Учебно-методический комплекс по предмету обсуждена на заседании кафедры «Химическая технология»

Теплообменные трубы и трубные решетки. Теплообменные трубы кожухотрубчатых стальных аппаратов - это серийно вы­пускаемые промышленностью трубы из углеродистых, корро­зионно-стойких сталей и латуни. Диаметр теплообменных труб значительно влияет на скорость теплоносителя, коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве и габариты аппарата; чем меньше диаметр труб, тем большее их число можно разместить в кожухе данного диаметра. Однако трубы малого диаметра бы­стрее засоряются при работе с загрязненными теплоносителями, определенные сложности возникают при механической очистке и закреплении таких труб развальцовкой. В связи с этим наиболее употребительны стальные трубы с наружным диаметром 20 и 25 мм. Трубы диаметром 38 и 57 мм применяют при работе с за­грязненными или вязкими жидкостями.
С увеличением длины труб и уменьшением диаметра аппарата его стоимость снижается. Наиболее дешевый теплообменный аппарат при длине труб 5-7 м.
Трубные решетки кожухотрубчатых теплообменников изго­товляют из цельных стальных листов или поковок. Для аппаратов большого диаметра используют сварные трубные решетки. В этом случае сварные швы не должны пересекаться, а расстояние от кромки сварного шва до отверстий должно быть не менее 0,8 диаметра отверстия.
Для тепло­обменников типов Н и К трубы размещают в трубных решетках по вершинам равносторонних треугольников, а для теплообменников типов П, У и ПК - по вершинам квадратов или равносторонних треугольников. При размеще­нии труб диаметром d_т по вершинам равносторонних треугольни­ков обеспечивается более компактное расположение труб в труб­ной решетке, чем при размещении их по вершинам квадратов при одинаковом шаге t. Однако последняя схема имеет важное экс­плуатационное преимущество: она позволяет очищать трубы снаружи механическим способом, поскольку между трубами образуются сквозные ряды. При размещении по вершинам тре­угольников такие ряды можно получить, только увеличив шаг t. По окружностям трубы располагают лишь в кисло­родной аппаратуре.
Шаг отверстий для труб в решетке выбирают с учетом до­статочной прочности участка шириной для стальных кожухотрубчатых аппаратов шаг принимают по следующим дан­ным:
d_т, мм 16 20 25 38 57
t', мм 21 26 32 48 70
Трубы соединяют с трубной решеткой стальных аппаратов развальцовкой, сваркой, раз­вальцовкой со сваркой. Пайку и заливку металлом концов труб в решетках применяют при изготовле­нии теплообменников из меди и ее сплавов, а склеивание - при изготовлении аппаратов из полимерных материалов.
Наиболее распространенный способ крепления труб в ре­шетке - развальцовка. Трубы вставляют в отверстия решетки с некоторым зазором, а затем обкатывают изнутри специальным инструментом, снабженным роликами (вальцовкой). При этом в стенках трубы создаются остаточные пластические деформации, а в трубной решетке - упругие деформации, благодаря чему материал решетки после развальцовки плотно сжимает концы труб. Однако при этом материал труб подвергается наклепу (металл упрочняется с частичной потерей пластичности), что может привести к растрескиванию труб. С уменьшением началь­ного зазора между трубой и отверстием в решетке наклеп умень­шается, поэтому обычно принимают зазор 0,25мм. Кроме этого для обеспечения качественной развальцовки и возможности замены труб необходимо, чтобы твердость материала трубной решетки превышала твердость материала труб.