Download - Ingineria Echipamentelor Antipoluante
UNIVERSITATEA “PETROL – GAZE” PLOIEŞTIFACULTATEA TEHNOLOGIA PETROLULUI ŞI PETROCHIMIE
SPECIALIZAREA: INGINERIA PROTECŢIEI MEDIULUI
PROIECT INGINERIA ECHIPAMENTELOR
ANTIPOLUANTE
ÎNDRUMĂTOR PROIECT: STUDENT: Conf. dr. ing. Gh. DUMITRU ANUL IV
2011
1
Cuprins
1.Prezentarea constructiv-functionala a apatalului hidraulic tip coloana...... 3
2.Shema de funtionare aaparatului.......................................................................4
3.Date de proiectare................................................................................................8
4.Criteriul ISCIR pentru alegerea materialelor..................................................9
5.Calculul numarului straturilor de umplutura.................................................11
6.Calculul rezistentei admisibile...........................................................................13
7.CALCULUL DE PREDIMENSIONARE
7.1 Calculul grosimii de adaos..................................................................14
7.2 Calculul grosimii de perete.................................................................17
7.3 Calculul de predimensionare al fundurilor elipsoidale..................18
7.4 Calculul sistemului de rezemare........................................................20
7.5.Evaluarea sarcinilor gravitationale...................................................22
7.6 Greutatea totala a coloanei.................................................................32
7.7 Determinarea greutatii tronsonale....................................................33
8. Determinarea perioadei proprii de oscilatie..................................................34
9. Evaluarea actiunii seismice..............................................................................36
10. Evaluarea tensiunilor mecanice si formularea conditiilor De rezistenta si stailitate................................................................................44
11.Bibliografie.......................................................................................................51
2
1. Prezentarea constructiv funcţionala a aparatului hidraulic tip coloana
In industria petroliera chimica şi petrochimica, precum şi in alte industrii se întalnesc aparate tehnologice care prin forma şi dimensiuni, intra in categoria aparatelor de tip coloana, cu raport relativ mare intre inalţime şi diametru.
Calculul complet al unui aparat tip coloana includedimensionarea tenologica si dimensionarea mecanica, ambele fiind independente.
Conceptul de aparat de tip coloana in general, este asociat cu cel de proces de transfer de substante sau de masa (absortie, desorbtie, chemosorbtie, adsorbtie, fractionare, exctractie). Pentru a asigura durata necesara realizarii procesului urmarit, coloana trebuie sa aiba o anumita inaltime si un anumit diametru tehnologic. Din punct de vedere constructiv, aparatele tip coloana se caracterizeaza de cele mai multe ori printr-un simplex dimensional H/Dit relativ mare ( Dit-diamentrul interior tehnologic, in mm si H-inaltimea gabaritica a aparatului,in mm).
In ansamblul sau, aparatul de tip coloana se compune din corp si amenajerile ( echipamentele ) interioare si/sau exterioare corespunzatoare.
Amenajarile (echipamentele) interioare corespunzatoare ( pentru procese de transfer de substanta) au forme si functii diverse (talere, corpuri umplutura, serpentine etc.) concordante cu tipul tehnologic. Amenajarile exterioare ( scari, platforme, podeste dispozitive de riidicat) permit executarea operatiilor de exploatare si intretinere curenta, montare sau demontare, supraveghere tehnica s.a in conditii sigure de securitate si protectie a muncii.
Se considera ca fiind aparate de tip coloana, toate aparatele tehnologice cilindrice verticale care indeplinesc una din urmatoarele conditii :
3
2. Schema de functionare a aparatului
Aparat hidraulic static pentru captarea prafului industrial
Pentru purificarea gazului, miscarea fluidului absorbant si a gazului se produce in contracurent, gazul deplasandu-se ascendent iar lichidul descendent prin pulverizarea lui la partea superioara.
6
7
3
4
8
5
2
9
1
Schema functionala a aparatului
Legenda:1) coloana de umplutura (corpul aparatului)
2) umplutura
3) racitor
4) pompa
5) racordul de intrare al gazului care urmeaza a fi purificat
6) racordul de evacuare al gazului purificat
7) racordul de intrare al lichidului absorbant
8) racordul de evacuare al lichidului
9) pulverizator
4
Pentru eliminarea caldurii care se degaja in timpul purificarii si pentru marirea densitatii de stropire in coloana cu umplutura se utilizeaza recircularea lichidului absorbant, partial fiind evacuat, introducandu-se in locul lui absorbant proaspat.
OBSERVATII
1. In general la peretele coloanei frectia de goluri este maxima si in consecinta rezistenta lichidului este mica, din acest motiv lichidul are tendinta sa se deplaseze preferential in lungul peretelui, in consecinta zona centrala a umpluturii va fi insuficient udata. Pentru a evita acest lucru, pe inaltimea aparatului, intre doua straturi de umplutura, se prevad dispozitive de redistribuire care dirijeaza lichidul spre partea centrala a umpluturii.
2. In partea inferioara a coloanei se prevad dispozitive pentru uniformizarea vitezei de circulatie a gazului. Sub gratarul straturilor de umplutura, in zona de evacuare a lichidului, se prevede un taler cu clopotei care are rolul de egalizare a vitezei gazului pe sectiunea coloanei.
5
Coloana de umplutura scrubere
6
ELEMENTELE COMPONENTE ALE COLOANEI
1.Mantaua cilindrica – are inaltimea Hm, diametrul Dit si grosimea de perete s1
2.Fundul superior - fund bombat elipsoidat de inaltime H1f si grosimea s1f
2a.Partea cilindrica a fundului superior h=100mm2b.Partea bombata elipsoidal a fundului superior H=Dit/4
3.Fundul inferior - fund bombat elipsoidal de inaltime H1f si grosimea s1f
4.Sistemul de rezemare – este alcatuit din picioarul de rezemare cu inaltimea Hp si sistemul de ancorare alcatuit din inel, contrainel si guseu de rigidizare
5.Gratar limitator de straturi
6.Suport de sustinere a umpluturii-realizat din platbante fixate cu tiranti
7.Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea lichidului spre zona centrala a umpluturii- structura tronconica prevazuta cu gauri
8.Taler cu clopotei pentru distribuirea uniforma a gazului pe sectiune
9. Sistem de pulverizare tip paianjen
10. Fundatia inelara din beton armat
11. Platforma betonata
12.Corpuri de umplutura de inaltime hui – inele RASCHING ¾ inch
13.Sistem de ancorare
14.Guri de incarcare-descarcare
15.Guri de vizitare
T1,T2 – termocuple Dn40R1 – Racord de intrare a gazului Dn250R2 – Racord de intrare a lichidului absorant Dn80R3 – Racord de iesire a gazului purificat Dn800R4 – Racord de iesire a lichidului Dn800GV – Gura de vizitare Dn500G1..G8 – Guri de incarcare-descarcare Dn250
7
3.Date de proiectare
3.1 Tipul tehnologic: Coloana cu umplutura scrubere pentru purificarea umeda a gazelor
3.2 Tipul constructiv: Aparat cilindric vertical nmin = 3 Dit = 2250mm Ht = 29626mm
3.3 Echipament tehnologic interior Corpuri de umplutura inele RASCHING ¾ inch Dispozitiv de pulverizare a fluidului tip paianjen Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea fluidului
3.4 Parametri tehnologici principali Densitatea gazului – qa = 1,3 kg/Nm3
Densitatea fluidului – qfl = 1000 kg/m3
Vascozitatea cinematica a fluidului la t= 60oC – ν = 0.47 * 10-6 m2/s Caderea de presiune pe metru de inaltime a stratului de umplutura
Δp = 42mmH2O/m Debitul de gaz – Qg = 60/qa = (100+11N) m3/min Suprafata totala de contact a umpluturii – S =(12000+300N) m2
Mediul corosiv – wc = 0.16 mm/an Temperatura peretelui – tm = 250oC Presiunea – Pi = 6+0.2N = 6+0.2*8=7.6 bar Densitatea umpluturi – qu= 690 kg/m3
3.5 Zona climatica - evaluarea actiunii eoliene, conform NP-082-04 :,,Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului ‘‘
3.6 Zona seizmica - B, conform normativului P100-1/2006 : ,,Cod de proiectare seismica – Partea I – Prevederi de proiectare pentru cladiri’’
3.7 Sistem constructiv termoizolant – vata minerala
8
4.Criteriul ISCIR pentru alegerea materialelor
Se aplică criteriul ISCIR (Inspecţia de Stat pentru Cazane sub Presiune şi Instalaţii de Ridicat) prescripţia tehnica de proiectare PT C4/2 – 2003.
Potrivit criteriului ISCIR recipientele sunt clasificate în cinci clase de periculozitate.Clasificarea recipientelor se realizează în funcţie de parametrii tehnici (presiune, temperatură).
Clasificarea recipientelor sub presiune stabile care lucreaza la temperaturi ridicate. Criteriul ISCIR
Categoria recipientului cald
Presiunea maximă de lucru la funcţionarea
în regim, p în daN/cm2
Temperatura maximă a peretelui metalic
T, [K] t, [C]
I Până la 850 Până la 1023 Până la 750
II Până la 850 Până la 823 Până la 550
III Până la 850 Până la 748 Până la 475
IV Până la 50 Până la 623 Până la 350
V Până la 16 Până la 473 Până la 200
Categoria de periculozitate aleasa a fost categoria IV. pint= 6+0,2N bar = 6+0,2*8 = 7,6 bar tint= 250ºC
9
Tipurile de oţeluri recomandate pentru a fi utilizate în construcţia recipientelor sub presiune stabile, care lucrează la temperaturi ridicate.
Categoria recipientului
caldOŢELURI ADMISE
I Oţeluri aliate special.
IIOţeluri aliate destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperaturi ridicate.
IIIOţeluri slab aliate, oteluri carbon de calitate normalizate, oteluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperaturi ridicate.
IVOţeluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperatura ridicata, temperatura ambiantă sau scăzuta, oţeluri sudabile destinate construcţiilor sudate, oţeluri carbon de uz general cu prescripţii de calitate.
VOţeluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperatura ridicata, temperatura ambiantă sau scăzuta, oţeluri sudabile destinate construcţiilor sudate, oţeluri carbon de uz general cu sau fara prescripţii de calitate.
Conform tabelului , a fost aleasa categoria IV : oteluri destinate tablelor de cazane si recipiente sub presiune lucrand la temperatura ambianta si ridicata (realizata de Institutul Roman de Standardizare)
Oţeluri recomandate pentru a fi folosite în construcţia recipientelor caldeTemperatura
maximă (de utilizare) a
peretelui metalic
Categoria recipientului
caldMarca oţelului STAS
K C
623 350 IV
OL34OL37
OL44OL52
500/1-78500/2-80
R37R44R52
K41K47
2883/1-762883/2-802883/3-80
STAS 2883/1-76 a fost revizuit astfel ca otelul utilizat in proiect va fi:
10
K410 2a STAS 2883/3-88 P265 GH SR-EN 10028-2
K – oteluri destinate recipientelor care lucreaza la temperatura ambianta sau ridicata. 410 – reprezinta rezistenta la rupere minima determinata la temperatura standard normala de 20ºC, exprimata in N/mm2
.
P – oteluri pentru recipiente sub presiune. H – temperatura ridicata.
G – alte caracteristici garantate
5.Calculul numarului straturilor de umplutura
Calculul suprafetei totale de contact a umpluturii
Calculul inaltimii necesare a stratului de umplutura
Se impune debitul gazului
11
Calculul numarului de straturi de umplutura
Valorile diametrului interior tehnologic
Dit, [m]0,4 0,5…1,2 1,4…2,2 2,3…3
k h 10 6 3 2
12
6.Calculul rezistentei admisibile
cr;cc= coeficienti globali de siguranta
Calculul rezistentei admisibile a cordonului de sudura
Valorile coeficientului de rezistenta a sudurii φ
Tipul sudurii şi felul sudării Volumul examinării nedistructive
Sudură cap la cap executată manual cu control parţial nedistructiv
0,85
13
Legenda:1 – materialul de bază; 2 – materialul de adaos MA (cordonul de sudură CS ; S – sudura); ZIT – zona de influenţă tehnică
7.Calculul de predimensionare
7.1 Calculul grosimii de adaos
Adaosul la coroziune
Adaosul tehnologic mecanic
- este stabilit in functie de toleranta negative de fabricatie la grosimea tablei peretelui conform SR EN
smin= 0.8 mm (st)
Grosimea de adaos
14
Presiunea de calcul pe tronsoane
Presiunea hidrostatica a fluidului
15
Presiunea hidrostatica a umpluturii
16
Presiunea interioara
Presiunea de calcul
7.2 Calculul grosimii de perete
Grosimea peretelui mantalei cilindrice
17
Marimile constructiv-dimensionale reprezentative
Legenda:AR – axa de rezoluţie;
SIT – suprafaţa interioară tehnologică;
SI – suprafaţa interioară a peretelui de rezistenţă ( stabilitate );
SM – suprafaţa mediană a peretelui de rezistenţă;
SE – suprafaţa exterioară
18
7.3 Calculul de predimensionare al fundurilor elipsoidale
Legenda:
1 – zona cilindrică a fundului bombat elipsoidal; 2 – zona bombată propriu-zisă; SIT – suprafaţa interioară tehnologică; SM – suprafaţa mediană a peretelui de rezistenţă (stabilitate);
19
SE – suprafaţa exterioară; AR – axa de revoluţie; CG – curba generatoare; IR – începutul racordării
Grosimea de adaos
Grosimea totala de perete
Grosimea totala de perete a fundului superior
Grosimea totala de perete a fundului inferior
Inaltimea fundurilor
20
7.4 Calculul sitemului de rezemare
Sistemul de rezemare al aparatului de tip coloană
Legenda:Dip – diametrul interior al piciorului; Dii – diametrul interior al inelului; Dei – diametrul exterior al inelului; De – diametrul exterior al mantalei cilindrice; s1 – grosimea de perete; s1p – grosimea de perete a mantalei cilindrice; s1 – grosimea de perete a inelului; 1 = mantaua cilindrică a aparatului; 2 = fundul elipsoidal; 3 = mantaua cilindrică a sistemului de rezemare (a piciorului de rezemare – fusta cilindrică ); 4 = inelul de rezemare cu lăţimea ; 5 = contrainelul de rezemare cu grosimea de perete s2 şi diametrul exterior D1; 6 = nervură de rigidizare sau guseu; 7 = şuruburile de ancoraj ale aparatului ( şuruburi de fundaţie sau buloane ); 8 = cordonul de sudură dintre mantaua cilindrică şi fundul elipsoidal;
21
9 = cordonul de sudură în colţ dintre piciorul de rezemare 3 şi fundul elipsoidal 2; 10 = cordonul de sudură dintre mantaua cilindrică 3 şi inelul de rezemare 4 ( sudură bilaterală în colţ ); 11 = cordonul de sudură inelar în colţ dintre contrainelul 5 şi mantaua cilindrică 3; 12 = fundaţia de beton armat (inelară).
Grosimea de perete a mantalei cilindrice a piciorului de rezemare este egala cu grosimea de perete a mantalei cilindrice a ultimului tronson al aparatului
s1p=s1v=22 mm
Diamentrul interior a piciorului
Diamentru exterior al piciorului
Diametrul interior al inelului
Diametrul exterior a inelului
Diametrul exterior al contrainelului
22
Diametru circular dupa care sunt amplasate suruburile
Grosimea de perete a inelului de rezemare
Grosimea de perete a contra inelului de rezemare
Grosimea de perete a nervurilor de rigidizare
Pasul dintre suruburi
Numarul de suruburi
7.5 Evaluarea sarcinilor gravitationale
Greutatea mantalei cilindrice
23
Greutatea fundurilor elipsoidale
Greutatea gurilor de vizitare
Dn Pn Masan neta Kg/buc500 32 232
Numar guri de vizitare = 2 * nr. straturi de umplutura + 2 GV=2*4+2=10 guri de vizitare
24
Greutatea piciorului de rezemare
Greutatea inelului de rezemare
Greutatea contrainelului
Greutatea fustei piciorului
Greutatea talerelor
Greutatea talerelor cu clopotei ambutisati
25
Greutatea talerelor tip sita
Greutatea sistemului de pulverizare
Greutatea produsului din coloana
Greutatea produsului din mantaua cilindrica
Greutatea produsului cuprins in fundul ellipsoidal
Greutatea umpluturii
26
Greutatea izolatiilor exterioare
Greutatea izolatiei mantalei cilindrice
Greutatea izolatiilor fundurilor elipsoidale
Greutatea izolatiei fundului superior
27
Greutatea izolatiei fundului inferior
Greutatea izolatiei exterioare piciorului
Greutatea izolatiei antifoc a piciorului
Greutatea podestelor circulare
Schita podestului
Re – raza exterioara a coloaneiRmpc– raza madiana a podestuluilpc – lăţimea podestului
28
Tronson I
29
Tronson II
Tronson III
30
Tronson IV
Tronson V
Greutatea podestului de varf
Greutatea dispozitivului de ridicat
Gdisp rid=900daN = 9000N
31
Greutatea scarii pisica
Schiţa amplasări scărilor pisică
Greutatea conductelor de vapori
Valoare globala: Gcv=50000N
32
7.6 Greutatea totala a coloanei
Greutati; N Masa; t
Manta cilindrica 338304,95 33,830495
Fund superior 7473,15 0,747315
Fund inferior 8233,91 0,823391
Guri de vizitare 22759,2 2,27592
Picior de rezemare 43425,26 4,342526
Talere clopotei 7156,94 0,715694
Talere sita 38170,33 3,817033
Sistem pulverizare 9940,01 0,994001
Produs din manta 1125230,12 112,523012
Produs din capac infer. 16677,47 1,667747
Umplutura 493828,91 49,382891
Termoizolatie manta 30880,5 3,08805
Termoizolatie capace 3639,6 0,36396
Izolatie exterioara picior 2895,54 0,289554
Izolatie antifoc picior 1284,85 0,128485
Podeste circulare 78330,71 7,833071
Podeste de varf 14250 1,425
Dispozitiv de ridicat 9000 0,9
Scara pisica 9486,9 0,94869
Conducte vapori 50000 5
TOTAL 2310968,35 231,096835
33
7.7 Determinarea greutatii tronsonale
Troson I Tronson II Troson III Troson IV Tronson V
Manta cilindrica 78334,52 78858,26 81315,67 81315,67 18480,83
Capac superior 7473,15 - - - -
Capac inferior - - - - 8233,91
Produs din manta 278325,47 262421,16 262421,16 262421,16 59641,17
Prod. Din capac inf. - - - - 16677,47
Umplutura 123457,22 123457,22 123457,22 123457,22 -Termoiozolatie manta 7631,8 7195,7 7207,47 7207,47 1638,1Termoiozolatie capace 1816,84 - - - 1822,76
Termoizolatie picior - - - - 2895,54
Izolatie antifoc - - - - 1284,85
Guri de vizitare 6827,76 4551,84 4551,84 4551,84 2275,92
Taler cu clopotei - - - - 7156,94
Taler sita 9542,58 9542,58 9542,58 9542,58 -
Picior e rezemare - - - - 43425,26
Podest circular intreg 11182,49 11182,49 11195,69 11195,69 11195,69Podest circular segment 5591,49 5591,49 5597,84 5597,84 -
Podest de varf 14250 - - - -
Sistem pulverizare 9940,01 - - - -
Scara pisica 2298,9 1980 1980 1980 1248
Disozitiv de ridicat 9000 - - - -
Conducte vapori 10000 10000 10000 10000 10000
Total 575672,23 514780,74 517269,47 517269,47 185976,44
Masa 57567,223 51468,074 51726,947 51726,947 18597,644
8 Determinarea perioadei proprii de vibratie
34
In scopul stabilirii valorii perioadei proprii a aparatelor cilindrice tip coloana este necesar a se efectua integrarea ecuatiei diferentiale a fibrei medii deformate a coloanei aflate sub actiunea gravitationale. Integrarea respective se poate face analitic graphic sau grafo-analitic.
Reprezentarea modului fundamental de vibratie
Modul I (fundamental) de vibbratie se caracterizeaza prin prin perioada de vibratie T1
Modul II de vibratie se intersecteaza intr-un punct-perioada de vibratie T2
Modul III e vibratie se intersecteaza in doua puncte, este caracterizat prin formele de vibratie-perioada de vibratie T3
Superpozitia acestor forme de vibratie va da forma reala a vibratiei libere T1>T2>T3
Reprezentarea modului fundamental de vibraţie
Determinarea perioadei proprii de vibratie in modul fundamental
35
Sub actiunea fortelor orizontale aparatele de tip coloana lucreaza, la incovoiere, ca niste console si, in consecinta, oscilatiile lor sunt conditionate – in primul rand – de rigiditatea proprie la incovoiere Et*I.Conform STAS 9315/1 – 73 perioada oscilatiilor proprii se calculeaza cu formula:
unde: H – inaltimea aparatului considerate de la nivelul solului pana la varful aparatului, m
G – greutatea aparatului in conditii de regim, NEt*I – rigiditatea proprie la incovoiere, N*m2
Et – modulul de elasticitate logintudinal (modulul lui Young) la temperature tm a peretului metallic, N/m2
I – momentul de inertie axial al suprafetei transversal a aparatului, m4
g – acceleratia gravitationala, m/s2
T1 = 0.3….0.6s 0.3 structuri rigide 0.6 structuri flexibile
Valori optime ale perioadei proprii de oscilatie 0.8….1.2s
G = 2310968,35N
Modulul de elasticitate logitudinal
Momentul de inetie axial al sectiunii transversal a aparatului
Perioada proprie de vibratie
36
Calculul fregventei
9. Evaluarea actiunii seismice
Se face conform “Codului de proiectare seismica” P100-1:2006Potrivit acestui normativ analiza seismica a unei structure se face dupa doua metode:
METODA A
- Metoda curenta si obligatory de proiectare- Actiunea seismica este modelata printr-o forta echivalenta globala care solicita
structura in regim static- Calculul se efectueaza in domeniul elastic
METODA B
- Actiunea seismica este modelata sub forma unor accelerograme de raspuns ale structurii
- Structura este analizata in domeniul plastic de raspuns si in regim static - Se aplica in cazul unor structure deosebit de importante cu grad mare de
repetabilitate sau in cazul unor expertize ale unor structure afectate de cutremure
unde: Fb – forta seismica, N - coeficitentul de importanta al structure
ag – acceleratia maxima(de varf) a terenului corespunzatoare seismului de proiectare pentru perioada de revenire sau intervalul mediu de recurenta IMR=100 ani
q – factor de comportare al structurii
37
λ – coefficient de echivalentaM – masa totala a structurii, kg
Fb=as*M, N
as – acceleratia de raspuns a structure, m/s2
COEFICIENTUL DE IMPORTANTA AL STRUCTURII
- Se determina in functie de clasa de importanta a structurii
Clasa deimportanta
I II III IV
γI 1,4 1,2 1,0 0,8
Aparatul proiectat se incadreaza in clasa II-a de importanta : γI=1,2
CLASA I
- Nu se admit avarii sau cedari- Sunt considerate structuri de importanta vitala pentru societate- In timpul cutremurului si imediat dupa trebuie sa fi integral fuctionabile- Ex : statii de pompieri, spitale judetene, echipamente care produc energie
electrica, structuri la care exista riscul ca dupa cutremur, prin cedarea acesteia, sa duca la pierderea de mediu tehnologic in circumstantele in care acesta este toxic
CLASA II
- Structuri de importanta deosebita la care se impune limitarea avariilor avandu-se in vedere consecintele acestora
- Nu se accepta pierderi de vieti omenesti- Ex : cladiri de locuit si publice avand peste 400 de persoane, peniteciare
aziluri de batrani, scoli, sali de spectacole cu capacitate de peste 200 de persoane, cladiri si instalatii industriale care prezinta risc.
CLASA III
- Structuri de importanta normala- Sunt include toate structurile care nu fac parte din clasele I,II si IV
CLASA IV
38
- Structuri de importanta redusa- Ex : locuinte parter+etaj, industriale de importanta redusa, constructii
zootehnice.
ACCELERATIE DE VARF
ks – coeficientul seismic corespunzator gradului de proiectie antiseismica a coloanei- Reprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului,
corespunzatoare gradului de protectie antiseismica a coloanei, si acceleratia gravitationala
Zona teritoriului Romaniei in termeni de valori de varf ale acceleratiei terenului pentru proiectare ag, pentru cutrenur avand IMR=100 ani
Zona de sism ks=ag*g
A 0.32B 0.28C 0.20
39
D 0.16E 0.12F 0.08
Proiectarea aparatului se face in zona B de seism corespunzatoare orasului Ploiesti.
COEFICIENTUL DE AMPLIFICARE DINAMICA A STRUCTURII
- Se determina in functie de T1 si Tc
T1 – perioada proprie de vibratieTc – perioada de vibratie a terenului in amplasament, perioada de control
sau de colt
Zona teritoriului Romaniei la termeni de perioda de control (colt) Tca a spectrului de raspuns
40
Spectrul normalizat de raspuns elastic pentru acceleratiile componentelor orizontale ale miscarii terenului, pentru fractiunea din amortizarea critica, in zona caracterizata prin perioada de control (colt) 0.7 s < Tc<1.0 s
FACTORUL DE COMPORTARE AL STRUCTURII
- Reda modificarea raspunsului elastic in raspuns inelastic- Ia valori in functie de capacitatea structurii de a disipa energia indusa de seism- Reduce sarcina seismica- Tine seama de ductibilitatea structurii, de capacitatea de redistributie a
eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si de efectele de amortizare ale vibratiilor, altele decat cele associate structurii de rezistenta
- Este standardizat conform P100-1:2006- Deoarece se lucreaza la ductibilitati mari => q=2
- Ψ – coeficientul de reducere a efectelor actiunii seismice care tine seama de durabilitatea constructiei, de capacitatea de redistribuire a eforturilor si de efectul amortizarii vibratiilor
41
COEFICIENTUL DE ECHIVALENTA
λ – coeficientul care realizeaza echivalarea intre modelul dynamic real al structurii si sistemului cu un singur grad de libertate corespunzator modului propriu de vibratie λ = 1
CALCULUL INALTIMILOR TRONSONALE
42
Calculul fortei seismice pe tronsoane
Tronson Mi,kg hi,m Mi*hi
I 57567,223 26,231 1510045,827 353468,76II 51478,074 20,7 1065596,132 249432,79III 51726,947 14,1 729394,952 170735,43IV 51726,947 7,5 387952,102 90811,11V 18597,644 2,1 39055,052 9141,47
3732044,065
43
Calculul momentului de incovoiere
Momentul incovoietor pe sectiunile M-M si R-R
Momentul incovoietor pe sectiunea M-M
44
Momentul incovoietor pe sectiunea R-R
10. Evaluarea tensunilor mecanice si formularea conditiilor de rezistenta si stabilitate
45
Condtiile de rezistenta si stabilitate se formuleaza prin compararea eforturilor unitare effective cu cele admisibile:
- pentru formularea conditiei de rezistenta in fibrele intinse sau comprimate pe baza eforturilor unitare effective de determina un effort unitary echivalent conform uneia din reoriile de rezistenta; efortul unitary echivalent maxim se compara apoi cu efortul unitary admisibil corespunzator
- pentru formularea conditiei de stabilitate in fibrele comprimate se stabileste efortul unitary critic (corespunzator pierderii de stabilitate), si apoi valoarea de calcul (admisibila) a efortului unitar respectic si, cu aceasta din urma, se compara efortul unitary efectic maxim sau echivalent maxim de compresiune
Aceste conditii se vor formula in faza de regim a paratului
Evaluarea tensiunilor mecanice
Pc ; N/mm2
s1 STAS, mm s, mm Dm,mm σpcr,
N/mm2σpc
t, N/mm2
Σpcm,
N/mm2
0.8681 20 17.2 2272.8 0.8681 57.35 28.6750.9329 20 17.2 2272.8 0.9329 61.63 30.8150.9976 22 19.2 2274.8 0.9976 59.09 29.5451.0624 22 19.2 2274.8 1.0624 62.93 31.4651.0506 22 19.2 2274.8 1.0506 62.53 31.265
Calculul grosimii de rezistenta
Diametrul mediu al mantalei
46
Efortul unitar radial datorat presiunii
Efortul unitar inelar datorat presiunii
Efortul unitar meridional datorat presiunii
47
Eforturile unitare datorate propriei greutati
Efortul unitar meridional datorat propriei greutati
- Sectiunea M-M
- Sectiunea R-R
Eforturile unitare datorate momentului seismic
Efortul unitar meridional datorat momentului seismic
- Sectiunea M-M si R-R
48
Formularea conditiilor de rezistenta
Cazul 2
Conform teoriei I de rezistenta/teoria Galilei-Rankin, conditia de rezistenta se formuleaza astfel:
49
MANTAUA CILINDRICATeoria I
Teoria V
CONCLUZIE: in urma formularii conditiei de rezistenta a rezultat necesitatea maririi grosimii de perete a mantalei cilindrice astfel:
- Tronson I: de la 20mm la 22mm- Tronson II: dela 20 mm la 22 mm- Troson III: de la 22mm la 25mm- Troson IV: de la 22mm la 25mm- Tronson V: de la 22mm la 25mm
SISTEMUL DE REZEMARE
Cazul 2
Conform teoriei I de rezistenta/teoria Galilei-Rankin, conditia de rezistenta se formuleaza astfel:
CONCLUZIE: in urma formularii conditiei de rezistenta a rezultat necesitatea maririi grosimii de perete a piciorului de rezemare de la 22mm la 25mm
Formularea conditiilor de stabilitate
50
REZISTENTA ADMISIBILA DIN PUNCTUL DE VEDERE AL STABILITATII PENTRU SOLICITAREA STATICA LA COMPRESIUNE AXIALA UNIFORMA.
Valorile critice pentru eforturile unitare de compresiune axiala se determina cu formulele:
FORMULA LORETZ-TIMOSENKO
FORMULA KARMAN-TSIEN
CONDITIE DE STABILIATEA MANTA CILINTRICA
0.109+0.406=0.515≤1 => conditia de stabilitate se verifica
CONDITIA DE STABILITATE SISTEM DE REZEMARE
51
0.116+0.447=0.563≤1 => conditia de stabilitate se verifica
11. BIBLIOGRAFIE
1. Pavel A., Voicu I., Rizea L., Mateescu C., Aparate de tip coloană. Îndrumător
pentru proiect de an, Institutul de Petrol si Gaze, Ploieşti
2. Pavel A., Elemente de inginerie mecanica si întreţinerea utilajelor tehnologice
petrochimice, fascicul II, Institutul de Petrol si Gaze, Ploieşti, 1976
3. Dumitru Gh., Note de curs, 2009.
52