ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТЕПЛООПМЕ ПИНКОВ из "Расчет и конструирование теплообменников" При проектировании теплообменников, состоящих из сотен или тысяч круглых, параллельно установленных труб, одной из важнейших задач является разработка коллектора. Обычно трубы вставляются в отверстия трубной решетки. Герметизация соединения труб с трубной решеткой осуществляется различными способами, описание которых приводится ниже [1—3]. [c.24] Вальцовка имеет несколько конусных роликов, расположенных вокруг центрального конусного шпинделя, конусность которого вдвое больше конусности роликов. Вальцовка, показанная на рис. 2.3, позволяет обеспечить равномерное расширение трубы по всей обрабатываемой длине. Шпиндель подается внутрь под действием осевого усилия и, распирая ролики, расширяет трубу. Иногда гнезда роликов в корпусе вальцовки располагаются под небольшим углом к оси шпинделя, вследствие чего при вращении вальцовки шпиндель втягивается внутрь трубы. Одно из достоинств этого процесса — реверсивность направления вращения, необходимая для снятия вальцовки с трубы. Корпус вальцовки может быть снабжен установочным кольцом на шарикоподшипнике для ограничения длины хода вальцовки в трубе. Вальцовки описанного типа изготавливаются промышленностью для труб с внутренним диаметром от 4 до 400 мм. Используя пневматическую вальцовку, один человек может развальцевать до 15 концов труб диаметром 18 жл в 1 мин. В настоящее время имеются специальные автоматические устройства для развальцовки, производительность которых достигает 120 труб в 1 ч. [c.24] Герметичность и прочность сцепления при развальцовке в значительной степени зависят от чистоты поверхности труб и отверстий в трубной решетке. Хотя в основном гладкая поверхность кажется предпочтительней, трубы из вязкого материала также хорошо развальцовываются и в грубо обработанных отверстиях. Прочность соединения труб, находяш,ихся под осевой нагрузкой, может быть увеличена нарезанием кольцевых канавок в отверстиях трубной решетки коллектора. Если трубы подвергаются растягивающим усилиям, прочность соединения может быть увеличена путем развальцовки труб дополнительным комплектом роликов, установленных под соответствующим углом. Достоинством развальцованных соединений является также снижение потерь от турбулентности на входе в трубу. [c.26] Другой недостаток сварных швов, представленных на рис. 2.4, а и б, — их подверженность щелевой коррозии. Это может вызвать серьезные повреждения парогенераторов, где в результате испарения растворенные соли оседают в трещинах с обратной стороны сварных швов, что вызывает интенсивную коррозию. Хлоридная коррозия теплообменников из нержавеющей стали является весьма сложной проблемой, так как она вызывает повреждения даже при концентрации ионов хлора менее 0,0001%. [c.27] Пайка твердым припоем нержавеющих сталей или других подобных сплавов обычно производится при температурах в пределах от 1090° до 1200° С с применением одного из при-1юев, содержащих никель, железо, хром, кремний и бор в среде сухого водорода. Этот припой, диффундируя в основной металл, дает прочность соединения, равную по существу прочности основного металла. Как видно из рис. 2.6, пайка твердым припоем позволяет получить высококачественное соединение, но сами припои отличаются хрупкостью. В местах соединений твердым припоем недопустимы никакие сварные операции, так как возникающие при сварке напряжения могут привести к образованию трещин в твердом припое. [c.28] Нелегированную углеродистую сталь можно паять твердым медным припоем в атмосфере сухого водорода при этом достигается высокопрочное и герметичное соединение. Медь, растекаясь, образует валиковый шов, обладающий хорошей пластичностью. К числу других высокотемпературных пластичных припоев относятся никель-марганцевые и золото-никелевые сплавы. [c.28] Сребренные трубы применяются для теплообменников в тех случаях, когда трудно выбрать оптимальный тип для заданных условий [5]. Различные виды оребренных труб представлены на рис. 2.7. Продольные ребра (рис. 2.7, а) можно запрессовывать или завальцовывать в канавки, полученные механической обработкой поверхности труб П-образные ребра привариваются точечной сваркой внахлестку, как показано на рис. 2.7, б я в, или изготавливаются заодно с трубами методом экструзии. Трубы со спиральными ребрами, имеющими большой шаг, можно получать посредством закручивания труб с прямыми продольными ребрами. Спиральные ребра с маленьким шагом изготавливаются высадкой металла на трубообжимных станках (см. рис. 2.7, г), механической обработкой толстостенных труб или спиральной навивкой (с помощью специальной машины) узкой полосы вдоль трубы в положении на ребро , как 1юказано на рис. 2.7, д. При точечной сварке внахлестку для облегчения соединения ребра с трубой у основания ребер могут быть сделаны втулки (см. )ис. 2.7, е). [c.29] Для охлаждения масла в самолетах предложена оригинальная конструкция, в которой использованы изготовленные ударным прессованием медные или алюминиевые трубы с концами, развальцованными в виде шестигранника. Трубы жестко закрепляются в специальном приспособлении, которое погружается в ванну для пайки концов твердым или мягким припоем. Таким образом, создается компактный блок, у которого с воздушной стороны развита поверхность свободного течения. [c.33] На рис. 2.15 изображен другой тип развитой поверхности рекуператора, используемого при производстве жидкого кислорода. В этом рекуператоре применен принцип противотока жидкостей в то время как один поток проходит через промежуточные кольцевые каналы, другой — в противоположном направ-. 1ении — через внутреп1ше и наружные каналы. [c.33] На многих иллюстрациях, помещенных в гл. 1, в частнос1и на рис. 1.о и 1.5, представлены сложные конфигурации системы труб, часто применяемых в теплообменниках. Операция по гнутью труб определяет стоимость изготовления теплообменников. Гнутье труб обычно производится в холодном состоянии при этом металл на внутренней стороне изгибаемого изделия испытывает напряжение сжатия, а снаружи он подвергается растягивающим усилиям. Если пластическая деформация металла не должна превышать 25%, минимально допустимый радиус изгиба должен быть равен двум диаметрам. Материал трубы, термическая и механическая обработка и отношение толщины стенки к диаметру в совокупности оказывают существенное влияние на величину минимального радиуса изгиба. [c.34] Дистанционирование длинных труб в больших теплообменниках представляет серьезную проблему. Для высокотемпературных установок следует избегать жесткого соединения между собой труб, не имеющих изгибов, учитывая их относительную тепловую деформацию. В результате приварки к трубе распорной лапы в зоне сварного шва образуется наряду с зоной концентрации напряжений также пояс, зернистая структура которого резко отличается от основной массы материала трубы, что может вызвать коррозию при любых условиях эксплуатации. [c.36] В трубчатых теплообменниках широко применяются перегородки, подобные тем, которые используются в кожухотрубных теплообменниках (см. рис. 2.2) [9]. Они имеют двоякое назначение дистанционирование труб и регулирование направления потока. Подобные перегородки с успехом применяются для разделения труб в кожухотрубных теплообменниках с жидким теплоносителем. Вибрация труб в большинстве случаев не вызывает осложнений, поскольку относительно тяжелые и вязкие жидкости обеспечивают демпфирование колебаний. Однако в установках, где газы проходят в межтрубном пространстве по перекрестноточной схеме с большой скоростью, вибрация труб, аналогичная колебаниям проволоки на ветру, вызываемым вихрями Кармана, может привести к отрыву труб. Все это является причиной износа и повреждения поверхности труб на многих агрегатах, что может привести к образованию отверстий в стенках трубы. Указанная проблема подробнее разобрана в гл. 7. [c.36] Вернуться к основной статье