящий документ распространяется на оборудование, работающее при статических, повторно-статических и малоцикловых нагрузках и соответствующее требованиям ОСТ 26-291-87 и ГОСТ 14249-80.

1. Расчет на прочность элементов теплообменных аппаратов с двойными трубными решетками

Расчетные схемы сдвоенных трубных решеток приведены на черт.1.

а)

;

б)

;

в)

;

г)

Рис.1

Принятые толщины трубных решеток должны отвечать требованиям пп.1.1 и 1.2 РД 26-14-88.

Величины

определяются в соответствии с РД 26-14-88.

1.1. Вспомогательные величины.

1.1.1. Безразмерные параметры:

(1)

(2)

(3)

1.1.2. Приведенное допускаемое напряжение сдвига:

, МПа

(4)

Коэффициенты

определяются по черт.2 в зависимости от

;

Рис.2

1.1.3. Относительная характеристика прочности на сдвиг:

(5)

1.1.4. Приведенный модуль сдвига:

, МПа

(6)

1.1.5. Приведенная жесткость сдвоенной решетки:

, Н· мм (кгс· см) (7)

1.2. Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками, компенсатором или расширителем на кожухе.

1.2.1. Условие применения расчетных формул:

(8)

1.2.2. Расчет беструбных зон каждой из пластин сдвоенной трубной решетки производится по п.1.4 РД 26-14-88.

1.2.3. Расчет усилий в элементах теплообменных аппаратов производится в соответствии с п.2.2 РД 26-14-88. При этом коэффициент системы решетка-трубы

следует определять по формуле:

(9)

вместо формул п. 2.2.2.1. РД 26-14-88.

1.2.4. Расчет на прочность пластин решетки, кожуха и труб производится по п.п.2.2.4, 2.2.5, 2.2.6 и 2.2.7 РД 26-14-88. При этом расчетное напряжение в трубных решетках следует определять по формулам:

Напряжение в трубной решетке в месте соединения с кожухом:

- изгибные:

, МПа

(10)

- касательные:

, МПа

(11)

Напряжение в перфорированной части трубной решетки:

- изгибные:

, МПа

(12)

- касательные:

, МПа

(13)

вместо формул (40)

(43) п.2.2.4.1 РД 26-14-88.

1.2.5. Дополнительно проводится проверка прочности участков труб между решетками:

.* (14)

1.3. Теплообменные аппараты с

-образными трубами.

1.3.1. Толщина трубной решетки в зоне перфорации определяется по формуле:

, мм (см), (15)

где:

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

Коэффициенты

определяются по графику черт.3, в зависимости от

. Остальные коэффициенты - по таблице.

Рис.3


Расчетная схема	При определении коэффициента		При определении коэффициента

Рис.1а		1
Рис.1б			при при	Меньшее из: и
Рис.1в				Меньшее из: и
Рис.1г				Меньшее из: и

1.3.2. Толщина фланцевой части решетки по черт.1в должна быть дополнительно проверена по п.4.3.4. ГОСТ 14249-80.

Рис.4

Рис.5

2. Расчет на прочность элементов теплообменных аппаратов типа "труба в трубе"

Схемы аппаратов и их узлов приведены на черт.6-9.

Теплообменники "труба в трубе" разборные многопоточные с гладкими теплообменными трубами

1 - камера распределительная первая; 2 - камера распределительная вторая;

3 - решетка теплообменных труб; 4 - решетка кожуховых труб; 5 - опора; 6 - труба кожуховая;

7 - труба теплообменная; 8 - камера поворотная; 9 - отвод к нижнему аппарату

Черт.6

Примечание: На чертеже изображен теплообменник с приварными отводами на теплообменных трубах.

I исполнение элементов теплообменников "труба в трубе" неразборных однопоточных малогабаритных

(с приварными двойниками)

1 - труба теплообменная; 2 - труба кожуховая; 3 - тройник специальный; 4 - отвод

Примечание: варианты взаимного расположения патрубков А и Б обусловливаются компоновкой элементов.

Черт.7

II исполнение элементов теплообменников "труба в трубе" неразборных однопоточных

(со съемными двойниками)

1 - труба теплообменная; 2 - труба кожуховая; 3 - тройник специальный; 4 - фланец; 5*- отвод

Примечание: варианты взаимного расположения патрубков А и Б обусловливаются компоновкой элементов.

Черт.8

Теплообменники "труба в трубе" однопоточные разборные

1 - труба теплообменная; 2 - труба кожуховая; 3 - опора; 4 - решетка кожуховых труб; 5 - камера; 6, 7 - фланцы;

8 - фланец стандартный

Черт.9

2.1. Расчет решеток.

2.1.1. Решетки теплообменных труб разборных многопоточных аппаратов (черт.6) следует рассчитывать по ГОСТ 14249-80 как плоские крышки, ослабленные отверстиями, приварные или зажатые фланцами.

2.1.2. Толщина решеток кожуховых труб разборных однопоточных (черт.9) и многопоточных аппаратов в зоне перфорации (черт.6) определяется по формуле:

, (21)

где:

(22)

(23)

(24)

Для разборных однопоточных аппаратов (черт.9) -

1,56.

Для разборных многопоточных аппаратов (черт.6) -

1,0.

Толщины решеток кожуховых труб в месте уплотнения и по краю определяются по ГОСТ 14249-89, как для плоских круглых крышек с дополнительным краевым моментом.

2.2. Расчет труб и отводов

2.2.1. Теплообменные трубы следует рассчитывать на действие внутреннего (

) и наружного (

) давлений по ГОСТ 14249-89.

2.2.2. Кожуховые трубы следует рассчитывать на действие внутреннего давления (

) по ГОСТ 14249-89.

2.2.3. Толщины отводов теплообменных и кожуховых труб при расчете на внутреннее давление должны отвечать условиям:

, (25)

где:

(26)

- торовый коэффициент для внешней, внутренней и нейтральной стороны отвода.

; (27)

; (28)

1 (29)

- коэффициенты формы

(30)

(31)

(32)

где:

(33)

(34)

Для отводов из углеродистых низколегированных и аустенитных сталей, расчетная температура стенок которых не превышает соответственно маркам сталей 350, 400 и 450 °С

0,12;

0,4.

В случае, если расчетная температура отводов из углеродистых, низколегированных и аустенитных сталей превышает соответственно маркам 400, 450 и 525 °С

0,4;

0,015.

Для промежуточных значений расчетных температур коэффициент

определяется линейным интерполированием.

Номинальную толщину стенки отвода следует принимать наибольшей из значений, полученных для трех участков.

2.4. Толщина отвода, работающего под наружным давлением, должна быть не менее толщины прямой трубы.

Термины, используемые в руководящем документе, и их условные обозначения*


Термин	Условное обозначение
Расчетная площадь перфорированной зоны, мм (см )
Овальность отвода, %	а
Расстояние от оси кожуха до оси наиболее удаленной трубы, мм (см)	а1
Расчетная прибавка для материалов труб и решеток, мм (см)	С, Ст
Диаметр болтовой окружности, мм (см)	Дб
Средний диаметр прокладки, мм (см)	Дсп
Приведенная жесткость сдвоенной решетки, Н·мм (кгс·см)	Др
Наружный диаметр трубы или отвода, мм (см)
Наружный диаметр трубы кожухотрубчатого аппарата, мм (см)
Диаметр отверстия в решетке, мм (см)
Модуль упругости материала решетки, МПа (кгс/см )
Модуль упругости материала труб, МПа (кгс/см )
Коэффициенты	, , ....., , , .....
Приведенный модуль сдвига, МПа (кгс/см )
Толщина фланцевой части решетки, мм (см)
Количество труб
Коэффициенты	,
Торовый коэффициент ( =1, 2, 3)*
Коэффициент
Модуль упругости основания (системы труб)
Коэффициенты	К1, К11, К21, К22
Расчетный периметр перфорированной зоны, мм (см)
Изгибающие моменты в трубной решетке,	,
Относительная характеристика беструбного края
Безразмерные коэффициенты	,
Расчетное давление, МПа (кгс/см )
Приведенное давление, МПа (кгс/см )
Давление в кожуховых трубах, МПа (кгс/см )
Давление в трубном пространстве и в продуктовых трубах, MПа (кгс/см )
Расчетное давление в аппарате c V-образными трубами, МПа (кгс/см )
Суммарные усилия в шпильках в условиях затяжки и в рабочих условиях соответственно, Н (кгс)	,
Перерезывающие силы в трубной решетке,	,
Коэффициент, используемый при расчете отводов
Радиус гиба отвода, мм (см)
Усилие в шпильках в конструкции, Н (кгс)
Толщина отвода на внешней ( 1), внутренней ( 2) и нейтральной сторонах ( 3), мм (см)
Толщина проставки, мм (см)
Расчетная толщина отвода, мм (см)
Толщина стенки трубы, мм (см)
Толщина трубной решетки, мм (см)
Толщина кожуха, мм (см)
Перепад температур между пластинами решетки, °С
Коэффициент формы отводов
Безразмерные коэффициенты	,
Коэффициент нагружения при расчете отводов
Коэффициент линейного расширения материала решетки, 1/°С
Коэффициент системы решетка-труба, 1/мм (1/см)
Безразмерные параметры, используемые при расчете трубных решеток	, , , , , , , , , , ,
Приведенное допускаемое напряжение сдвига, МПа
Расчетные напряжения в решетке, MПа	,
Допускаемое напряжение для отводов, МПа
Допускаемые напряжения для решеток и труб соответственно, МПа (кгс/см )	, ,
Коэффициент снижения жесткости решетки
Коэффициент ослабления решетки
Расстояние между пластинами сдвоенной трубной решетки, мм (см)