Расчет рекуперативного теплообменного аппарата типа «труба в трубе»

 

 

 

 

 

12. Расчет резьбового соединения(шпильки) соединяющего фланцы.

     В качестве резьбового соединения используют шпильки, т.к. при использовании болтов при их закручивании возникают большие скручивающие напряжения со стороны головки болта. Учтем, что нагрузкой, действующей на фланец, является давление воды во внутренней трубе. Наибольшая температура в этой трубе – 150 ^ОС, соответствующее ей давление Р₁ = 6,00·10⁵ Па.

 

Сила, передаваемая шпильками на прокладку                   

                                                          

где D_cp – средний диаметр между внутренним и наружным диаметрами внутренней трубы

D_cp = 0,5·(D_нар + D_вн) = 0,5·(0,060 + 0,056) = 0,058 м

b' – условная ширина прокладки, учитывающая действительную поверхность соприкосновения ее с уплотнительной поверхностью фланцев. Для расчетов b’ = 0,5·b₀ (b₀ – действительная ширина прокладки). Для дальнейших расчетов примем b₀ = 0,002 м.

q_п – необходимое удельное давление на прокладку. Значения этого параметра для различных типов прокладок приведены в таблице 5 [2].

Таблица 6 – Необходимое предварительное удельное давление (q_п)

   и коэффициент удельного давления (m) для различных типов прокладок.

Материал прокладки	Необходимое предварительное удельное давление qп·105, Н/м2	Коэффициент удельного давления, m
Твердый резиновый лист	50	0,75
Твердая резина, прошитая тканью	70	1
Паранит	150	2,0
Прессованный асбест	315	2,5
Мягкий алюминий	700	4,0
Мягкая медь, морская латунь	1000	4,75
Малоуглеродистая сталь	1250	5,5
Сталь 1Х13 или ЭЧ 496	1500	6,0

 

Для расчетов условимся, что в теплообменном  аппарате используем прокладки из твердого резинового листа.

Тогда

                   Н

 

Сила от внутреннего давления, действующая на шпильку:

 

      Н

 

Сила, создающая герметичность  в прокладке:

                            Н

 

где m - коэффициент удельного давления (см. таблицу 5)

Задаемся произвольным, теоретически возможным числом шпилек N = 5.

Тогда нагрузка на одну шпильку

 

                        Н

 

Зная значение нагрузки, можем найти  диаметр шпильки

 

                                     

 

где σ_max – предельно допустимое напряжение на шпильки. Оно выбирается по пределу текучести материала шпильки с коэффициентом запаса прочности n = 1,3 – 1,4: . Для дальнейших расчетов условимся, что материал шпильки – сталь типа Ст. 3. Предел текучести стали Ст. 3 σ_max = 192·10⁶ Н/м² (ГОСТ 1759.4 - 87). Исходя из этого, предельно допустимое напряжение на шпильки:

C – поправка на коррозию; С = 1 – 3 мм. Примем С = 3 мм.

 

 Н/м²

 

Рассчитаем диаметр одной шпильки

 

 м

Примем d = 5 мм, т.е. для крепления фланцевых соединений используем шпильки с     резьбой М5.

Для проверки числа шпилек, найдем отношение силы, передаваемой шпильками  на прокладку к нагрузке на одну шпильку

Принимая во внимание оба расчета числа шпилек, для того, чтобы шпилечное соединение обеспечивало необходимую прочность, выбираем число шпилек равным 6.

 

13. Список использованных источников.

 

 

1. Теплотехника: Учебник для вузов/В.Н. Луканин, Г.М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – 2-е изд., М.; Высш. шк., 2000. – 671 Лыков А.В. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е издание перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 480 с.
2. Антикайн П.А., Аронович М.С., Бакластов А.М. Рекуперативные теплообменные аппараты. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.- 230 с.
3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоатомиздат, 1981.  – 356 с.
4. Кунтыш В.Б., Кузнецов Н.М. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт=Петербург. отд-ние, 1992. – 280 с.: ил.
5. Бажан П.И. Справочник по теплообменным аппаратам/ П.И. Бажан, Г.С. Каневец, В.М. Селиверстов,- М.: Машиностроение, 1989.- 368 с.
6. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для вузов/ А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, О.Л. Данилов и др.; Под ред. А.М. Бакластова. – М.: Энергоатомиздат, 1986.  – 328 с.

 

 

 

 

 

 

 

24