UTILAJE

CUPRINS

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

3.1 Calculul rezistentelor admisibile pentru solicitarea statica

3.2 Calculul rezistentelor admisibile a sudurii pentru solicitarea statica deintindere

3.3 Calculul de dimensionare al mantalei cilindrice

Capitolul 4: CALCULUL DE DIMENSIONARE AL CAPACELOR BOMBATE(ELIPSOIDALE)

Capitolul 5:INDICAREA REGMURILOR DE SUDARE

Capitolul 6: DIMENSIONAREA RACORDURILOR

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

INTRODUCERE

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

Aliaje folosite la constructia utilajelor

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 .

Cap.I Descrierea aparatului de tip coloana

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.

Cap. II Date de proiectare

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:

p_c=p+p_h (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

p_h=presiunea hidrostatica p_h=h* ,

unde γ=78,5KN/m³=78,5*10³N/m³

p_h1=γ*h₁=78,5*10³N/m³*2m=157*10³N/m²=> ph₁=0,157N/mm²

→p_c1=1,34N/mm²+0,157N/mm²=>p_c1=1,5N/mm²

p_hII=γ*h_1I=78,5*10³N/m³*5m=392*10³N/m²=> p_hII =0,3925N/mm²

→p_c1I=1,34N/mm²+0,3925N/mm²=>p_c1I=1,7N/mm²

p_hII1=γ*h_1II=78,5*10³N/m³*10m=785*10³N/m²=> p_hII1=0.785N/mm²

→p_c1II=1,34N/mm²+0,785N/mm²=>p_c1II=2,1N/mm²

p_h1V=γ*h_1V=78,5*10³N/m³*16.5m=1295*10³N/m²=> p_h1V =1,295N/mm²

→p_c1V=1,34N/mm²+1,295N/mm²=>p_c1V=2.7 N/mm²

σ_a=σ_as (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∙τ_c =0,8∙10=8 mm

unde:Wc=viteza de coroziune=0,8mm/an

τ_c=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

S_II=20.01 mm

S_III=24.77 mm

S_IV=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

S_II=20.01 mm S_II=24 mm

S_III=24.77 mm S_III=30 mm

S_IV=31.95 mm S_IV=38 mm

S₁=S+Sa , astfel: Standardizate din STAS 437-87

S_1,I =17.64+9=26.64 mm S_1,I =32 mm

S_1,II=29.01 mm S_1,II=35 mm

S_1,III=33.77 mm S_1,III=41 mm

S_1,IV=40.95 mm S_1,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

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:

s_a=grosime de adaos care se determina astfel:

s_a=s_c+s_t+s'_t [mm]=8+1+0,75=9,75 mm

s_c=grosime de coroziune=8 mm

st=grosime tehnologica=1mm

s'_t=grosime de adaos mecanic=0,75mm

Grosimea de adaos s_a, astfel calculata, se va majora cu 30% =>s_a=12.67 mm

y_e=coeficientul de suprasolicitare, ale carui valori depind de simplexul dimensional H/Dm(pentru H/Dm=0,25 avem y_e=1)

in calculele practice y_e =1

φ∙σ_a=rezistenta admisibila a sudurii=98 N/mm²

p_c=presiunea de calcul: p_cI=1.5 N/mm² si p_cIV=2.7 N/mm²

Di=diametru interior=2288 mm

s_f,capac=(1∙1,5∙2288)/(2∙98-1,5∙1)=17.64 mm

s_f,fund=(1∙2,7∙2288)/(2∙98-2.7∙1)=31.95 mm

Atentie! s_f calculat se va majora cu 30% => s_f,capac=22.93 mm

s_f,fund=41.53 mm

Deci grosimea totala de perete va fi:

s_if,capac=22.93+11.7 => s_if,_capac=35 mm

s_if,fund=41.53+11.7 => s_if,fund=53 mm

Se determina apoi celelalte caracteristici constructiv-dimensionale:

h_min=inaltimea fustei cilindrice, in mm, care, in mod uzual, are urmatoarele valori:(conform standardului) h_min=2540 mm

deci h_min=30 mm

H=inaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal in mm, care are urmatoarea valoare uzuala:

H_capac=0,25∙Dm=0,25∙2320=580 mm

H_fund=0,25∙2337=584 mm

H₁=inaltimea totala a fundului elipsoidal, in mm, care se determina cu urmatoarea formula existenta:

H₁=H +h_min=> H_1,capac=610 mm

H_1,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 r_l 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∙h_t=3,14∙1,135²∙20,56=> Vc=82,63∙10⁹ [mm³]

r=Dit/2=2270/2=1135 [mm]=1,135 [m]

h_t=inaltimea tronsoanelor_I,II,III,IV+2∙h_min=20560 [mm]=20,56 [m]

inaltimea tronsoanelor_I,II,III,IV=2+3+9+6,5=20,5 [m]

h_min= 30 [mm]=30∙10^-3 [m]

Volumul calotei superioare:

Vs=

H_sup=580[mm] => Vs=0.3920∙10⁹ [mm³]

Volumul calotei inferioare:

Vi=

H_inf=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] => v_lichide=10³ [mm/s]

pentru gaze v=10.20 [m/s] => v_gaze=15∙10³ [mm/s]

pentru abur v=10.30 [m/s] => v_abur=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:

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

S_ic=grosimea inelului de consolidare, cel putin egala cu grosimea    mantalei

D_ic = 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 .

D_ip

D₁

a

S₁

D_es

D_ii = diametrul interior al inelului pentru fundatie

D_ei = diametrul exterior al inelului pentru fundatie

b_ii = 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 )

u_s = distanta dintre inel si contra inel

n_s = numarul de suruburi ( trebuie sa fie multiplu de 4 )

t_s = pasul dintre suruburi

S_ip=grosimea piciorului ≈ S_{i fund}=40 [mm]

d₁ = d + 10 = 68 +10 = 78 [mm]

d₂ = d + ( 10 - 20 ) = 68 + 20 = 88 [mm]

D_i =2288 [mm]

D_e = 2352 [mm]

D_ii = ( 0,9 - 0,95 )∙D_e= 0,95∙2352= 2234 [mm]

D_ei = ( 1,0 - 1,18 )∙D_e= 1,18∙2352= 4237[mm]

D_cs=D_ip+2∙(a+S_ip)=2288 + 2 (80+40) = 2528[mm]

b_ii = 61 [mm]

a deci a>80 [mm]

S₁ = ( 1,6 - 2 ) S_ip = 1,8∙40=72 [mm]

S₂ = ( 0,75 - 1 ) S₁= 61.2 [mm]

S₃ = ( 0,6 - 0,8 ) S₂= 45.9 [mm]

h_s = ( 500-600 ) =600 [mm]

n_s = =(3.14∙2528)/340=24 [mm]

t_s = 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 G_total=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] =>G_total=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

G_f = γ∙π∙D_m^f∙S_ip∙H_f =85,54 [N]

H_f=inaltimea fustei;

D_mf=diametrul mediu al fustei

S_ip=S₁^IV D_ip=D_it