105

Тема 6. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

Для изготовления тепломассообменной аппаратуры применяют: углеродистые стали, легированные стали, чугун, цветные металлы и сплавы, неметалли-

	ческие материалы.										У
			Материалы выбирают по следующим факторам:							Т
	− прочность в условиях высоких давлений и температур;
									Н
	− пластичность, имеющая большое значение при переменных нагрузках, в том
		числе резких колебаниях температур;
	−	склонность к старению;
	−	отсутствие внутренних дефектов;						й
	−	коррозионная стойкость в условиях рабочего давленияБ, температуры и кон-
		центрации агрессивных сред;				р
	− технологичность (свариваемость, способность к термической обработке);
					о		и
	−	стоимость и доступность;
					т
	−	в соответствии с назначением в теплообменной аппаратуре требования по
		теплоемкости, теплопр в дн с и и другим теплофизическим свойствам.
			6.1 Стали
				о
			По химическ		иму составу стали подразделяются на углеродистые и леги-
			п
	рованные. В свзю чередь углеродистые стали по назначению на конструкци-
	онные
			, инструментальные и специального назначения.
	Р		Конструкционные стали применяются для изготовления сосудов и аппа-

ратов. Они поставляются в виде листового и сортового проката, труб и поковок. Легированные стали применяются для изготовления реакционной, теплообменной и колонной аппаратуры, работающей при воздействии агрессивных сред. Высоколегированные стали по стоимости превышают углеродистые в 8…10 раз. Для экономии промышленность выпускает двухслойные (биметал-

106

лические) листы, состоящие из основного слоя углеродистой стали и тонк ого защитного слоя легированной стали.

Области применения наиболее употребительных марок сталей приведены в таблице 6.1.

										У
	Таблица 6.1 – Механические свойства и область применения некоторых марок
				сталей [1]					Т
								Н
							Б
						й
					и
				р
			о
			т
			и
			з
		о
	п
е
Р

107

6.2 Чугун

Чугун применяется для изготовления литой аппаратуры, деталей трубопроводов и машинного оборудования (таблица 6.2). Если из чугуна изготавливаются сосуды, то существует ограничение по диаметру, определяемое уровнем

избыточного давления.										У
	Температура стенок сосуда из серого чугуна должна находиться в пределах
-15…+250 оС.									Т
								Н
	Таблица 6.2 – Механические свойства и область применения серого чугуна [1]
							Б
						й
					и
				р
			о
			т
			и
			з
		о
	п
е
Р

6.3 Цветные металлы Медь в чистом виде пр именяется для изготовления специальной теплооб-

менной аппаратуры, работающей при глубоком охлаждении. При высоких тем-

108

пературах медь сильно окисляется, поэтому применять ее для температур свыше 250 оС не рекомендуется. При повышении температуры резко снижаются ее механические свойства.

Латунь (сплав меди и цинка) применяется для прокатки листов, лент,

труб, используемых для изготовления теплообменной аппаратуры.									У
Бронза (сплав меди и олова) применяется для арматуры, работающей с во-
дяным паром при температуре менее 200 оС.								Т
							Н
Кроме перечисленных металлов могут применяться никель (и его сплавы),
свинец, алюминий, титан. Однако их применение ограничено из-за не доста-
точной прочности или высокой стоимости.						Б
6.4 Неметаллические материалы					й
				и
Неметаллические материалы могут применяться как конструкционные и
теплоизоляционные. Как конструкц онные (с ликатные (керамика, стекло,
			р
фарфор, эмали), полимеры) неметалл ческ е материалы применяются для аг-
		о
рессивных сред или в качестве п			кладок.
		т	ериалы
6.5 Теплоизоляционные ма
		и					3
Теплоизоляц онные ма ериалы характеризуются такими показателями,
как:		з
		о
−	малая пл тн сть (объемная масса) (15…500 кг/м );
−	низкий к эффициент теплопроводности (0,06…0,18 Вт/(м К));
е
−	низкое водопоглащение и др.
Р
Тпплоизоляционные материалы по своей структуре разделяются на:
− волокнистые (минераловата, стекловолокно);
−	зернистые (перлитовые);

− ячеистые (пенобетон, пеностекло, пенопласты, совелиты).

Свойства теплоизоляционных материалов и изделий приведены в табли-

це 6.3.

109

Таблица 6.3 – Свойства теплоизоляционных материалов и изделий [1]

										У
									Т
								Н
							Б
						й
					и
				р
			о
			т
			и
			з
		о
	п
е
Р

110

Продолжение таблицы 6.3

										У
									Т
								Н
							Б
						й
					и
				р
			о
			т
			и
			з
		о
	п
е
Р