Анализ напряженно-деформированного состояния кожухотрубного теплообменного аппарата с применением вставной трубки на начальном участке спиральной трубы


Авторы

Перов В. А., Глебов С. Е.*, Башарина Т. А.**, Шматов Д. П.***

ООО НПП «ИнтерПолярис», ул. Первомайская, д. 2, г. Нововоронеж, Воронежская обл., Россия, 396073

*e-mail: glebovse@interpolyaris.ru, se_glebov@mail.ru
**e-mail: ta@interpolyaris.ru
***e-mail: shmatov@inlerpolyaris.ru

Аннотация

Кожухотрубные теплообменные аппараты широко применяются в различных отраслях промышленности для нагрева или охлаждения одного из теплоносителей до требуемого значения температуры. Одной из наиболее частых причин выхода из строя кожухотрубных теплообменных аппаратов в процессе эксплуатации является нарушение разделения охлаждающей и охлаждаемой сред из-за разрушения стенки труб вследствие возникающих механических и термических напряжений, в связи с чем возникает потребность в исследовании методов, направленных на снижение напряжений, вызванных неравномерным распределением температур в элементах конструкции.

В статье рассматривается метод снижения напряжений, вызванных неравномерным распределением температуры по толщине трубки в теплообменном аппарате, посредством внедрения в основную трубу змеевика трубки меньшего диаметра с целью проведений последующего анализа напряженно-деформированного состояния кожухотрубного теплообменного аппарата без вставки в змеевике, и с вставкой на начальном участке змеевика. Кроме того, проводится анализ влияния измененной конструкции на теплообменные характеристики кожухотрубного теплообменника, приведено теоретическое описание предлагаемого метода. На основе результатов вычислительного эксперимента процесса работы теплообменника показано, что применение метода разделения потоков не оказывает значительного влияния на теплогидравлические характеристики теплообменника, снижая значения термических напряжений, возникающих во входном патрубке змеевика, что повышает прочность и ресурс конструкции, тем самым увеличивая срок службы теплообменного аппарата.

Ключевые слова:

рекуперативный теплообменник, теплообменник со змеевиком, численное моделирование теплогидравлических процессов, температурные напряжения, прочностные характеристики

Список источников

  1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Физматгиз, 1963. 708 с.

  2. Штейнберг М.О. (ред.). 3-е изд. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Машиностроение, 1992. 662 с.

  3. Андреев П.А., Гремилов Д. И., Федорович Е. Д. 2-е изд. Теплообменные аппараты ядерных энергетических установок. Судостроение, 1969. 352 с.

  4. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. 3-е изд. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. Машиностроение, 1979. 702 с.

  5. Альтшуль А.Д. 2-е изд. Гидравлические сопротивления. НЕДРА, 1982. 224 с.

  6. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 846 с.

  7. Аникеев А.А., Молчанов А.М., Янышев Д.С. Основы вычислительного теплообмена и гидродинамика. М.: МАИ, 2010. 149 с.

  8. ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Энергоатомиздат, 1989. 525 с.

  9. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Государственное изд-во физико-математической литературы, 1960. 715 с.

  10. Лебедев Н.Н. Температурные напряжения в теории упругости. М. Л.: ОНТИ. Главная редакция технико-теоретической литературы, 1937. 110 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025