om17conducte

7/30/2019 om17conducte

1/16

Note de curs. Capitolul 17. Conducte i armturi

171

V. ORGANE PENTRU CONDUCEREA I NCHIDEREA

CIRCULAIEI FLUIDELOR

17.1. Conducte

17.1.1. Definire. Pri componente

Prin conductse nelege un ansamblu de elemente montate pe un traseu

determinat, separnd un spaiu nchis, prin care se transport materiale n stare

fluid sau fluidizat (soluii sau corpuri solide aflate n suspensie).

De regul, fluidul transportat umple ntreaga seciune transversal a

conductei. Cnd fluidul umple numai parial aceast seciune, conducta se

numete canal.

Prile componente.

1. tubulatur (elementul principal)

2. flane

3. piese fasonate (ramificaii)

Pomp

6

1

2 4 3

4

6

1

5


2/16


172

4. armturi

5. compensator de dilatri

6. supori (dispozitive de rezemare)

Forma constructiv, dimensiunile i materialul conductelor depind de

proprietile fizico-chimice ale materialelor transportate, presiune, temperatur

i debit.

Dimensiunea caracteristic a conductei i elementelor sale este diametrul

nominal care corespunde cu seciunea de trecere, fiind STAS 2099 (D =12000

mm). De asemenea sunt standardizate presiunile nominale (pn), presiuni de

regim i presiuni de ncercare ( STAS 2250 ).

pregim = pn pentru t < 120o

C


3/16


173

17.1.3. Elemente constructive

1. Tubulatura

Seciunea transversal a conductei poate avea teoretic orice form, dar n

majoritatea cazurilor este circular (inelar), deoarece asigur aria maxim la

acelai perimetru.

Tuburile cu seciune inelar care au lungimea mult mai mare dect

diametrul se numesc evi.

Asamblarea conductelor se face innd seama de materialul elementelor

de mbinat, condiii de funcionare, de montaj, de siguran n exploatare i de

aspectele economice.

Asamblrile pot fi: 1. nedemontabile, 2.demontabile

1. Asamblri nedemontabile

a) prin sudare se aplic la evi din oel. Se evit sudura atunci cnd

produsul transportat corodeaz materialul de aport al sudurii, cnd se cere o

demontare frecvent sau cnd se afl ntr-o zon cu pericol de incendiu sau

explozie de la lucrul cu flacr sau scnteie.

b) asamblare cu muf una din poriunile de conduct este prevzut cu

muf, n care intr captul celeilalte poriuni. Permit mici devieri de la

coaxialitate la montaj.

23 14 1 muf2 umplutur de etanare3 rondel4 - conduct


4/16


174

c) asamblri prin lipire i ncleiere

Se aplic rar la tuburile de oel. La tuburile din PVC se recomand utilizarea

manonului intermediar.

2. Asamblri demontabile

a) Asamblri cu presetup

Pentru asigurarea etaneitii, umplutura moale se preseaz cu lunetele 2

filetate, sau prevzute cu flane i strnse cu uruburi de flanele montate.

Se utilizeaz pentru presiuni mici p < 16 bari (at)

Se utilizeaz, n special, pentru tuburi din materiale neelastice (font,

sticl).

Prezint avantajul unor mici devieri coaxiale i chiar mici deplasri

axiale.

b) Asamblri filetate pentru conducte de joas presiune (p 6 at) pentru

ap, abur, aer comprimat, acolo unde mbinarea sudat e dificil sau

neadmisibil. Etanarea se asigur prin nfurarea filetului cu cli de in

(cnep) uni cu past de minium de plumb. Pentru temperaturi mari se

utilizeaz azbestul.

c) Asamblri cu flane este cea mai rspndit form de asamblare (dei

consumurile de material i de manoper sunt mai ridicate), deoarece e sigur n

1

2

3 1 2


5/16


175

exploatare, comod la montaj). n STAS 1155 se d clasificarea general a

flanelor din oel.

Fs fora de strngere a flanelor cu uruburile

3. Piesele fasonate

Sunt elemente de conducte care au rolul :

- de a lega evi cu acelai diametru sau diametre diferite

- de a schimba direcia traseului conductei

- de a ramifica o conduct special, sau a nchide un capt sau orificiu al

acesteia.

Forma constructiv = f(rol funcional, material, proces tehnologic, dimensiune

nominal).

4. Compensatoarele de dilatare

Sunt elemente de conduct care, prin forma lor constructiv, pot prelua

deformaiile mari ale conductelor produse de variaiile de temperatur

Tub delegtur

Cot de racordare la90o

Ramificaiesimpl

Ramificaiedubl

DFs

D

Fs

Flane platesudate

Flane cu gtpentru sudare


6/16


176

- fluid

- anotimp fr a crea n pereii conducteitensiuni periculoase i fr a

periclita etaneitatea.

Dup principiul de funcionare i forma constructiv:

a) compensatoare cu evi ndoite

b) lentriculare

c) cu presetup

a) Compensatoare cu evi ndoite

Avantaje - capacitate mare de compensare ( < 400 mm)

- ncrcri mici ale reazemelor

- uurin de execuie

Dezavantaje - gabarit relativ mare

- rezistene hidraulice mari

- apariia fenomenelor de oboseal n materialul compensatorului

b) Compensatoare lenticulare funcioneaz pe baza ncovoierii elastice a

plcilor plane sau pe dilatarea ondulatorie a prilor compensatorului.

Avantaje: capacitatea i uurina manevrrii

Dezavantaje: reaciuni mari n reazeme, capacitate mic de compensare (5 10

mm pentru o cuti max 80)

evi ndoiteD 250 mm

evi cu cute din oelD > 250 mm

evi ondulate evi n form decerc


7/16


177

Materiale: oel, Cu, Al

c) Compensatoare cu presetup cel mai simplu funcioneaz prinposibilitatea de deplasare axial a conductelor. Funcionarea este aceeai cu a

mbinrilor cu presetup.

Sunt indicate pentru conducte din materiale puin elastice (font, sticl,

ceramic).

Presiunea maxim 16 at i D < 150 mm

Capacitatea mare de compensare > 300 mm

Dezavantaje eforturi axiale mari transmise reazemelor

Mrimea dilataiei liniare cauzat de variaia to a temperaturilor este :

l = l t

unde :l = lungimea iniial a poriunii de conduct ce revine compensatorului

l dilataia liniar

- coeficient de dilatare termic liniar

Dac extremitile poriunii de conduct nu au posibilitatea de deplasare liber,n pereii conductei iau natere tensiuni t :

tEl

tlE

l

lEEt =

=

==

Reaciunea introdus de aceste tensiuni n reazemele capetelor conductei (R)

tAEAR cct == unde Ac - aria net a seciunii conductei

Lenticulare cu o und

- n special pentru

conducte care lucreaz

n vacuum sau la

presiuni sub 6 at i D>

(100150) mm

Lenticulare cu 2

unde

Lenticulare tip

burduf- se execut prinsudur din 2discuri de tabl


8/16


178

Pentru un compensator dat, se poate determina diferena maxim de

temperaturt

Et

ta

= max

ta - tensiunea admisibil din reazem

17.1.4. Elemente de calculul tubulaturii

Calculul tubulaturii are 3 aspecte a) calculul hidraulic

b) calculul eonomic

c) calculul de rezisten

a) Calculul hidraulic prin care se stabilete legtura dintre caracteristicile detransport ale fluidului (debit, vitez, presiune, temperatur) i caracteristicile

constructive ale conductei (seciune, lungime, traseu).

- diametrul interior al tubulaturii di din condiia de debit

v

Q4

v

G4dvd

4QG i

2i

=

=

==

unde : G debitul gravimetric al fluidului (N/s)

Q debitul volumetric al fluidului (m3/s)

- greutatea specific a fluidului (N/m3)

v viteza medie recomandat a fluidului (m/s)

v = f (materialul fluidului i scop transport)

v = 0,65 m/s pentru ap

530 pentru abur

1030 pentru aer

b) Calculul economic

Costul unei conducte C = C1+ C2

C1 costul materialului i al ntreinerii

C2 costul pierderilor de energie de transport n timpul exploatrii

Calculul economic const n determinarea diametrului optim (dIoptim) C= minim


9/16


179

1ma

2i1m

a

ii1mi1a1 aL

pd

2aL

2

pddaLsdPC

=

==

P = greutatea materialului conductei

di diametrul interior al conductei

a1 = costul unitar al materialului i ntreinerii

==a

i

2

pds

grosimea pereilor din ecuaia Laplace (tensiunile din

pereii vaselor sub presiune)

m = greutatea specific a materialului conductei

L = lungimea conductei

p= presiunea din conduct (presiune nominal - presiune hidrodinamic)

a = rezistena admisibil a materialului conductei

C2 = ?

C2 = W.a2

a2 - costul unitar al energiei;

W= energia cinetic a materialului transportat;

=== tdLg2vQtQpW i

2

p 5i

3

2i

2

2i

d tLQg8tdLd4

Qg2Q

=

= coeficient de pierderi liniare

= f2(Re)

= ievd

R (invariantul Reynolds)

2

i

2i

d4

Qvvd

4Q

=

=

25i

3

2 ad

tLQ08260C

= ,

Deci : 25i

3

1ma

2i21 aLtd

Q08260aL

pd

2CCC +

=+= ,


10/16


180

di = di optim cnd

0d

C

i

=

0daLtQ082605daL

p

22 6i2

311m

a

=

,

7

1

23

m

aoptimi a

atQp750d

= ,

sau grafic

c)Calculul de rezisten

Conductele sunt expuse la solicitri complexe permanente sau accidentale,

provenite din presiunea interioar a fluidului 21d

d

i

e ,= tuburi cu perei subiri

- grosimea pereilor

aat

i Cp2

pdcs +

=+= (dedus din ecuaia Laplace la sudura vaselor

sub presiune)Ca = adaos = Ca1 + Ca2 ;

= coeficient de calitate a sudurii: dac conducta nu este sudat atunci = 1

p = presiunea interioar a fluidului pentru conductele verticale sau nclinate se

adaugi presiunea hidrostatic.

d

d

di

C2

CC1

di optim


11/16


181

Calculul complex const din calculul la stabilitate pentru tuburile supuse i unei

presiuni exterioare.

17.2. Organe de nchidere (armturile)

17.2.1. Caracterizare. Rol funcional

Armturile sunt dispozitive montate pe conducte, pe instalaii similare

(recipiente, cazane, rezervoare) sau pe pri de maini (motoare, compresoare,

maini-unelte) au rolul de a nchide, controla sau dirija circulaia fluidelor, de a

regla unele caracteristici ale acestora (debit, nivel, vitez, presiune).

Dup rol - armturi de nchidere

- armturi de dirijare

- armturi de reinere

- armturi de reglare

- armturi de siguran

- armturi de aerisire

Din punct de vedere constructive: element de acionare

organ de execuie a comenzii primite

Armturi de nchidere

Cu ventil(supap)

Cu sertar(van)

Cu valv Cu cep


12/16


182

Condiii cerute la armturile de nchidere :

- rezisten mecanic suficient

- asigurarea unei bune etaneiti

- rezisten la coroziune

17.2.2. Organele de nchidere (robinetele) cu ventil

Forma i dimensiunile robinetelor din fonti oel turnat sunt STAS 1357,

1519

Elemente de calcul

a) Calculul hidraulic

- Diametrul nominal al ventilului este acelai cu al conductei din care se face;

- Cursa ventilului (nlimea de ridicare) h

Din condiia de continuitate a fluidului :

4

D

D4

Dh

vhDvD4

n

1

2n

12n

=

=

6

54

3

2

1

1 ventil2 tija ventilului3 cutie de etanare4 piuli fix5 roata de manevr6 piuli de fixare


13/16


183

Pentru a compensa pierderile

prin schimbarea direciei fluidului, h

rezultat se majoreaz.

Pentru robinete STAS, se

majoreaz cu 70%.

Diametrul camerei D3 trebuie s

fie suficient de mare pentru a permite

trecerea fluidului pe lng ventilul ridicat, fr strangulare:

( )

b2DD

DDDvDD4

vD4

n2

22

2n3

22

23

2n

+

+=

=

Pentru scurgerea uoar se aplic o majorare de 10%.

b) Calculul de rezisten

- Talerul ventilului

Fore - fora F1 produs de presiunea fluidului p = pn+ph pe faa activ a

talerului

( ) pbD4pD4F

2

1

2

m1 +

=

=

- fora F2 reprezentnd reaciunea

scaunului la apsarea talerului n scopul asigurrii

etaneitii.

( ) eme21

222 bpDpDD4

F =

=

=+=

Bzpentrumm

N30

fontpentrumm

N013

cpap

2

2

e

,

Fora total ce trebuie acionat asupra talerului: F = F1 + F2

- Tija ventilului

- asupra ei acioneaz fora total F = F1 + F2

h

Dn

bD

1

D2

D3

F

b D1

D2

pe

ppe


14/16


184

Sunt cazuri cnd forele F1i F2 au

sensuri diferite. Se trateaz cazul cel

mai defavorabil

F = F1 + F2

Pentru realizarea forei F, dirijat n

lungul tijei, este necesar un moment

de rotire a tijei la roata de manevr,

avnd valoarea :

Mt = Mt1 +Mt2+Mt3

Mt3 = momentul de frecaredintre capul tijei de form sferic cu raza i taler.

15010

Fd3

1M

HertzE

F22d

3

c33t

3c

,,

,

=

=

E modulul de elasticitate al materialului urubului

Dac tija este solidar cu ventilul, frecarea are loc pe o suprafa inelar de

etanare

21

22

31

32

33t DD

DDF

3

1M

=

( )

( ) F31

DD4

DDF

12p2

DD

12

2

3

r

2rrdrp2MM 21

22

31

32

31

32

2

D

2

D

2

D

2

D

3

f3t

2

1

2

1 =

=

= ===

D1 = 0 cazul n care tija este direct pe taler.

Mt2 momentul de frecare al tijei n cutia de etanare

lf

dc

dt2

d1

Etanare

Lunet

h

Mt

Mt3

Mt2

Mt1

F

dc

F


15/16


185

( )

( ) Htx

nx

f

tgt22t

phd2

dF

2

dF

2

dphdM

==

=

de regul pg = 0,4 pe presiunea medie dintre garnituri i tij

Presiunea de etanare obinut prin strngerea lunetei ( ) me p3251p ,

2 = coeficient frecare 0,060,1

Mt1 = momentul de frecare ca urmare a nurubrii tijei n piuli

( )'+== 222

1t tg2

dF

2

dHM

d2 diametrul mediu al filetului n zona filetat a tijei.Cunoscnd fora totali momentele de torsiune, tija se predimensioneaz

la solicitare compus (traciune i torsiune) i se verific din flambaj (lungimea

la flambaj lf fiind de la captul tijei i mijlocul nlimii piuliei).

A

ii

5042OL90

37L0pentru150

i

l0

f minmin

min

;

,

=

== pentru flambaj elastic

pentru flambajul plastic avem : 3ccba aff0 =

== '';

Roata de manevr se determin diametrul Dr din condiia de transmitere a

momentului Mt.

2

DFM r

nt= Fn fora periferic aplicat de om

n

tr

n

FM2D

N150100F

=

=

Luneta cutiei de etanare

Fora de strngere :

( ) e2t

22s pdd4

F

=


16/16


186

ncovoierea n seciunile I-I i II-II

Is

rsiI Wi

aF =

is numr de uruburi

IIs

s

iII Wi2

lF

=

Bibliografie

1. Rdulescu Gh. .a. - ndrumar de proiectare n construcia de maini,

vol II, Edit.Tehnic, Bucureti, 1986;

2. Drghici I. .a. ndrumar de proiectare n construcia de maini, vol II,

Edit.Tehnic, Bucureti,1982;3. Pavelescu D. .a. - Organe de maini. Edit. Didactic i Pedagogic,

Bucureti, 1985;

4. *** Organe de maini Standarde i comentarii, Editura Tehnic,

Bucureti, 1972.

I

I

ar

d2

dt

l

II

II

om17conducte

Documents