CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
UTILAJE
Capitolul 1: INTRODUCERE
Capitolul 2: DATE DE PROIECTARE
2.1 Date tehnologice
2.2 Date constructive
2.3 Alegerea materialului
Capitolul 3: CALCULUL DE DIMENSIONARE AL MANTALEI CILINDRICE
3.2 Calculul rezistentelor admisibile a sudurii pentru solicitarea statica deintindere
6.1 Calculul diametrelor racordurilor
6.2 Calculul inelelor de consolidare a orificiilor
6.3 Caracteristicile flansei cu gat
Capitolul 7: CALCULUL SISTEMULUI DE REZEMARE AL COLOANEI
Capitolul 8: EVALUAREA SARCINILOR SI A SOLICITARILOR CORESPUNZATOARE
GENERALITATI
Otelul reprezinta un material care contine in masa mai mult Fe decat orice alt element individual , care are un continut de C in general mai mic de 2 % si care contine alte elemente chimice .Un numar limitat de oteluri cu Cr pot contine mai mult de 2 % C , dar valoarea de 2 % este continutul limita obisnuit care separa otelul de fonta .
Otelul reprezinta la ora actuala materialul tehnic cu cea mai mare raspandire in industrie .
Sub denumirea de oteluri se cunosc aliajele Fe - C contanand C intre 0 si 2.06.
Deoarece exista o mare diversitate de compozitii chimice , structuri si domenii de utilizare ale otelurilor acestea nu se pot clasifica pe baza unui criteriu global , de aceea se folosesc clasificari partiale.
Datorita pretului de cost scazut otel - carbonul datorita pretului de cost scazut este mai raspandit in practica decat otelul aliat .
Clasificarea dupa compozitia chimica
Clasificarea se bazeaza pe analiza chimica pe otel lichid si este determinata de valoarea minima specificata pentru fiecare element.
In cazul in care pentru un element , cu exceptia Mn -ului , este specificata numai o valoare maxima in specificatia de produs pentru analiza chimica pe otel lichid , pentru clasificare se considera o valoare de 70% din aceasta valoare maxima.
In lipsa uni standard sau a unei specificatii de produs sau a unei compozitii chimice precise , clasificarea se bazeaza pe analiza chimica pe otel lichid raportata de producator .
Daca analiza chimica indica o valoare care incadreaza otelul intr-o alta clasa decat cea preconizata , includerea otelului in clasa avuta in vedere initial trebuie specificata separat si sigur.
Otelurile se impart in :
Otel carbon care contin numai Fe , C si elemente insotitoare (Mn - 0.25-0.8 % , Si -0.7 -0.37 % Si , S ~ 0.055% ; P~0.045% ; Cu ~ 0.3%) ;
Oteluri aliate - contin pe langa Fe , C si elemente insotitoare si adaosuri de elemente de aliere ( Ni , Cr , W , Va , Si >0.5% fiecare ; Mn
In functie de destint ie Ol se impart in :
OL de constructie destinate confectionarii organelor de masini si constructiilor metalice
OL de scule destinate confectionarii celor mai diverse scule
Categorii de OLC :
OLC obisnuite folosite curent fara tratamente termice la constructii metalice , constructii de masini cat si alte domenii care nu reclama proprietati deosebite ;
Simbolul standardizat al acestor oteluri este OL urmat de cifre care indica rezistenta mecanica minima la rupere , exprimata in da N /mm2.
Pentru a da indicatii cu privire la modul de elaborare a acestui OL , dupa cifre se inscriu litere : K = calmat ; S = semicalmat ; N = necalmat .
- OLC de calitate sunt OLC la care se garanteaza compozitia chimica si caracteristicile mecanice corespunzatoare tratamentului termic aplicat .
Continutul in S si P este admis la maxim 0.04% , pentru fiecare .Aceste OL se intrebuinteaza pentru piese supuse la solicitari deosebite. Deobicei aceste piese sunt supuse tratamentului termic sau terochimic.
In functie de tratamentul aplicat se impart in :
OL de cementare cu C < 0.25 %
OL de imbunatatire cu C > 0.25 %
Simbolizarea : OLC urmat de o cifra care indica continutul de carbon exprimata in sutimi de procente
- OLC pentru scule sunt OLC elaborate de obicei in cuptoare electrice . Contine cantitati mici de S si P ( S + P < 0.05% ). Principala conditie impusa acestor oteluri este duritatea ridicata .In urma tratamentului termic se pot atinge valori ale duritatii cuprinse intre 62-65 HRC . Aceste OL se folosesc pentru confectionarea diverselor scule . Simbolizarea acestor OL se realizeaza cu OSC , urmate de cifre ce reprezinta cantitatea de C , in zecimi de procent . Daca exista la acest grup de litere si un M , atunci aceste oteluri au un continut sporit de Mn.
In practica se mai utilizeaza si OLC turnat in piese si simbolizat cu OT , urmat de cifre ce corespund rezistentei mecanice la rupere , data in da N /mm2.
Oteluri aliate sunt OL care contin in plus cel putin un element de aliere in cantitate su Ele contin cantitati mici de Si , Mn iar elementele S si P se vor regasi in proportii mai mici de 0.035% fiecare. In functie de cantitatea de elemente de aliere , continutul de OL aliat poate fi slab aliat , mediu aliat si inalt aliat . Continutul fiecarui element de aliere in aceste categorii de OL este indicat in STAS.
Deoarece in mod obisnuit un OL aliat contine mai multe elemente de aliere se considera ca daca suma procentajelor acestor elemente este sun 2.5 otelul este slab aliat . Daca va fi cuprins intre 2.5 si 10 OL este mediu aliat , iar daca depaseste 10 OL este inalt aliat .
Simbolizarea OL aliate se realizeaza prin litere care indica elementele de aliere , precedate de cifre care indica continutul de C in sutimi de procent. Literele sunt urmate de alte cifre care indica continutul in zecimi de procente al principalelor elemente de aliere .
Dupa constituientii existenti la temperaturi obisnuite avem :
OL perlitice - au continut redus de elemente de aliere
( comportanadu-se asemanator cu OLC )
OL martenetice ( autocalite ) sunt folositoare in stare calita dar adesea se supun la temperatura scazuta .
OL austenitice - sunt foarte ductile si rezistente la coroziune
OL udeburitice
OL feritice
OL aliate pentru scule - Ol aliate de calitate superioara elaborate ingrijit in vederea intrebuintarilor la confectionarea unor scule de diferite tipuri .Simbolizarea acestor OLC se face cu ajutorul unor litere marcand elementele de aliere , urmate de cifre care indica continutul in zecimi de procent al principalelor elemente de aliere .
Exceptie de la aceasta regula face OL rapide pentru scule ce se noteaza Rp si o cofra din STAS . Una dintre calitatile cele mai importante al acestor OL o reprezinta duritatea la temperaturi inalte ( ~ 600 C )
Alegerea otelurilor pentru constructia utilajelor.
Criteriile care trebuie avute in vedere la alegerea materialelor sunt:
- stabilirea conditiilor de functionare; - stabilirea proprietatilor mediului
cu care materialul vine in contact (temperatura, agresivitate, conditii impuse
de igiena si de procesul tehnologic);
- stabilirea marcilor de otel care pot satisface proprietatile materialelor.
La alegerea materialelor se are in vedere influenta elementelor de aliere
asupra proprietatilor otelurilor (tabelul 1)
Conditiile impuse de procesele tehnologice din industria
alimentara determina folosirea otelurilor inoxidabile si anticorosive. Tabelul de mai jos recomanda unele domenii de utilizare a
acestor oteluri.
La confectionarea reperelor utilajelor se folosesc
prefabricate obtinute din diverse marci de oteluri.
Domeniile de utilizare a otelurilor inoxidabile si anticorosive
Compozia chimica % |
Utilizari |
|||
C |
Cr |
Ni |
Alte elemente | |
Si = 5,7-7,5 N = 0,25 |
Rezistent in mediu de acid acetic si sulfuric |
|||
Recipiente si utilaje in industria alimentara, echipamente refrigeratoare, masini de imbuteliere |
||||
Si = 2- 3 |
Bolturi, mansoane, suruburi, piulite, arbori, piese la care se impune conditia de minim gripaL |
|||
Butoaie si rezervoare pentru bere, serpentine, refrigeratoare, evaporatoare, tevi fierbatoare, tevi pentru distilatoare, constructii sudate etc. |
||||
Si < 1,5 |
incalzitoare de aer, schimbatoare de caldura etc. |
|||
Mo = 2 - 3 |
Utilaje pentru industria alimentara, conducte, rezervoare pentru saramura in industria alimentara |
|||
Suruburi si bolturi, utilaje pentru fabricarea tutunului etc. |
||||
S < 0,15 |
Suruburi, bolturi, piulite |
Aliaje folosite la constructia utilajelor
Otel carbon |
Proprietati |
- Elementele insotitoare (Si, Mn, P, S) intra numai ca impuritati normale - La otelurile cu < 0,8% C perlita imprima rezistenta mecanica si duritate mare - La otelurile cu > 0,8% C cementita, care inveleste granulele de perlita, imprima o fragilitate ridicata |
Sortimente folosite la constructia utilajelor |
- Oteluri carbon obisnuite - oteluri fara tratament termic, marcate cu literele OL (otel laminat), urmate de 2 cifre care exprima ezistenta minima de rupere la intindere in daN/mm2 - Oteluri carbon de calitate - oteluri nealiate, ingrijit elaborate si cu grad de puritate ridicat. Se pot trata superficial. Se noteaza cu simbolul OLC urmat de doua cifre care indica sutimi de procente ale continutului mediu de carbon - Oteluri carbon superioare - oteluri nealiate, ingrijit elaborate. Se pot trata superficial. Se noteaza cu simbolul OLC urmat de doua cifre care indica sutimi de procente ale continutului mediu de carbon si litera X |
|
Utilizare |
OLC -roti dintate, organe de masini pentru asamblare prin nfiletare, arbori, bolturi, parghii, mecanisme etc. OLC - se produc si in sortimente pentru anumite destinatii: K - otel carbon de calitate in tabla pentru recipiente sub presiune care lucreaza la temperatura mediului ambiant si la temperaturi ridicate R - otel carbon de calitate in tabla pentru recipiente sub presiune cara lucreaza la temperatura mediului ambiant si temperaturi coborate OLT- otel pentru tevi OT - otel carbon turnat in piese |
|
Oteluri aliate |
Sortimente |
Otel aliat obisnuit Otel aliat superior |
Proprietati |
- In compozitia otelului s-au introdus unul sau mai multe elemente care imbunatatesc proprietatile fizico-mecanice si fizico-chimice - Notarea cuprinde: continutul de carbon in sutimi de procenl simbol indicand elementul de aliere (C-crom, A-aluminiu, N-nichel, S-siliciu, T-titan, V-vanadiu, Mo-molibden), continutul mediu al elementului principal de aliere (ultima litera din simbol in zecimi de procent si litera S pentru otelul aliat superior - Otelul rezistent la coroziune (inoxidabil) are sub 0,3% C si un continut mare de elemente de aliere |
|
Utilizare |
Construirea utilajelor industriei alimentare: otel rezistent la coroziune (inoxidabil) |
Coloane cu talere
Transferul de substanta la aceste coloane are loc in zona de spumare si de pulverizare de pe taler . Fata de coloanele cu umplutura acestea au urmatoarele dezavantaje :
caderi de presiuni mai mari
constructie mai complicata
costuri mai mari
intretinere mai pretentioasa
Circulatia lichidului si a vaporilor in coloana :
Spatiul din interiorul coloanei este impartit intr-un numar de compartimente egal cu n ( n= numarul de talere ) . Circulatia lichidului si a vaporilor in coloane depinde de solutia constructiva adoptata pentru elementele talerului.
Din punct de vedere functional talerele pot fi cu : a) barbotarea gazului prin lichid sau b) pulverizarea lichidului de pe taler.
Coloanele cu talere se subimpart in :
coloane cu deversoare ( interioare sau exterioare ) - scurgerea lichidului se face printr-un deversor
coloane fara deversoare - scurgerea lichidului se face prin aceleasi deschideri prin care circula vapori .
Coloane cu talere cu functionare in regim de barbotare
Rolul talerului este de a schimba compozitia vaporilor care intra pe taler si compozitia lichidului care paraseste talerul . Deasupra stratului de lichid , la talerele cu barbotare se formeaza o spuma . Formarea spumei si a picaturilor mareste eficacitatea talerului.
Talere cu clopote
Capacele clopotelor sunt de forma circulara sau dreptunghiulara Un capac poate acoperi doua sau mai multe racorduri prin care intra vaporii .Clopotele dreptunghiulare se aseaza paralel intre ele , iar clopotele rotunde se aseaza , in general , in centrele unei retele hexagonale.
Perimetrul interior se prevede cu dinti triunghiulari sau dreptunghiulari , aceasta micsorand pericolul iesirii unilaterale , preferentiale ale vaporilor.
Talerele se executa , in general , din acelasi material cu cel al corpului coloanei . Clopotele se executa fie din acelasi material cu talerul (otel , fonta, cupru , etc. ) fie din materiale ceramice sau plastice (polietilena sau polipropilena). Alegerea materialului pentru constructia talerului depinde de presiunea si temperatura de lucru a coloanei . Utilizarea clopotelor din materiale plastice duce la economii importante .
Clopotele din otel si cupru se matriteaza iar cele din fonta se toarna. Prinderea clopotelor pe taler poate fi demontabila sau nedemontabila . Racordurile deasupra carora se monteaza clopotele se asambleaza pe taler nedemontabil prin sudare sau prin mandrinare .
Talere cu elemente in forma de S
Talerele coloanelor pot fi realizate prin asamblarea din elemente separate care in sectiune transversala au forma de S. Pe latura care urmeaza sa barboteze gazul sau vaporii in lichid sunt prevazute fante triunghiulare sau trapezoidale .
Talere cu supape
Gaurile din taler pentru trecerea vaporilor sau gazului sunt acoperite cu supape de forma cilindrica sau dreptunghiulara . Sub actiunea presiunii vaporilor supapa se ridica , permitandu-le sa treaca si sa barboteze prin lichidul de pe taler. Deschiderea supapei se autoregleaza in functie de interdependenta dintra greutatea supapei si debitul de vapori .
Talere cu placi
Se compun din placi paralele inclinate intre care curg vaporii si antreneaza lichidul in directia deversarii de pe taler.Unele sunt prevazute si cu sicane.
Aceste talere sunt utilizate in cazul lichidelor care contin paticule solide .Pe taler lichidul se intalneste cu vaporii sau gazul care a trecut pe fantele dintre placi cu viteza mare.
Lichidul este dispersat in picaturi de dimensiuni mici si proiectat spre fanta urmatoare , unde procesul se repeta. Lichidul sub forma unor picaturi de dimensiuni mici trece in lungul talerului spre buzunarul deversor .
In industria prelucratoare, chimica si petrochimica se folosesc aparate tehnologice care prin forma si dimensiune intra in categoria aparatelor de tip coloana.
Tendinta actuala catre aparatele cu inaltimi cat mai mari, in conditiile in care creste si diametrul acestora date fiind cerintele realizarii diferitelor proiecte tehnice.
Calculul complet al unui aparat tip coloana include dimensionarea tehnologica si mecanica, ambele fiind independente.
Conceptul este asociat cu cel de proces sau transfer de masa (adsorbtie, desorbtie, chemosorbtie actioanara).
Pentu a asigura durata necesara realizarii procesului urmarit, coloana trebuie sa aiba a anumita inaltime si un anumit diametru tehnologic.
Din punct de vedere constructiv, coloanele se carcterizeaza printr-un simplex dimensional relativ mare (Ht/Dit). Se considera toate aparatele tehnologice, cilindrice, care indeplinesc conditiile: fiind aparat de tip coloana,
.
In ansamblul sau, aparatul se va compune din corp si amenajarile interioare si exterioare.
Amenajari interioare-au forme si functii diverse (talere sau serpentine, corpuri de umplere in concordanta cu tipul procesului;
Amenajari exterioare-cuprind scari, platforme, podeste,dispozitive de ridicare; permitexecutarea operatiilor de intretinere si exploatare curenta: montare, demontare, supraveghere tehnica in conditii sigure.
2.1 Date tehnologice
Presiunea de lucru la varf P varf = 13 bari = 1,3
Presiunea de lucru la baza P baza = 13,4 bari = 1,34
Temperatura de lucru la varf t varf = 97 sC = 370 K
Temperatura de lucru la baza t baza = 250 sC = 536 K
Dimensiuni principale
Diametrul interior tehnologic Dit = 1700+30*n =2270 [mm]
n = numar de ordine=19
Inaltimea totala a coloannei Ht = 24,1
Tronsoane: (4) de lungime: h1 = 2 m, h2 = 3 m,
h3 = 5 m, h4 = 6,5 m
2.2 Parametri constructivi
Mantaua cilindrica variabila
Fundul si capacul elipsoidale
Talere sita fara reversor
Distanta intre talere 0,6 m
Tipul izolatiei termice vata minerala
Zona geografica,climatica, seismica
Zona de tipul A1
Seismicitate 7,5
2.3- Criteriul ISCIR pentru alegerea materialului
Se refera la precizarea corecta a tipului de materiale si a marcilor de oteluri standardizate utilizate in constructia de recipiente sub presiune stabile calde si reci , conductelor sau echipamnetelor tubulare .
In constructia de recipiente sub presiune stabile alegerea tipului de hotel se face in functie de categoria de importanta si periculozitatea recipientelor respective ( tab 3.2 )
Dupa tab 3.3 s-au ales otelurile destinate tablelor de cazane si recipientelor sub presiune destinate temperaturilor ridicate .
Din tabelul 3.4 pentru construirea aparatului ales ( ap de tip coloana ) va fi otelul : un hotel calmat ( conf. STAS 500 ) Din tabelul 3.5 am otelul pentru constituirea conductelor si celalalte elemente tubulare OLT 45 K .
Pentru manta se folosesc criterii standardizate ce se refera la precizarea clasei de calitate a materialului. Alegerea otelului la o constructie sudata se face pe baza coeficientului de periculozitate G, care se calculeaza doar la solicitari de intindere si de compresiune.
G=K*S*B deci G=1,4*1*1 G=1,4
unde:
K=coeficient constructiv K=1,4
S=factor de importanta al constructiei S=1 (tabelul 3.1)
B=factor de solicitare B=1
Rezultatele numerice obtinute se vor rotunji in plus la una din urmatoarele valori: 2,8 ;2 ;1,4 ;1 ;0,7 ;0,5.
Criteriul ISCIR se refera la precizarea corecta a tipurilor de materiale utilizate in constructia de recipiente sub presiuni calde sau reci, a conductelor si a elementelor tubulare. Aceasta clasificare se face in functie de categoria de importanta si periculozitate a elementelor respective.
Indicatorii tehnico-economici privind alegerea materialui:
indicatorul tehnico-economic de rezistenta IR
indicatorul tehnico-economic de coroziune IC
indicatorul eficacitatii economice a utilizarii bimetalelor
indicatorul eficacitatii economice a utilizarii metalelor plastice
ALEGEREA:
v marca otelului
pentru elemente tubulare OLT 45 K (tabel 3.5)
pentru recipiente calde OL 44 (tabel 3.4)
v clasa de calitate II (tabel 3.3)
v categoria recipientului cald IV (tabel 3.2)
v factorii K=1,4; S=1; B=1 (tabel 3.1)
v tipul sudurii 1 (tabel 3.6)
v coeficientul de sudura =1 (tabel 3.6)
v tabla pentru recipiente sub presiune STAS 437-80
grosime 22mm
masa 172.7kg/m2
latimea 1800-3000m
Cap.III Calculul de dimensionare al mantalei cilindrice
3.1 Calculul rezistentelor admisibile pentru solicitarea statica
La proiectarea aparatelor tehnologice un element de baza care trebuie luat in considerare si care in mare masura este hotarata atat pentru pretul de cost cat si pentru modul de comportare si durabilitate in exploatare il constituie calculul rezistentei admisibile .Pentru acest calcul este necesar cunoasterea conditiilor de lucru cat si folosirea unor relatii de calcul cat mai corecte stabilite si verificate in conditii cat mai aproape de cele reale . Practica de proiectare a aparatelor tehnologice , calculul rezistentei admisibile se efectueaza pe baza unui coeficient local de siguranta .
Din STAS 500 -
σa1 = rezistenta admisibila prin inceracri de scurta durata
σa2 = rezistenta admisibila prin inceracri de lunga durata
Pentru a realiza acest calcul este necesara cunoasterea cat mai rapida a conditiilor de lucru si folosirea unor relatii e lucru corecte, stabilite si verificate in conditii cat mai apropiate de cele reale.
Pentru aparatura tehnologica petrochimica care poate functiona la la o presiune maxima admisibila >0,7 bari.
Calculul rezistentelor admisibile a materialului de baza pentru solicitarea de intindere se face pe baza criteriului ISCIR.
Se vor stabili
astfel 2 valori pentru rezistenta admisibila(una pe baza
caracteristicilor mecanice determinate prin incercari de scurta
durata a materialelor σa1, si alta pe baza de
incercari de lunga durata σa2 ).
Cc = coeficient de curgere =1,5
Cr = coeficient de rupere =2,4
Cf = coeficient de flambaj =1,0
Cd = coeficient de durata =1,5
Toti acesti coeficienti de mai sus, se numesc coeficienti globali de siguranta
rezistenta termica de durata=147(N/mm2), pentru OL 44
limita tehnica de fluaj=105(N/mm2), pentru OL 44
3.2Calculul rezistentei admisibile a sudurii pentru solicitarea statica la intindere
CALCULE
3.3Calculul rezistentei admisibile in cazul solicitarilor statice, altele decat solicitarea statica la intindere
La compresiune:
La incovoiere:
La rasucire:
La taiere:
3.4Calculul de predimensionare a mantalei cilindrice
Se calculeaza mantaua cilindrica solicitata la o presiune interna.
Mantaua este invelis cilindric cu perete subtire pentru care va fi respectata restrictia: <1,5 .Deoarece la aceste mantale dn=dnt , atunci:
(mm)
unde:
pc=p+ph (N/mm2)
p= presiunea maxima din datele tehnologice p=13.4bari=1,34N/mm2
ATENTIE: 1 bar=105Pa=105N/m2=0,1N/mm2
1N/mm2=106N/m2
1KN=103N
ph=presiunea hidrostatica ph=h* ,
unde γ=78,5KN/m3=78,5*103N/m3
ph1=γ*h1=78,5*103N/m3*2m=157*103N/m2=> ph1=0,157N/mm2
→pc1=1,34N/mm2+0,157N/mm2=>pc1=1,5N/mm2
phII=γ*h1I=78,5*103N/m3*5m=392*103N/m2=> phII =0,3925N/mm2
→pc1I=1,34N/mm2+0,3925N/mm2=>pc1I=1,7N/mm2
phII1=γ*h1II=78,5*103N/m3*10m=785*103N/m2=> phII1=0.785N/mm2
→pc1II=1,34N/mm2+0,785N/mm2=>pc1II=2,1N/mm2
ph1V=γ*h1V=78,5*103N/m3*16.5m=1295*103N/m2=> ph1V =1,295N/mm2
→pc1V=1,34N/mm2+1,295N/mm2=>pc1V=2.7 N/mm2
σa=σas (rezistenta admisibila la sudura) =98 N/mm2
Di= diametrul interior al fiecarui tronson =2228 mm
Sa=grosime de adaos
Sa=Sc+St=8+1=9 mm (majorata cu 30% Sa=11.7 mm)
St=grosime tehnologica =1mm
Sc=Wc∙τc =0,8∙10=8 mm
unde:Wc=viteza de coroziune=0,8mm/an
τc=timpul de coroziune=10ani
Sc=grosimea de coroziune
S=grosime de calcul (pentru fiecare tronson in parte)
S I =1,5*2288/(2*98-1,5)= 17.64 mm= S I
SII=20.01 mm
SIII=24.77 mm
SIV=31.95 mm
! Tinand cont de inevitabilitatea solicitarilor eoliene, seismice si gravitationale, grosimea de perete astfel calculata se va majora cu 20-30%, cu exceptia mantalelor solicitate la presiuni exterioare.
Deci: S I =17.64 mm Apoi standardizate: S I =21 mm
SII=20.01 mm SII=24 mm
SIII=24.77 mm SIII=30 mm
SIV=31.95 mm SIV=38 mm
S1=S+Sa , astfel: Standardizate din STAS 437-87
S1,I =17.64+9=26.64 mm S1,I =32 mm
S1,II=29.01 mm S1,II=35 mm
S1,III=33.77 mm S1,III=41 mm
S1,IV=40.95 mm S1,IV=49 mm
Apoi se vor standardiza aceste grosimi pentru fiecare tronson in parte, intr-un tabel.
3.4.1 Calculul diametrelor
AR=axa de rotatie
Sa=grosime de adaos(mm)=9 mm(majorata cu 30%=11.7 mm)
S=grosime calculata(mm)
S1=grosime calculata(mm)
Dit=diametru interior tehnologic(mm)=2270 mm
Di=diametru interior(mm)=Dit+2*Sa=2270+18=2288 mm
Dm=diametru mediu(mm)=Di+2*S/2=>
pentru tronsonul I:Dm=2320 mm
II:Dm=2323 mm
III:Dm=2329 mm
IV:Dm=2337 mm
De=diametru exterior(mm)=Di+2*S=> pentru tronsonul I:De=2352 mm
II:De=2358 mm
III:De=2370 mm
IV:De=2386 mm
t r o n s o n |
h (m |
P
|
Ph
|
Pc
|
s (mm) maj 30% |
s maj (mm) si standard |
s1 maj (mm)si standard |
sa (mm) maj 30% |
st (mm) |
sc (mm) |
Dit (mm |
Di (mm |
Dm (mm) |
De (mm |
I |
| |||||||||||||
II | ||||||||||||||
III | ||||||||||||||
IV |
Cap.V Calculul fundurilor si capacelor
Fundurile elipsoidale solicitate la presiuni interioare.
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere dimensional, fiind executate prin ambutzisare, fie dintr-un singur singur semifabricat,fie din segmenti preambalati prin sudare.
Grosimea totala de perete se evalueaza cu formula:
in care:
sa=grosime de adaos care se determina astfel:
sa=sc+st+s't [mm]=8+1+0,75=9,75 mm
sc=grosime de coroziune=8 mm
st=grosime tehnologica=1mm
s't=grosime de adaos mecanic=0,75mm
Grosimea de adaos sa, astfel calculata, se va majora cu 30% =>sa=12.67 mm
ye=coeficientul de suprasolicitare, ale carui valori depind de simplexul dimensional H/Dm(pentru H/Dm=0,25 avem ye=1)
in calculele practice ye =1
φ∙σa=rezistenta admisibila a sudurii=98 N/mm2
pc=presiunea de calcul: pcI=1.5 N/mm2 si pcIV=2.7 N/mm2
Di=diametru interior=2288 mm
sf,capac=(1∙1,5∙2288)/(2∙98-1,5∙1)=17.64 mm
sf,fund=(1∙2,7∙2288)/(2∙98-2.7∙1)=31.95 mm
Atentie! sf calculat se va majora cu 30% => sf,capac=22.93 mm
sf,fund=41.53 mm
Deci grosimea totala de perete va fi:
sif,capac=22.93+11.7 => sif,capac=35 mm
sif,fund=41.53+11.7 => sif,fund=53 mm
Se determina apoi celelalte caracteristici constructiv-dimensionale:
hmin=inaltimea fustei cilindrice, in mm, care, in mod uzual, are urmatoarele valori:(conform standardului) hmin=2540 mm
deci hmin=30 mm
H=inaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal in mm, care are urmatoarea valoare uzuala:
Hcapac=0,25∙Dm=0,25∙2320=580 mm
Hfund=0,25∙2337=584 mm
H1=inaltimea totala a fundului elipsoidal, in mm, care se determina cu urmatoarea formula existenta:
H1=H +hmin=> H1,capac=610 mm
H1,fund= 614 mm
Cap VI Dimensionarea racordurilor
6.1Alegerea racordurilor
Racordurile sunt dispozitive prin intermediul carora se realizeaza imbinarea demontabila a conductelor, tevilor, armaturilor, sau alte elemente, dispozitive, manometre,termometre, termocuple si indicatoare de nivel.
Din punct de vedere constructiv, sunt:
racorduri bosaje- turnate cu corpul
racorduri mufa- turnate cu corpul si pentru sudura
racorduri cu flanse- turnate cu corpul si pentru sudura
cu flansa plata sudata simpla
cu flansa plata sudata captusita
cu flansa cu gat
cu flansa cu guler
cu flansa libera pe teava rasfranta
cu flansa libera pe teava cu inel sudat
Racordurile cu flansa au cea mai mare utilizare in constructia aparatelor de tip recipient, ele fiind sudate pe corp, cu sau fara consolidarea orificiilor respective.
Pentru a asigura o montare comoda, lungimea rl a stuturilor se va adapta in mod corespunzator, in general recomandandu-se ca aceasta sa nu coboare sub 70-80 mm, chiar in cazul racordurilor de dimensiuni mici.
Valorile recomandate pentru lungimea racordurilor, se gasesc in tabelul 3.10
Racordurile si tevile de legatura supuse vibratiilor, loviturilor, socurilor sau dilatarilor importante, (fie in timpul functionarii, fie in trimpul transportului) vor fi intarite cu imbinarile de consolidare
1=stutul de teava
2=manta
3=flansa cu gat
4=contraflansa
5=inelul de consolidare
6=system de etansare (garnitura)
7=suruburi
8=gaura pentru verificarea sudurii
Calcularea volumului coloanei
Volumul total al coloanei= volumul coloanei pe portiunea cilindrica+volumul calotei superioare+ volumul calotei inferioare
Vt=Vc+Vs+Vi
Volumul cilindrului:
Vc=π∙r2∙ht=3,14∙1,1352∙20,56=> Vc=82,63∙109 [mm3]
r=Dit/2=2270/2=1135 [mm]=1,135 [m]
ht=inaltimea tronsoanelorI,II,III,IV+2∙hmin=20560 [mm]=20,56 [m]
inaltimea tronsoanelorI,II,III,IV=2+3+9+6,5=20,5 [m]
hmin= 30 [mm]=30∙10-3 [m]
Volumul calotei superioare:
Vs=
Hsup=580[mm] => Vs=0.3920∙109 [mm3]
Volumul calotei inferioare:
Vi=
Hinf=584 [mm] => Vi=0.3994∙109 [mm3]
Deci volumul total al cilidrului va fi:
Vt=82.63+0,392+0.3994=> Vt=83.42 [m3]
6.2Calculul diametrelor racordurilor
R1: Q1=Vt/1,5=83.42/1,5=> Q1=55.61∙109 [mm3/h]=0,0154∙109[mm3/s]
Prin R1 intra Benzina si vapori
R2: Q2=0,75Q1=> Q2=0.0115∙109[mm3/s]
Prin R2 iese Benzina
R3: Q3=0,25Q1=> Q3=0.0038∙109[mm3/s]
Prin R3 ies vapori
R4: Q4=0,45Q3=> Q4=0.0017∙109[mm3/s]
R4 reprezinta refluxul
R5: Q5=0,45Q2=> Q5=0.0051∙109[mm3/s]
Prin R5 intra vaporii de la refierbator
Diametrul interior al acestor tipuri de racorduri se va determina in functie de debitul si viteza fluidului tehnologic vehiculat
2210 mm
unde: Q= debitul fluidului vehiculat [mm3/s]
v= viteza fluidului [m/s], care are valorile:
pentru lichide v=0,5.2 [m/s] => vlichide=103 [mm/s]
pentru gaze v=10.20 [m/s] => vgaze=15∙103 [mm/s]
pentru abur v=10.30 [m/s] => vabur=20∙103 [mm/s]
=140.06[mm]
=121.03 [mm]
= 15.55 [mm]
=10.7 [mm]
=18.02 [mm]
Valorile Dit obtinute prin calcul, se vor standardiza din tabelul 4.2 pentru racord cu flansa cu gat, de tip Pn 16:
Racord |
Q=debit ( mm3/s ) |
Dit=diametru ( mm ) |
S1=grosimea perete a racordului (mm) |
R1 |
45(in tronson III) |
||
R2 |
40(in capacul inf.) |
||
R3 |
25(in capacul sup.) |
||
R4 |
28 (in tronson I) |
||
R5 |
45 (in tronson IV) |
Prin R1 intra Benzina si vapori
Prin R2 iese Benzina
Prin R3 ies vapori
R4 reprezinta refluxul
Prin R5 intra vaporii de la refierbator
6.2.1 Gurile de vizitare
Gurile de vizitare sunt dispozitive inchise cu capac demontabil prins in suruburi cu care se va echipa aparatul de tip coloana in scopul asigurarii unor cai de acces pentru montare, demontare, intretinere, inlocuiri de piese. Pot avea mai multe forme. In acest caz se vor alege 6 guri de vizitare cu capac rabatabil rotund cu diametrul nominal de 500 mm.
Clasificarea gurilor de vizitare
Dupa forma geometrica:
Rotunde-utilizate cel mai des; standardizate pentru presiuni nominale pana la Pn=64 bari si diametr nominale Dn=600mm.
Ovale/eliptice-utilizate limitat mai ales pentru aparate ce lucreaza sub vacuum; sunt standardizate.
Patrate/drptunghiulare-utilizate pentru aparate ce lucreza la presiuni egale cu presiunea atmosferica.
Dupa prezenta de montare a gurilor:
Orizontale
Verticale
Din punc de vedere al protectiei suprafetei interioare:
cu captusala
fara captusala
Se alege diametrul nominal al capacului Dn=500 mm din tabelul 3.11
1=flansa gurii de vizitare
2=capacul gurii de vizitare
3=suruburi (tip fluture)
4=maner
5=garniture sistemului de etansare
6=stutul
7=mecanismul de rabatere si sustinere al mecanismului
6.3 Calculul inelelor de consolidare
1 = stut ( racord )
2 = manta
3 = sudura stut - inel
4 = sudura stut - manta
5 = sudura inel - manta
6 = gaura pentru verificarea calitatii sudurii
7= inel de consolidare
Sic=grosimea inelului de consolidare, cel putin egala cu grosimea mantalei
Dic = diametrul inelului de consolidare
[mm]
Determinarea diametrului s-a obtinut din conditia ca aria sectiunii mediane a componentului sistemului de consolidare respectiv a elementului care participa la consolidarea orificiului sa fie mai mare sau cel putin egala cu aria sectiunii mediane a peretelui mantalei sau a fundului
302.4[mm]
253.8[mm]
70.52[mm]
72.17 [mm]
77.4 [mm]
Cap. VII Calculul sistemului de rezemare
1 = mantaua coloanei
2 = sudura transversala
3 = piciorul, suportul
coloanei
4= sudura manta-fund
5 = recipient
In functie de particularitatile exploatarii tehnologice si de inaltimea tip (400- 4000 mm ) suporturile inchise se echipeaza cu guri de vizitare cu diametrul mai mare de 400 mm , vor exista chiar si niste orificii pentru trecerea libera a conductelor de fund, scara interioara pentru inspectie , inele de rigidizare si strat de protectie antifoc , pot exista orificii pentru ventilare si pentru luminare .
Dispozitivul de avansare in fundatie al suporturilor inchise se poate realiza in functie de solicitarile maximale provenite din actiunea combinata a vantului , greutatii aparatului in stare de explotare , a actiuni seismelor .
Dip
D1
a
S1
Des
Dii = diametrul interior al inelului pentru fundatie
Dei = diametrul exterior al inelului pentru fundatie
bii = latimea inelului pentru fundatie
d = diametrul exterior al surubului pentru fundatie si se va adopta un surub avand diametrul exterior d =68 [mm]
S1 = grosimea inelului pentru fundatie
S2 = grosimea contrainelului pentru fundatie
S3 = grosimea elementului de rigidizare ( guseului )
us = distanta dintre inel si contra inel
ns = numarul de suruburi ( trebuie sa fie multiplu de 4 )
ts = pasul dintre suruburi
Sip=grosimea piciorului ≈ Si fund=40 [mm]
d1 = d + 10 = 68 +10 = 78 [mm]
d2 = d + ( 10 - 20 ) = 68 + 20 = 88 [mm]
Di =2288 [mm]
De = 2352 [mm]
Dii = ( 0,9 - 0,95 )∙De= 0,95∙2352= 2234 [mm]
Dei = ( 1,0 - 1,18 )∙De= 1,18∙2352= 4237[mm]
Dcs=Dip+2∙(a+Sip)=2288 + 2 (80+40) = 2528[mm]
bii = 61 [mm]
a deci a>80 [mm]
S1 = ( 1,6 - 2 ) Sip = 1,8∙40=72 [mm]
S2 = ( 0,75 - 1 ) S1= 61.2 [mm]
S3 = ( 0,6 - 0,8 ) S2= 45.9 [mm]
hs = ( 500-600 ) =600 [mm]
ns = =(3.14∙2528)/340=24 [mm]
ts = 5d=5*68=340 [mm]
Cap. VIII Evaluarea sarcinilor si a solicitarilor corespunzatoare
Determinarea greutatii mantalei
[N]
G=3,14=412.8[N]
G=890,4 [N]
G=4741.8 [N]
G=4590.2 [N]
10635 [N]
Calculul greutatii fundurilor si capacelor
=
=404,5 [N]
=
=440,48 [N]
Determinarea greutatilor gurilor de vizitare
Se vor utiliza guri de vizitare captusite si masa neta a unei guri de vizitare este de 198 kg/buc
=m∙g=198 ∙9,81 = 9711,9 [N]
Determinarea greutatii racordurilor
Din tabelul 4.2 : =16 [kg/buc]
= 14 [kg]
= 1,5 [kg]
= 1,5 [kg]
=1,5 [kg]
=16∙9,81=156,96 [N]
=137,34 [N]
=14,715 [N]
=14,715 [N]
=14,715 [N]
Calculul greutatii inelelor de sustinere a talerelor
G1=L∙G1' si Gtotal=G1∙n
=> L=3,14(2270-2∙5,024)=10.96 m
l = 5,024 m
(M=75kg/m)=75kg/m∙9,81m/s2=735,75 kg/s2=735,75 [N/m]
g=9,81 m/s2 1kg/s2=1N/m
n= numarul de talere n=20,5/0.6=34
G1=8064 [N] =>Gtotal=274170 [N]
Calculul greutatii piciorului coloanei
Pentru inelul de baza
=55900[N]
Pentru contrainel
=1,23∙2,352=2,892 [m]
=
=31439 [N]
7)Calculul greutatii guseelor de rigidizare
l=latimea unui guseu==
l=2,5[m]
h== 1.366 [m]
Gg=16562[N]
Calculul greutatii talerelor
,unde
=155242 [N]
Calculul greutatii fustei
Gf = γ∙π∙Dmf∙Sip∙Hf =85,54 [N]
Hf=inaltimea fustei;
Dmf=diametrul mediu al fustei
Sip=S1IV Dip=Dit
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 3160
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved