Чертеж теплообменника

Чертеж теплообменника

Теплообменники используются как самостоятельные аппараты, так и в качестве составных частей аппаратов химических производств:  выпарных аппаратов ректификационных колонн , печей кипящего псевдоожиженного слоя ,  абсорбционных колонн

Конструктивные различия  аппаратов детально показаны на чертежах теплообменников в  Склад чертежей

Они имеют различное назначение, отсюда их технологические названия – холодильники, конденсаторы, испарители, дефлегматоры, реакционные трубчатки и т.д. В зависимости от условий различают следующие случаи теплообмена: между жидкостью и жидкостью; между газом и газом; между жидкостью и газом, с изменением агрегатного состояния одного или обоих теплоносителей, а так же с одновременным проведением химической реакции.
Теплообменники работают с самыми различными средами, в том числе с корродирующими, ядовитыми и загрязненными продуктами, при температурах до 1000 0С и давлениях 200-300 н/мм2(2-3 тыс. ат.).
Большинство теплообменных аппаратов в химической промышленности работает при сравнительно невысоких давлениях – до 1,0-1,6 н/мм2(10-16 ати). Условия теплообмена в значительной степени определяют конструкцию аппаратов. В качестве характеристик, определяющих конструктивное совершенство теплообменника, следует отметить удельный расход металла ( в килограммах на 1 м2 теплообменной поверхности), теплообменную поверхность, размещаемую в единице объёма аппарата ( в квадратных метрах на 1 м3), удобство очистки аппарата и простоту его изготовления. При выборе конструкции теплообменника и решении вопроса о том, какой теплоагент в какую полость направить, руководствуются следующими основными соображениями:
1) при высоком давлении теплоносителей применяют, как правило, трубчатые теплообменники; теплоноситель с более высоким давлением направляют по трубам, так как они имеют малый диаметр и могут выдержать большое давление;
корродирующий теплоноситель в трубчатых теплообменниках также целесообразно направлять по трубам;
2) загрязненные или дающие отложения теплоносители необходимо направлять с той стороны поверхности теплообмена, где возможно производить очистку. В змеевиковых теплообменниках, например, более доступна для очистки наружная поверхность труб, в кожухотрубных – трубное пространство;
3) при выборе направления движения теплоносителей необходимо учитывать условия теплообмена. Например, при конденсации паров скорость теплоносителя не имеет существенного значения, для улучшения теплообмена в данном случае необходимо обеспечить хороший отвод конденсата от теплообменных поверхностей;
4) при наличии жидкостей и газов, не меняющих своего агрегатного состояния, коэффициент теплоотдачи существенно зависит от скорости теплоагента, поэтому в данном случае необходимо максимально увеличивать скорости движения продуктов в теплообменнике. Увеличение скорости достигается за счет сужения сечения потока. Повышения скорости продуктов в теплообменниках ограничивается ростом гидравлических сопротивлений, которые, как, известно, пропорциональны квадрату скорости.
В теплообменниках необходимо по возможности обеспечить противоточное движение теплоносителей. При изменении агрегатного состояния одного из них взаимное направление не имеет существенного значения. Желательно, чтобы направление движения теплоагентов совпадало с направлением естественной циркуляции. Охлаждающую воду в случае свободного слива её из теплообменника подают через нижний штуцер, чтобы всё сечение аппарата было заполнено. Таким образом, при выборе конструкции теплообменника и направления движения теплоносителей
учитывают разнообразные и часто противоречивые условия. В
каждом отдельном случае выбирают оптимальный вариант.
Теплообменники как аппараты массового применения в значительной степени нормализованы, поэтому задача сводится обычно к выбору их по действующим ГОСТам, каталогам или нормалям. Нестандартные теплообменные аппараты конструируют сравнительно редко.
Обоснование выбора конструкционных материалов.

Основной материал, использованный при изготовлении теплообменника - корозионностойкая сталь 10Х17Н13М2Т (ГОСТ 7350-77). Выбор материала обоснован тем, что обычная сталь разрушалась бы под действием оборотной воды поступающей в трубное пространство и под действием конденсирующейся в
межтрубном пространстве влаги. Из этой стали, изготовлены корпус теплообменника, трубные решетки, трубки, крышки, фланцы. Также для изготовления гаек, шпилек, применяются корозионно-стойкая сталь 37Х12Н8Г8МФБ по ГОСТ 5632-72. Втулки изготовлены из стали 20 по ГОСТ 8732-78, эта сталь применяется для изготовления деталей работающих при средних температурах. Скорость коррозии составляет 0,1 мм/год.
Порядок монтажа оборудования.

Монтаж теплообменного аппарата должен осуществляться в соответствии с проектом производства работ, разработанным специальной проектной организацией.
 Теплообменник доставляется заводом – изготовителем к месту монтажа, как правило, в собранном виде. Перед монтажом теплообменный аппарат должен быть проверен на герметичность в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением” и ОСТ 25-291-94. В случае обнаружения течи дефектные места исправляются силами ремонтных служб потребителя или вызываются представители предприятия-изготовителя в соответствии с действующими правилами и проводятся повторные испытания. В процессе монтажа выявляются и устраняются возможные дефекты конструкции и изготовления аппаратуры. Одновременно осуществляется наладка работы деталей и механизмов в целях подготовки аппарата к эксплуатации.
    Сборочные работы на монтаже заключатся в установке теплообменного аппарата на фундамент, установке и присоединение вспомогательного оборудования, присоединение трубопроводов, деталей узлов поступления и отвода продукта.
 Перед монтажом необходимо:
 1)Распаковывать все транспортные укладки и ящики с деталями.
 2)Проверить комплектность аппаратов по комплектовочным ведомостям и упаковочным листам.
 3) Расконсервировать (при необходимости) и осмотреть все

 сборочные единицы и детали, убедиться в отсутствии вмятин, поломок, трещин.
 4)Проверить соответствие прокладок условиям эксплуатации.
 5) Проверить наличие у штуцеров заглушек с прокладками, которыми они должны быть закрыты во избежание попадания в аппарат атмосферных осадков, грязи.
 Технологию расконсервации теплообменника определяет владелец аппаратов.
 Проектом производства монтажных работ предусматривается обычно следующая последовательность операции сборки: установка корпуса аппарата на фундамент, (установка на предварительно подготовленные площадки, как можно ближе к насосу с доведением до минимальных потерь давления).установка обслуживающих площадок и лестниц, установка элементов, находящихся внутри аппарата, установка крышек аппарата, подгонка и присоединение всех трубопроводов установка арматуры и контрольно измерительных приборов, герметизация мест соединения аппарата (крышек, люков, фланцев), присоединение вспомогательных механизмов и устройств, установка ограждений, испытание аппарата на герметичность и сдача инспектору ГГТН, обкатка в течение одной смены, пробная эксплуатация установки, проведение теплоизоляционных работ, сдача установки в эксплуатацию.
Теплообменные аппараты должны устанавливаться на металлических или бетонных площадках. Выверка положения аппарата в пространстве должна производиться при помощи регулировочных винтов. До окончательной затяжки гаек фундаментальных болтов не разрешается проводить работы, которые могут вызвать смещение аппарата
Аппараты теплообмена подлежат теплоизоляции из условий теплопотерь, требований технике безопасности, предотвращения конденсации влаги и т.п. Толщина и тип теплоизоляции должны приниматься согласно требованиям технической документации проектной
 организации, осуществляющей привязку аппарата. Теплоизоляция должна выполняться специализированной организацией в соответствии с утверждением проектном работ по теплоизоляции после завершения гидравлических и др. испытаний аппарата.

3.2 Средства монтажа и ремонта.

    Технология монтажа оборудования предусматривает выбор соответствующих механизмов, приспособлений и инструментов, обеспечивающих наиболее рациональные способы монтажа при наименьшей затрате сил и средств.
    Выбор технических средств монтажа должен быть обоснован, необходимо учитывать их стоимость. Без особой нужды использовать уникальные средства механизации не следует, помня о необходимости всемерного снижения стоимости монтажа.
    При ремонте теплообменника широко применяются следующие приспособления и инструменты:
а) стропы и грузозахватные устройства;
б) лебедки;
в) мерительный инструмент;
г) набор слесарного инструмента;
д) динамометрический ключ;
е) переносная лампа.
      3.5.1 Подготовка к ремонту: Теплообменники, подлежащие ремонту, должны быть тщательно очищены от загрязнений. Перед ремонтом необходимо осмотреть аппарат для выявления трещин, течки, остаточных деформаций. Аппараты должны быть укомплектованы составными элементами, предусмотренными конструкторской документацией (паспортом). Допускается сдача в ремонт аппаратов без некоторых составных элементов при условии их дальнейшего доукомплектовании. Подготовительные работы к ремонту включают: осмотр и чистку аппарата; составление дефектной ведомости; подготовку ремонтных площадок, заготовку необходимых материалов, деталей, инструментов, механизмов и приспособлений. Необходимо предусмотреть освещение и вентиляцию в местах ремонтных работ, сварочный пост, подвод кислорода, воды, ацетилена, сжатого воздуха, а также ограждения и подъёмные механизмы.
    Трубы теплообменников, загрязненные отложениями, очищают шариками, ершиками, сверлами, щетками, скребками. Операции очистки механизируют, используя пневмо- и электроинструменты.
    3.5.2 Теплообменник необходимо ремонтировать по технологии, разработанной до начала работ на основании дефектной ведомости. Сварные швы деталей, как правило, обрабатывают механическим способом. Допускается применение воздушно-дуговой или плазменной резки с последующей обработкой поверхности абразивный инструментом до глубины 1,0-1,5 мм. Место сварки и наплавки обрабатывают механическим способом заподлицо с поверхностями основного металла. Шероховатость поверхности после обработки должна быть не более Rz20.
Швы подготавливать под сварку и выполняют в соответствии с техническими условиями. Сварные швы должны быть только стыковыми. Соединения в тавр допускаются для приварки плоских днищ, фланцев, трубных решетках, штуцеров.
    В стыковых сварных соединений элементов теплообменников с различной толщиной стенок должен быть обеспечен плавный переход от одного элемента к другому путем постепенного уменьшения толщины кромки более толстостенного элемента. Угол наклона поверхности перехода не должен превышать 15°.
    При устранении трещин в сварных швах необходимо точно определить их границы и засверлить сверлом диаметром 2-3 мм, после чего дефектный участок удалить. При сквозной трещине для последующей заварки оставляют слой металла толщиной 2-2,5 мм. Границы трещины фиксируют несколькими сквозными отверстиями. Исправление дефектов подчеканкой запрещено.
    При ремонте выпучин дефектное место удаляют полностью и вваривают латку встык. Вмятины исправляют, как правило, механическим способом с подогревом дефектного места. Дефекты в виде раковин удаляют механическим способом или воздушно-дуговой резкой, а затем заваривают.
    Развальцовочные соединения трубы с трубной решеткой ремонтируют доразвальцовкой. Данные соединения заваривают также аргонодуговой сваркой или электродуговой сваркой.
    Дефектные места корпусов теплообменников, подверженных коррозии и эрозии стенок, а также отслоению плакирующего слоя, ремонтируют наплавкой, если:
   а) Сумма площадей дефектных участков не превышает 20% площади рабочей поверхности корпуса.
  б) Площадь одного дефектного участка составляет не более 500 см2.
  в) Глубина дефекта не превышает 30% фактической толщины стенки корпуса.
  г) Расстояние между подготовленными к наплавке участками составляет не менее трехкратной фактической толщины стенки корпуса, но не более 100 мм.
  д) Отсутствует склонность металла корпуса к коррозионному растрескиванию под напряжением.
    При невыполнении этих условий дефектный участок вырезают и на его место вваривают латку.
    В корпусах, подвергаемых термообработке, трещины, устраняют после соответствующей подготовки заваркой с термообработкой. Дефекты корпусов (гофры, вмятины, выпучины, гнездообразные трещины) кроме вышеуказанных допустимых пределов устраняют, заменяя лист, обечайку, днище, или устанавливая латки.
    Размеры латки формируют по контуру радиусом на 10% меньшим, чем радиус корпуса, и обваривают встык заподлицо с основным металлом. Углы латки должны быть скруглены

радиусом 50 мм.
Штуцера заменяют при наличии следующих дефектов: трещины всех видов и направлений, коррозионные разрушения, расслоение металла.
    Если после удаления дефектного штуцера отверстие в корпусе получилось овальной формы или его диаметр превышает допустимый, разрешается проводить местную наплавку кромки отверстия или наплавку на наружную поверхность штуцера, для чего следует соблюдать следующие правила:
а) В зависимости от толщины стенки, материала корпуса и штуцера надо определить необходимость проведения предварительного и сопутствующего подогрева, а также последующей термообработки.
б) Наплавку следует проводить кольцевыми валиками с перекрытием 1/3 ширины каждого.
в) Наплавка должна быть многослойной с послойным визуальным контролем (однослойная наплавка не допускается).
г) Толщина наплавленного слоя, как на корпусе, так и на штуцере не должна превышать после наплавки 10 мм, а после механической обработки-8 мм. Ширина наплавленного слоя по образующей штуцера должна быть больше суммарной толщины стенки корпуса и укрепляющего кольца на 15-20 мм.
3.5.3 Замена дефектных трубок.
Трубы удаляют способом, исключающим повреждение соседних труб и отверстий в трубной решетке. Продольные риски на стенках отверстий не допускаются. Допускаются кольцевые и спиральные риски глубинной не более 0,5 мм, не достигающие до краев отверстий. Максимальный диаметр отверстий в трубной решетке 25,7 мм.
    Внутренний диаметр труб (толщина стенки 2 мм) после развальцовки для различных диаметров отверстий в трубной решетке.
     При фактической толщине стенки трубы меньше
номинальной внутренний диаметр труб после развальцовки должен быть увеличен на двойной допуск на толщину стенки, при толщине больше номинальной уменьшен на двойной допуск.
     3.5.4 Установка пробок.
     Диаметр пробки выполняют по фактическому диаметру дефектного отверстия в трубной решетке толщиной s и внутреннему диаметру трубы с зазором 0,05 0,1 мм на сторону. Материал пробок должен соответствовать материалу трубной решетки.
Пуск оборудования после ремонта.

     Перед сдачей оборудование подвергают испытанию в холостую емкости и аппараты опресовывают, машины и механизмы проверяют сначала на холостом ходу, затем под нагрузкой. Режим испытания, а также способы выявления дефектов и их устранения для каждого
вида оборудования указаны в паспортах или в рабочих чертежах и технологических картах.
      После исправления замеченных дефектов в присутствии заказчика производится контрольное испытание и составляется акт о сдаче по утвержденной форме свидетельствующих о готовности оборудования к комплексному опробованию. Комплексное опробование объекта производит заказчик. Подрядчики устраняют отдельные недостатки, замеченные, как при этом опробовании, так и в период вывода объекта на нормальный эксплуатационный режим.
     Оборудование, подведомственное Госгортехнадзору (аппараты, работающие под избыточным давлением более 0,07 МПа, краны, лифты и так далее), разрешается вводить в эксплуатацию только после регистрации его в органах Госгортехнадзора
После ремонта производят гидроиспытания. Испытуемый теплообменник заполняется водой из водопровода с помощью насоса. При заполнении системы жидкостью в верхней части теплообменника устанавливается дренажный штуцер, исключающий возможность образования воздушного «мешка». Давление должно повышаться гидравлическим прессом постепенно и равномерно без толчков и ударов.
      За системой, находящейся под давлением, необходимо осуществлять постоянное наблюдение. При проведении испытания запрещается повышать давление в испытуемом теплообменнике выше установленных норм, устранять любые дефекты, подтягивание гаек, шпилек, а также подчеканивать швы и простукивать молотком весом 5,15 Н в зависимости от толщины стенки. Трубопроводы из цветных металлов простукиваются деревянным молотком весом не более 8 Н. Наиболее опасны пневмоиспытания, так как в случаях нарушения целостности стенки аппарата возможно образование воздушной ударной волны. Следует иметь в виду, что пневмоиспытания на прочность нельзя проводить в действующих цехах, на эстакадах и в каналах, где уложены трубопроводы, находящиеся в работе.