Анализ напряженно-деформированного состояния деталей кожухотрубного теплообменника тороидальной формы, возникающего вследствие разности температур трубного пакета и корпуса


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-5-195-202

Авторы

Кашелкин В. В.1*, Глазюк Я. В.1, Демидов А. С.2**, Попов В. Ю.2***

1. Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля, Москва, Россия, Малая Красносельская ул., 2/8, Москва, 107140
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: re.entry@g23.relcom.ru
**e-mail: demidov@mai.ru
***e-mail: quazzar.89@mail.ru

Аннотация

В работе рассматривается способ определения напряженного состояния элементов тороидального теплообменника с учетом их сложной геометрической формы. При допущении, что деформации возникают только в трубках и корпусе, а трубные доски являются абсолютно жесткими, задача определения напряжений в трубках и корпусе решается методом сил. Перемещения элементов системы выражаются с помощью интеграла Мора. Целью научной работы является создание методики проектирования и расчета теплообменника в корпусе тороидальной формы, при этом учитывается только разность температур этого корпуса и трубного пакета. Отмечается, что, если по результатам расчета в тороидальном корпусе и трубных пакетах обнаружатся опасные напряжения, они могут быть сведены к минимуму с помощью установки в корпус сильфонного компенсатора.

Ключевые слова:

тороидальный теплообменник, жидкометаллический теплоноситель, трубный пакет, трубная доска

Библиографический список

  1. Джитсен А.Дж., Хомейер У.Г. Термоэмиссионные реакторные энергетические установки // Прямое преобразование энергии. Вопросы космической энергетики: сборник статей / пер. с англ.; под ред. Н.С. Лидоренко, В.М. Бродянского, А.А. Куландина, С.В. Тимашева. Москва: Издательство «Мир», 1975. С. 149–156.
  2. Быстров П.И., Михайлов В.С. Гидродинамика коллекторных теплообменных аппаратов. Москва: Энергоиздат, 1982. 223 с.
  3. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. Москва: Наука, 1986. 512 с.
  4. Иванов О.Н. Температурные напряжения в трубных решетках теплообменников жесткой конструкции // Химическое машиностроение. 1959. № 4. С. 32–37.
  5. Мельников Н.П. Конструктивные формы и методы расчета ядерных реакторов. Москва: Атомиздат, 1972. 550 с.
  6. Gardner K.A. Heat-Exchanger Tube-Sheet Design-3, U-Tube and Bayonet-Tube Sheets // Journal of Applied Mechanics. 1960. Vol. 27. No. 1. P. 25–33.
  7. Демидов А.С. Приближенные методы исследования деформированного и напряженного состояния трубных досок теплообменников: дисс. ... канд. техн. наук. Москва: Московский авиационный институт, 1968. 219 с.
  8. Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. В 3 т. Т. 2. Москва: Машгиз, 1958. 974 с.
  9. Popov V.Yu., Kashelkin V.V., Fedorov M.Yu., Demidov A.S. Assessment of the strength reliability of high-temperature heat exchangers with long service life at the design stage // Frattura ed Integrità Strutturale. 2021. Vol. 55. Р. 136–144. DOI: 10.3221/IGF-ESIS.55.10.
  10. Андреев П.В., Демидов А.С., Ежов Н.И., Еремин А.Г., Зинчук А.А., Кашелкин В.В., Равикович Ю.А., Федоров М.Ю., Хартов С.А., Холобцев Д.П. Космические ядерные энергоустановки и электроракетные двигатели. Конструкция и расчет деталей / под ред. П.В. Андреева. Москва: Издательство МАИ, 2014. 508 с.
  11. Закиров М.А., Гильманов Х.Х., Гарипов М.Г. Кожухотрубные теплообменные аппараты. Нижнекамск: Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) «КНИТУ», 2012. 44 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024