proiectarea schimb caldura

8/10/2019 Proiectarea schimb caldura

1/86

Vezeteu Daniel Proiect de an

UNIVERSITATEA PETROL-GAZE PLOIE TI

A. TE!"# Proiectarea $ecanic% a unui &c'i$(%tor de c%ldur% tu(ularcuno&c)nd#

*+ Ti,ul &c'i$(%torului de c%ldur%#cu cap mobil .+ Su,ra/a0a de &c'i$( de c%ldur%#150m 2;1+ Nu$%rul de treceri in $anta20e3i#1/2 M/T 4+ Di&,unerea 0e3ilor#in triunghi echilateral 5+ !ediul te'nolo6ic in $anta20e3i#ulei/apa7+ Pre&iunea de lucru in co$,arti$entul $anta20e3i#0,70/0,80 MPa8+ Te$,eratura de lucru in $anta20e3i#220/50 0C 9+ Pre&iunea de calcul in $anta20e3i#0,85/0,95 MPa:+ Te$,eratura de calcul in $anta20e3i#230/ 00C;*;+Durata de &er3iciu#12,5 ani **+Viteza de coroziune#0,15 mm/an + on0inutul $e$oriului te'nic#

1. Prezentarea constructiv-funcional a principalelor tipuri deschimbtoare de cldur.

2. Alegerea pe criterii tehnico-economice a materialelor, determinareacaracteristicilor mecanice elastice si fizice ale acestora, calcululrezisteelor admisibile si stabilirea coeficientului(coeficienilor derezistena pentru imbinarile sudate.

!. "alculul diametrului interior al mantalei si stabilirea dimensiunilorconstructive si de gabarit.

#. "alculul de rezistena al principalelor elemente componente alschimbtorului de caldur.

$. "alculul de verificare al mantalei in dreptul suporilor de rezemare.%. &nstruciuni privind monta'ul, intreinerea si e ploatarea

schimbtorului de cldur proiectat.). *orme de +ecuritate si +anatate in unca ce trebuie respectate la

realizarea unui schimbtor de cldur.. "oncluzii.. /ibliografie.

>+ >on0inutul ,ar0ii 6ra/ice#

1. 0esenul de ansamblu.2. +ubansamblul camera de distribuie.


2/86


INTRODU>ERE

+chimbtoarele de cldur servesc la realizarea transferului de cldur 3ntre doi agenitermici, 3n industria chimic, rafinrii 4i combinate petrochimice 3ndeplinind funcii multiple ca pre3nclzitoare, 3nclzitoare, rcitoare, condensatoare 4i refierbtoare.

+chimbtoarele de cldur la care transmiterea cldurii de la un agent termic la altul seface prin un perete despritor (3n general metalic , fr producerea de reacii chimice 4i fracumularea de cldur se numesc schimbtoare de cldur n suprafa . Acestea se clasificdup urmtoarele criterii standardizate conform +5A+ #!$6)$

1 7peraia termic la care folose4te schimbtorul de cldur (pre3nclzitor, 3nclzitor,rcitor, condensator sau vaporizator 8

2 +tarea de agregare a agenilor termici (lichid6 lichid, lichid6gaz, lichid6vapori, gaz6gaz 4i gaz6vapori 8

! 0irecia 4i sensul de deplasare a agenilor termici (echicurent, contracurent, curent3ncruci4at, curent mi t 8

# "onfiguraia peretelui despritor 4i forma constructiv dup acest criteriu sedeosebesc schimbtoare de cldur tubulare (cu manta, fr manta 4i cu evi cuaripioare 3nalte 4i schimbtoare de cldur netubulare.

"ele mai rsp9ndite schimbtoare de cldur sunt cele cu fascicul tubular. aterialeleutilizate 3n construcia schimbtoarelor de cldur sunt 3n funcie de condiiile de e ploatare 4i denatura fluidelor care circul prin schimbtor.

:a e ecutarea mantalei se folose4te uzual oelul carbon.;ascicolul tubular se e ecut din evi de oel care constituie o clas special sub aspectul preciziei diametrului e terior pentru care abaterile limit sunt severe 3n scopul realizrii unei3mbinri mandrinate de calitate, +5A+ !))6 .

Alegerea materialelor este condiionat de condiiile de e ploatare- oelul carbon - pentru utilizri generale8- oelul ino idabil 3n condiiile utilizrii produselor corozive la temperaturi ridicate8- alam naval - pentru aparatele care folosesc ca agent de rcire apa de mare8- aluminiul 4i cuprul pentru condiiile e ploatrii la temperaturi sczute."auza principal a scoaterii din funciune a instalaiilor din rafinrii 4i combinate

petrochimice o reprezint defectarea schimbtoarelor de cldur (cca. !%< din incidentelefuncionale .

Principalele defectri survenite 3n e ploatarea schimbtoarelor de cldur, sunt corodareacorpului 4i fascicolului tubular 4i obturarea evilor datorit depunerilor. Acestea implic msurisistematice privind reducerea efectelor coroziunii (folosirea inhibitorilor de coroziune, alegereacorect a materialelor , e ploatarea 4i 3ntreinerea corespunztoare.

1


3/86


>APITOLUL *PREZENTAREA >ONSTRU>TIV-?UN>@IONAL" A

PRIN>IPALELOR TIPURI DE S> I!="TOARE DE >"LDUR"UTILIZATE BN PETRO> I!IE

*+* DE?INI@IA S> I!="TORULUI DE >"LDUR"

Prin schimbtor de cldur se 3nelege un aparat sau o instalaie care are drept scop realizarea unuitransfer de cldur de la un corp mai cald la unul mai rece, 3n procese de 3nclzire 6 3nsoit eventual detopire, fierbere, vaporizare, uscare, etc. 6 sau de rcire 6 eventual 3nsoit de condensare 6 cum sunt celedin cazanele de abur ori ap cald sau fierbinte, cuptoare, pre3nclzitoare, distilatoare, condensatoare, etc.

"ele dou corpuri 3n care are loc transferul de cldur sunt denumite purttori de cldur sau agenitermici8 corpul mai cald care cedeaz cldura 4i se rce4te, se nume4te agent sau purttor primar, iarcorpul mai rece care preia cldura cedat de primul 4i se 3nclze4te, se nume4te agent sau purttor decldur secundar.

0in definiia schimbtoarelor de cldur se vede marea diversitatea a acestora, at9t din punct devedere constructiv c9t 4i al calculului lor.

*+. PRIN>IPII GENERALE ALE >ONSTRU>@IEI S> I!="TOARELOR DE>"LDUR"

"onstrucia raional a diferitelor tipuri de schimbtoare de cldur este condiionat de respectareaunor condiii cerute acestor aparate. 0intre acestea trebuiesc menionate

- respectarea condiiior de desf4urare a proceselor tehnologice (la 3nclzirea sau la rcirea produsului , care asigur buna calitate a acestuia8

- construcie simpl, compact, cu greutate mic 4i cu cost redus8- construcie u4or de montat 4i de reparat8- siguran 3n funcionare 4i comoditate 3n e ploatare.

+oluiile particulare de realizare constructiv a schimbtoarelor de cldur sunt foarte diferite. =ncele ce urmeaz vom e amina pe scurt c9iva factori constructivi ai schimbtoarelor de cldur. Acesteinformaii sunt grupate 3n aceea4i ordine ca 4i condiiile cerute schimbtoarelor de cldur, ele put3nd ficonsiderate drept principalele caracteristici ale unor aparate termice raional e ecutate.

*+.+* RESPE>TAREA >ONDI@IIOR DE DES?" URARE A PRO>ESELOR TE NOLOGI>E

=n acest sens au importan urmtorii factori- meninerea condiiilor de temperatur necesare procesului, prin alegerea unei suprafee

convenabile de 3nclzire sau de contact 3ntre agenii termici, prin alegereacorespunztoare a agentului termic de 3nclzire sau de rcire, prin posibilitatea reglriitemperaturilor agenilor termici8

- durata de rm9nere 3n aparat a produsului, care este legat de caracterul staionar saunestaionar al procesului 4i de vitezele reale ale produsului8

- proprietile chimce ale agenilor termici, care determin alegerea materialelor deconstrucie a aparatului 4i a calitii lor anticoriosive8

- presiunile agenilor termici, care determin forma aparatului 4i a elementelor lui,dimensiunile pieselor, calitatea materialelor, modul de 3mbinare 4i de etan4are alediferitelor pri.

2


4/86


*+.+. PRODU>TIVITATEA I E?I>IEN@A E>ONO!I>" A APARATELOR

>ste necesar s se in seama de urmtorii factori, legai de cre4terea intensittii transmiteriicldurii 4i, in acel4i timp, de realizarea rezistenelor hidraulice optime ale aparatelor

- alegerea vitezelor agenilor termici monofazici (3n general trebuie s se tind sprerealizarea unei curgeri turbulente a agenilor monofazici 8- alegerea direciei relative de deplasare a agenilor termici (3n cazul agenilor termici

monofazici, rezulatele cele mai bune le dau de obicei schimbtoarele de cldur cucontracurent 8

- asigurarea condiiilor optime pentru schimbarea strii de agregare a ageniolr termici (dee emplu, alegerea locului de introducere a vaporilor 4i de evacuare a condensatului 4i agazelor necondensate, asigurarea circulaiei lichidului care se vaporizeaz 4i a niveluluioptim la vaporizare, etc.

- realizarea, pe c9t posibil a unor rezistene termice de valori c9t mai apropiate de celedou pri ale suprafeei de 3nclzire 4i alegerea, 3n caz de nevoie, a unor tipuriconstructive speciale de aparate, cu suprafee cu nervuri sau cu aripioare8

- pre3nt9mpinarea murdririi suprafeei de 3nclzire 4i asigurarea posibilitii unei cuririu4oare a depunerilor de pe suprafaa de 3nclzire- 3ndeprtarea spaiilor moarte 4i a volumelor inutile din aparate.

*+.+1 >ONSTRU>@IA SI!PL" I >OSTUL REDUS

Aceste caracteristici ale schimbtoareloe de cldur sunt determinate de urmtorii factori- alegerea configuraiei suprafeei de 3nclzire (cea mai simpl este construcia cu evi 8- dispoziia 4i modul de fi are a evilor 3n placile tubulare8- prezena 4i tipul pereilor despritori (mai ales la aparatele cu mai multe treceri 3n spaiul

dintre evi 8

- prezena 4i caracterul etan4rilor (mai ales la aparatele de 3nalt presiune 8- alegerea metodelor de prelucrare a pieselor aparatelor8- a4ezarea colectoarelor, a capacelor si a fundurilor8- calitatea materialelor folosite la fabricarea aparatelor8- alegerea lungimii 4i diametrelor evilor, precum 4i a dimensiunilor de gabarit ale

aparatelor, legate de acestea8- standardizarea pieselor.

*+.+4 U URIN@A !ONT"RII I REPAR"RII

Aceasta are o mare importan pentru reducerea la minimum a timpului de lucru, pentru realizareaunor operaii c9t mai simple 4i a unor consumuri minime de materiale. Ace4ti factori sunt legai direct de

muli alii, e aminai anterior 3n legtur cu realizarea unor aparate simple.

*+.+5 SIGURAN@A BN ?UN>@IONARE I >O!ODITATEA BN ECPLOATARE

0in acest punct de vedere, trebuie s se ine seama de urmtorii factori- compensarea dilatrilor termice ale pieselor aparatelor, evit9ndu-se construciile rigide8- rezistena 4i etan4eitatea imbinrilor demontabile ale pieselor aparatului8- prevenirea coroziunii chimice a materialelor din care sunt e ecutate piesele aparatului8- posibilitate de acces la suprafaa de 3nclzire revizie 4i curire8- legarea u4oar a aparatelor cu conductele8- u4urina controlului asupra funcionrii 3n condiiile de e ploatare.

;actorii indicai mai sus nu epuizeaz,desigur, toate criteriile care au importan la construireaschimbtoarelor de cldur. 0ar chiar 4i aceast enumerare incomplet a lor ne arat c este necesar s seacorde o deosebit atenie alegerii tipului constructiv 4i realizrii schimbtoarelor de cldur.

!


5/86


Ace4ti factori sunt destul de diferii, iar unii dintre ei chiar contradictorii. Astfel, de e emplu,realizarea unei construcii compacte duce deseori la scumpirea acesteia8 o construcie simpl mic4oreazuneori sigurana 3n funcionare a schimbtorului de cldur, etc. 0ar tocmai rezolvarea acestor cerinecontradictorii constituie o baz pentru realizarea unor construcii raionale de schimbtoare de cldur

"onstruirea raional a schimbtoarelor de cldur este str9ns legat de calculul lor. ?n rolimportant in aceast privin 3l 'oac calculele termice, hidraulice 4i mecanice, bazate pe cele mai noi date4tiinifice, care permit o alegere fundamental a principalelor caracteristici ale aparatelor, contribuie lamrirea productivitaii lor 4i conduc la economii 3n consumul de metal pentru fabricarea aparatelor.

7 dat cu tipizarea construciilor raionale, dezvoltarea schimbtoarelor de cldur este legat deintensificarea proceselor de productie, de mrirea productivitii echipamentului, de dezvoltareaaparatului de 3nalt presiune, de folosirea unor noi materiale 4i metode de prelucrare a acestora, dedezvoltarea automatizrii controlului 4i conducerii.

*+1 ALEGEREA PURT"TORILOR DE >"LDUR"

=n numeroase cazuri, unul sau ambii purttori de cldur sunt impu4i, astfel c alegerea purttorilornu este 3ntotdeauna liber. =ntr-adevr de e emplu 3n cazul unui schimbtor destinat recuperrii clduriidintr-o resurs energetic refolosibil termic, purttorul de cldur corespunztor acestei resurse esteimpus, 4i numai de purttorul de cldur ce urmeaz a fi 3nclzit este 6 eventual 6 la libera alegere a proiectantului schimbtorului de cldur8 s-a spus eventual, pentru c se poate ca 4i schimbtorul decldur ce urmeaz a fi 3nclzit pe baza cldurii cedate de resursa energetic refolosibil s fie impus, fiede necesitile proceselor 3n care el va fi folosit in continuare ca agent 3nclzitor, fie de faptul c estevorba de o 3nclzire direct a unei materii fluide sau a unui subprodus ori a uni produs tehnologic fluid,3nclzire cerut de un proces tehnologic oarecare.

0e asemenea, 3n cazul c9nd un schimbtor de cldur are alt rol dec3t cel de recuperator (are deciun rol pur tehnologic este posibil ca ambii purttori s fie impu4i de natura tehnologic (rcirea unuia, precum 4i 3nclzirea celuilat fiind cerute de tehnologie sau ca agentul ce urmeaz a fi 3nclzit s fienumai el impus (fiind o materie prim, un subprodus sau un produs tehnologic 3n stare fluid 4i numaiagentul 3nclzitor s fie la libera alegere, 3n msura 3n care nu este 4i el impus prin faptul e istenei 4idisponibilitii lui prealabile 3n cadrul unit4ii industriale respective.

Pentru a corespunde din punct de vedere tehnic 4i economic scopului 3n care sunt destinai, purttorii de cldur ce pot fi liber ale4i trebuie s indeplineasc urmtoarele condiii

- s fie avanta'o4i din punct de vedere termodinamic 4i anume produsul dintre greutateaspecific 4i cldura specific s fie c9t mai mare, s aib cldura de vaporizare mare 4i uncoeficient de schimb de cldur superficial c9t mai ridicat, 3n scopul realizrii uni debit decldur c9t mai ridicat la un debit de agent termic c9t mai mic, deci al realizrii uneiconstrucii c9t mai compacte a scimbtorului de cldur8 de asemenea purttorul de cldurtrebuie poat avea temperaturi c9t mai mari la presiuni mici, ceea ce conduce la o greutatemai redus a aparatului8- s fie avanta'o4i din punct de vedere hidrodinamic, 4i anume s aib o v9scozitate c9t maimic8- s fie stabili din punct de vedere termic 4i neagresivi asupra materialelor din care esteconstruit aparatul, chiar sub aciunea 3ndelungat a unor temperaturi ridicate8- s nu formeze depuneri pe supafeele de contact, acestea duc9nd at9t la mic4orareacoeficientului global de trecere a cldurii (mic4or9nd transferul de cldur , c9t 4i aseciunilor de trecere a agentului prin aparat8 3n cazul formrii de depuneri, acestea trebuie s poat fi u4or 3nlturate cu mi'loace tehnice economice 4i cu 3ntreruperi minime 3nfuncionarea aparatului8- s fie ieftini 4i destul de rsp9ndii, deoarece unele cheltuieli ma'orate pentru alegerea unor purttori de cldur deosebii, pot fi u4or recuperate prin mic4orarea altor cheltuieli dee ploatare 4i a investiiei corespunztoare schimbtorului de cldur.

:a alegerea purttorilor de cldur este necesar, ca 3n fiecare caz 3n parte, s se in seama 3n

amnunt de toate instalaiile aferente schimbtoarelor de cldur, 4i anume at9t de condiiile funcionalec9t 4i de cele econmice, acestea fiind bine3neles subordonate celor funcionale.

#


6/86


1.#. >LASI?I>AREA S> I!="TOARELOR DE >"LDUR"

5ipurile 4i construciile schimbtoarelor de cldur sunt foarte diferite (vezi +@ >* 1!##$-! . 0eaceea, este necesar o clasificare a schimbtoarelor de cldur, tin9nd seama de particularitile lorfuncionale 4i constructive.

0up modul de transmitere a cldurii, schimbtoarele de cldur pot fi 3mprite 3n dou grupeaparate de suprafa 4i aparate de amestec.

:a schimbtoarele de cldur de suprafa , agenii termici (primar 4i secundar sunt desprii printr-un perete (suprafaa de transmitere a cldurii sau suprafaa de 3nclzire dintr-un material bunconductor de cldur, prin care se transmite cldura.

:a schimbtoarele de cldur de amestec , agenii termici se amestecdirect unul cu altul, amestecarea fiind 3nsoit de o transmitere a clduriide la un agent la altul.

Schimbtoarele de cldur de suprafa pot fi 3mprite 3n urmtoarele clase caracteristiceI. 0up destinaia schimbtoarelor de cldur, deosebim- pre3nclzitoarele, folosite pentru 3nclzirea diferitelor substane lichide sau gazoase

necesare industriei 8- rcitoarele, folosite pentru rcirea gazelor sau a lichidelor (produse industriale

&n afar de acestea, poate fi menionat o mare grup de schimbtoare cldur denumite condensatoare,folosite pentru condensarea vaporilor. Pe l9ng procesul de condensare a vaporilor 3n care, dup cumse 4tie, temperatura acestora rm9ne constant, 3n condensatoare mai are loc 4i 3nclzirea agentuluitermic de rcire (de cele mai multe ori ap .

II. 0up direcia de deplasare a agenilor termici deosebim

- aparate cu echicurent (fig.1.1 , 3n care agenii termici se deplaseaz 3n acela4i sens8

;ig. 1.1 +chimbtor de cldur tubular orizontal cu echicurent,cu o singur trecere

(construcie rigid

- aparate cu contracurent (fig.1.2 3n care agenii termici se deplaseaz, 3n sensuri contrare8

;ig. 1.2 +chimbtor de cldur vertical cu contracurent, cu o singur trecere

$


7/86


- aparate cu curent 3ncruci4at (fig.1.! , 3n care agenii termici se deplaseaz 3n direcii perpendiculare una pe alta8

- aparate cu curent mi t (fig.1.# 3n care direciile de deplasare ale agenilor termici potforma diferite combinaii, din cele indicate mai sus (o parte - echicurent, o parte -contra 6 curent, etc .

;ig. 1.! +chimbtor de cldur cu curent 3ncruci4at

;ig. 1.# +chimbtor de cldur cu curent mi t, cu perei despritori longitudinali 3n spaiul dintre evi

III. 0up numrul de treceri deosebim schimbtoare de cldur - cu o singur trecere (fig.1.1 4i fig.1.2 , 3n care agenii termici se deplaseaza pe o

singur cale, fr s-4i schimbe sensul de mi4care8- cu mai multe treceri (fig.1.$ 4i fig.1.% 3n care agenii termici se deplaseaz prin c9tevaci, schimb3ndu-4i succesiv sensul de mi4care.

;ig. 1.$ +chimbtor de cldur cu mai multe treceri (3n spaiul din interiorul evilor

;ig. 1.% +chimbtor de cldur cu mai multe treceri (3n spaiul dintre evi

%


8/86


7 particularitate constructiv a schimbatoarelor de cldur cu mai multe treceri este prezena pereilor despritori, care fa de a a geometric a aparatului, pot fi longitudinali sau transversali. &nfuncie de dispoziia pereilor despritori, aparatele pot avea mai multe treceri 3n spaiul din interiorulevilor (fig.1.$ , 3n spaiul dintre evi (fig.1.% sau simultan 3n spaiul din interiorul evilor c9t 4i 3n celdintre evi (fig. 1.) .

;ig. 1.) +chimbtor de cldur cu mai multe serpentine(at9t 3n spaiul din interiorul evilor c9t 4i 3n spaiul dintre evi

IV. 0up starea de agregare a agenilor termici, deosebim

- schimbtoare de cldur vapori-lichid8- schimbtoare de cldur lichid-lichid8- schimbtoare de cldur gaze-lichid8- schimbtoare de cldur gaze-gaze etc, 3n funcie de agenii termici care acioneaz

reciproc 3n procesul de transmitere a cldurii.

V. 0up configuraia suprafeelor de 3nclzire deosebim- aparate tubulare, a cror suprafa de 3nclzire este compus din evi drepte (de e emplu

fig.1.1 8- aparate cu serpentine, a cror suprafa de 3nclzire este compus din serpentine (fig.1.

4i fig.1. 8

;ig. 1. +chimbtor de cldur cu serpentin cilindric

;ig. 1. +chimbtor de cldur 3nnecat, cu serpentin plan

)


9/86


- aparate de tipuri speciale (cu plci, cu nervuri, cu aripioare, cu ace, 3n fagure, spiraleetc. 8 elementele componente ale acestora sunt reprezentate 3n fig.1.1 8

;ig. 1.1 >lemente constructive ale schimbtoarelor de cldur a-cu plci 4i curent 3ncruci4at8 b-cu

nervuri8 c-cu aripioare8 d-form acicular8 e-cu fagure8 f-cu spiral

- aparate combinate, a cror suprafa de 3nclzire este compus din elemente deconfiguraie diferit (de e emplu, din evi drepte 4i din serpentine, ca 3n fig. 1-11 .

;ig. 1.11 +chimbtor de cldur combinat (tubular cu serpentin

0in marea grup a aparatelor tubulare (ca 4i a unor alte aparate putem meniona - aparate verticale, 3n care elementele suprafeei de 3nclzire (de e emplu, evile sunt

a4ezate vertical (fig. 1.1 8

- aparate orizontale (fig. 1.12 8- aparate 3nclinate.


10/86


;ig. 1.12 +chimbtor de cldur tubular, cu corp alunector

VI. 0up materialul din care este construit suprafaa de 3nclzire sau de transmitere a cldurii putem deosebi

- aparate metalice, a cror suprafa de 3nclzire este e ecutat din metal8- aparate nemetalice, a cror suprafa de 3nclzire este e ecutat din materiale nemetalice

bune conductoare de cldur (de e emplu, din materiale ceramice, din grafit etc .

VII. 0up rigiditatea construciei schimbtoarelor de cldur tubulare, deosebim - aparate de construcie rigid, care nu permit compensarea dilatrii elementelor din care

sunt compuse (evi 4i mantale 8- aparate de construcie elastic, la care se prevede compensarea total a dilatrii

elementelor componente (schimbtoare de cldur cu corp alunector, cu presetupe la plcile tubulare,cu evi 3n form de ?, cu evi duble, etc.

- aparate de construcie semielastic, cu o compensare parial a dilatrilor.+chema unui schimbtor de cldur tubular de construcie rigid este prezenat 3n fig.1.1, cea a

schimbtorului de cldur construcie elastic 3n fig.1.12...fig 1.1$, iar cea a schimbtorului de cldurconstrucie semielastic in fig.1.1%.

;ig. 1.1! +chimbtor de cldur tubular, cu evi 3n form de ?

;ig. 1.1# +chimbtor de cldur tubular, cu evi duble

;ig. 1.1$ +chimbtor de cldur tubular, cu compensator cu prestup


11/86


;ig. 1.1% +chimbtor de cldur tubular, cu compensator 3n form de lentil

VIII. 0up caracterul regimului termic al aparatului deosebim- aparate cu regim termic staionar, la care temperaturile agenilor termici 3ntr-un sector dat al

suprafeei de 3nclzire nu varieaz in timp8- aparate cu regim termic nestaionar, la care condiia menionat mai sus nu este respectat.

0in prima grup fac parte aparatele cu aciune contunu (schimbtoarele de cldur propriu-zise ,iar din cea de-a doua grup schimbtoarele de cldur cu aciune periodic(3nt9lnite de cele mai multe orica aparate de reacie .

IC. 0up construcie schimbtoarele de cldur tubulare 4i cu serpentine, se pot 3mpri 3n

- aparate elementare (fig.1.1) compuse dintr-o eava ( eava 3n eavaB sau dintr-un numrmic de evi a4ezate 3ntr-un corp8

;ig. 1.1) +chimbtor de cldur monotubular elementar (eav 3n eav

- aparate cu manta (fig.1.14i fig.1.2 , compuse dintr-un numr mare de evi 3nchise 3ntr-omanta comun (corp 8

- aparate 3necate (fig.1. , compuse din elemente scufundate 3ntr-un corp8- aparate cu stropire (fig.1.1 , stropite direct de agentul termic 4i care nu au un corpdespritor.

;ig. 1.1 +chimbtor de cldur cu stropire

=n afar de acestea, putem meniona a. aparate 3ntr-un singur corp (fig.1.1 sau fig1.1) ,. compuse dintr-un singur corp, manta sau

element8 b. aparate cu mai multe corpuri sau secionale (cu mai multe elemente compuse din dou sau mai

multe corpuri, mantale sau elemente legate 3n serie (fig.1.1 4i fig.1.2 .

1


12/86


;ig. 1.1 +chimbtor de cldur din mai multe elemente (secional

;ig. 1.2 +chimbtor de cldur tubular, cu manta 4i cu dou corpuri

5ot aici trebuie menionate aparatele cu cma4, la care suprafaa de 3nclzire este reprezentat de pereii aparatului (fig.1.21 .

;ig. 1.21 +chimbtor de cldur cu cma4

11


13/86


=n euronorma +@ >* 1!##$-! terminologia componentelor schimbtoarelor de cldura sunt prezentate 3nfigura de mai 'os.

12


14/86


>APITOLUL II

ALEGEREA PE >RITERII TE NI>O-E>ONO!I>E A!ATERIALELOR DETER!INAREA >ARA>TERISTI>ILOR

!E>ANI>E ELASTI>E SI ?IZI>E ALE A>ESTORA >AL>ULULREZISTEN@ELOR AD!ISI=ILE I STA=ILIREA >OE?I>IENTULUI>OE?I>IEN@ILORF DE REZISTEN@" PENTRU B!=IN"RILOR

SUDATE

=n cadrul acestui subcapitol se vor alege materialele necesare confecionrii mantalei,camerei de distribuie, fascicolului tubular si a celorlalte elemente necesare schimbtorului decldur.

2.1 A:>C>@>A P> "@&5>@&& 5>D*&"7->"7*7 &"> A A5>@&A:>:7@

Proiectarea tehnologic a unui schimbtor de cldur necesit o serie de informaiisuplimentare referitoare la destinaia aparatului, tipuri constructive de aparate, agresivitateafluidelor fa de diverse materiale care pot fi utilizate pentru confecionarea mantalei si atuburilor fascicolului tubular.

=n construirea, montarea sau repararea recipientelor pot fi folosite materiale prevzute in prescriptiile tehnice care s reziste la solicitri mecanice (statice 4i dinamice , termice, chimice,corespunztor condiiilor de e ploatare 3n vederea funcionrii in condiii de siguran ainstalaiei.

Alegerea mrcilor materialelor se va face din gama celor tipizate sau echivalente aleacestora conform reglementrilor 3n vigoare.

+e aleg urmtoarele materiale pentru principalele pari componente ale schimbtorului decldur, tabel 2,1 *r.crt

0enumire element schimbtor de cldur arca materiale+tandard+5A+ +@ >*

1 anta Eirol F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2;lan4 F#% .2b P2 $CD 1 2 -2

2 ;ascicul tubular Geava 7:5!$F P2!$CD 1 21%-2Plci tubulare F#% .2b P2 $CD 1 2 -2Hicane F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2

! "amer de distributie "apac plat F#% .2b P2 $CD 1 2 -2Eirol F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2;lan4 F#% .2b P2 $CD 1 2 -2

# @acorduri manta sicamer de distribuie

;lan4 cu g9t F#% .2b P2 $CD 1 2 -2Geava 7:5!$F P2!$CD 1 21%-2&nel de 3ntrire F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2

$ "apac mare Eirola F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2;und elipsoidal F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2;lan4 F#% .2b P2 $CD 1 2 -2

% +uport de rezemare tip 4a F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2) "apac flotant "alot sferic F#1 .2b P2%$CD 1 2 -2

;lan4 F#% .2b P2 $CD 1 2 -27rgane de asamblare Prezon #2 o"r11 21"r oE$-) 112 -

Piuli 7:"#$A+-F "#$> 1 2% -2

1!


15/86


.+*+* >ARA>TERISTI>ILE !E>ANI>E LA TE!PERATURA DE .;o >

Limita de curgere convenional c reprezint efortul unitar , corespunztor seciuniiiniiale a epruvetei, pentru carealungirea specific remanent p atinge valoarea prescris de,2


16/86


"ompoziie chimic 5abelul2.!arca de

oel " n +i P + AlP2%$CD ma ,2 ,$...1! ma . ,!$ ma . , !$ ma . , ! , 2... , !$

Pentru confecionarearacordurilor i /a&cicolului tu(ular se aleg ca materialeP.15 G (racord cu g9t, evi conform +@ >* 1 21%-! 2 ! siP.:5 G (racord for'at, flan4e conform+@ >* 1 2 -2 2 # J12K.

+@ >* 1 21%-2 2 ! se refer la mrcile 4i condiiile tehnice de calitate ale oelurilornealiate 4i aliate, rezistente la temperaturi 4i presiuni ridicate utilizate 3n principal pentru evi.

+@ >* 1 2 -2 2 ! stabile4te condiiile tehnice de calitate pentru piesele for'ate din oelcarbon de calitate 4i aliate pentru cazane 4i recipiente sub presiune cu grosimea de ma im $mm. Prescripiile standardului nu se aplic pieselor for'ate cu grosimi peste $ mm 8 pentruaceste piese for'ate condiiile tehnice de calitate se stabilesc prin acord 3ntre pri.

Piesele for'ate se obin din lingouri sau semifabricate for'ate sau laminate. +uprafeele pieselor for'ate nu trebuie s aib crpturi, incluziuni nemetalice, urme de retasur vizibile cuochiul liber.

Piesele for'ate se livreaz 3n stare tratat termic. >le trebuie s fie marcate prin poansonarecu urmtoarele specificaii

- marca de fabricare a 3ntreprinderii producatoare 8- marca oelului 8- numarul 4ar'ei 8- simbolul tratamentului termic aplicat 8- categoria piesei 8- semnul organului de control tehnic al calitii 8- numarul lotului de tratament termic.

"aracteristici mecanice 5abelul 2.#arca de oel :imita de curgere la2 o"8 Q" 2 J*Imm2K

@ezistena la traciune8@ m2 J*Imm2K

Alungirea la rupere8A$ Jr!oV5-8 (prezoane 4i>45E (piulie 3n conformitate cu+@ >*1 2% 2 2.

Acest standard se refer la oelurile carbon de calitate 4i oelurile aliate folosite lafabricarea organelor de asamblare destinate utila'elor 4i instalaiilor sub presiune, care lucreaz latemperaturi cuprinse 3ntre 61o" 4i $$ o", respective 3n medii care provoac fenomenul decoroziune fisurant sub tensiune.

1$


17/86


"aracteristici mecanice 5abelul 2.%arca de oel :imita de curgere la2 o"8 Q" 2 J*Imm2K

@ezistena la traciune8@ m2 J*Imm2K

Alungirea la rupere8A$ J !$ $ 1

"ompoziie chimic 5abelul 2.)arca de

oel " n +i "r *i o P +

21"r- oE$-)

,!...

,#$

,%...

,

,1)

...,!)

,...1,2

ma .,!

,1$...

,!

ma ., !$

ma ., !$

"#$>,#2

...,$

,$...

,

,1)...

,!)

ma ,! ma .

,!-

ma ., !$

ma ., !$

#aracteristicile mecanice la temperatura de calcul

Limita de curgere convenional (tehnic se calculeaz prin interpolare cu relaia

( )121

21

1 t t t t

t c

t ct

ct c

+= , J*Imm2K , J*Im2K8

3n care t c - limita de curgere convenional la temperatura de calcul, J*Imm2K , J*Im2K8 1t c - limita de curgere convenional la temperatura imediat inferioar temperaturii decalcul, J*Imm2K , J*Im2K8 2t c - limita de curgere convenionala la temperatura imediat superioara temperaturii decalcul, J*Imm2K , J*Im2K8

t - temperatura de calcul, Jo"K8t1- temperatura imediat inferioar temperaturii de calcul, Jo"K8t2- temperatura imediat superioar temperaturii de calcul, Jo"K.

.+*+. >AL>ULUL REZISTEN@ELOR AD!ISI=ILE I STA=ILIREA>OE?I>IENTULUI DE REZIS@ENT" PENTRU B!=IN"RILE SUDATE

a$ #alculul rezistenei admisibile la %& o # ' 2a

"alculul rezistenei admisibile se face cu urmtoarea formul

=2a min

c

c

r

r

cc

22

8

, J*Imm2K , J*Im2K8

1%


18/86


3n care2a

- este rezistena ma im admisibil a materialului, J*Imm2K , J*Im2K8( )2 2,2 pc R - este limita tehnic de curgere a materialului, J*Imm2K , J*Im2K 8

( )mr R - este limita de rupere a materialului, J*Imm2K , J*Im2K 8cr - este coeficientul global de siguran fa de rezistena la rupere a materialului8+e adopt cr H . 4. cc - este coeficientul global de siguran fa de limita tehnic de curgere a materialului8

+e adopt cc H * 5 .

b$ #alculul rezistenei admisibile la temperatura de calcul ( t a

+e noteaz cut Jo"K 6 temperatura de calcul a componentei de utila' considerate. Printemperatur de calcul se 3nelege valoarea ma im a temperaturii de regim a peretelui metalic 3ncele mai severe condiii de solicitare mecanic.

Potrivit prescripiilor tehnice &+"&@. "#I1-2 !, tensiunea admisibil a materialului de baz, la temperatura de calcult se stabile4te cu urmtoarele formule

=t a min { }t at a 21 8 , J*Imm2K , J*Im2K83n care

t a 1 - reprezint tensiunea admisibil a materialului de baz 3n funcie de strile limit de

curgere 4i de iniiere a ruperii, respectiv este acea tensiune admisibil specific solicitrilor descurt durat (independente de factorul timp 4i se calculeaz cu relaia

t a 1 O min

c

t c

r

r t

cc

8 , J*Imm2K , J*Im2K8

unde t c este limita de curgere convenional ( tehnic la temperatura de calcul 3n *Imm28t a 2 - reprezint tensiunea admisibil a materialului de baz stabilit 3n funcie de strile

limit dezvoltate 3n condiii de flua' ( ruperea sau distrugerea prin flua' 4i starea limit dedeformaie prin flua'. +e calculeaz cu relaia

t a 2 O min

d

t d

f

t f

cc

8 , J*Imm2K , J*Im2K8

unde t f O @ t 1I1 este limita tehnic de flua' Limita convenional ' tehnic $ de flua( , reprezint acel efort unitar , corespunztor

seciunii iniiale a epruvetei 4i unei anumite temperaturi constante date, pentru care 6 3ntr-uninterval de timp determinat, egal 3n general cu durata ma im de serviciu s - rezult o anumit

deformaie remanent de flua' sau o anumit vitez de flua' Rfmin. . +e e prim 3n *Imm2

4iare simbolul f .t r

t d R 1I= este rezistena tehnic de durat.

Rezistena convenional ' tehnic $ de durat reprezint acel efort unitar , corespunztorseciunii iniiale a epruvetei, pentru care, la o anumit temperatur constant dat, survinedistrugerea ( ruperea prin flua' 3ntr-un interval de timp determinatr = . +e e prim 3n *Imm2 4i are simbolul d .

Ealorile coeficienilor de siguran se stabilesc 3n funcie de modul de prelucrare almaterialului de construcie 4i de agresivitatea mediului tehnologic sau a mediului de lucru

a 3n cazul oelurilor prelucrate prin deformare plastic (laminate, for'ate, matriate, cue cepia celor turnate se impun urmtoarele valori

- pentru medii de lucru obi4nuite care nu provoac coroziunea fisurant sub sarcin 4iIsau carenu sunt letale

1)


19/86


cr H . 4 cc H * 5 c/ H * ; cd H * 5+cf - coeficientul de siguran fa de limita tehnic de flua' 8cd - coeficientul de siguran fa de rezistena tehnic de durat.

- dac mediul de lucru este letal 4i (sau provoaca coroziunea fisurant sub sarcin ("7@;&+ ,coeficientul de sigurana se ma'oreaz cu circa 2 < dup cum urmeaz

cr H 1 ; cc H * 9 c/ H * . cd H * 9+ b 3n cazul oelurilor turnate coeficienii de siguran precizai anterior se ma'oreaz dupcum urmeaz

- la elementele supuse controlului bucat cu bucat (control defectoscopic coeficieniise ma'oreaz de 1,$ ori 8

- daca controlul nu se face bucata cu bucat, coeficienii de siguran definii anterior sema'oreaz de 1,# ori.

"aracteristicile mecanice privind fenomenul de flua' se iau 3n consideraie dactemperatura de calcult a materialului utila'ului proiectat 3ndepline4te condiia

t f tt3n care

tt - este temperatura de topire a materialului, Jo"K8 f - este coeficientul care are valorile

- ,! pentru materiale pure 8 - ,# pentru oeluri 8 - ,% pentru alia'e speciale.

=n cazul oelurilor caracteristicile mecanice privind flua'ul ( f , d , a 2 se iau 3nconsideraie de la temperatura ! o".

=n cazul 3n care se proiecteaz un schimbtor ce vehiculeaz produse to ice, letale,e plozive sau care provoac coroziune fisurant sub tensiune, coeficienii de siguran anteriori( cr , cc, cd, cf se ma'oreaz cu 2


20/86


2a

O min

$.12%$

8#.2

#1 O min(1) , ! *Imm28 1)%,%% *Imm2

2a

!170,83#/mm 2 !170,83 *;7 N2$.

( ) -,1 #22!(2$21--2 $

2 $121

21

1 =+=

+= t t t t

t c

t ct

ct c

*Imm2

2!a

Omin

$.1-,1 #

8#.2

#1 2!a Omin(1) , 812 , *Imm2

2!a

! 129,8#/mm 2 !129,8 *;7 N2$.

>+ Pentru o0elul P.15G avem

Qr O !# ...## *Imm22a

O min

$.12!$

8#.2

!# O min(1#1,% *Imm28 1$%,% *Imm2

2a

!1"1, #/mm 2 !1"1, *;7 N2$.

( ) 1)!22!(2$21%)1-2

1-2121

21

1 =+=

+= t t t t

t c

t ct

ct c

*Imm2

2!c

)*+,- mm %

2!a

Omin

$.11)!

8#.2

!# 2!a Omin(1#1,%811$,! *Imm2

2!a

! 115,3#/mm 2 !115,3 *;7 N2$.

D+ Pentru o0elul >45E avem

Qr O $ *Imm22a

O min

$.1!$8

#.2$ O min(2#$, ! *Imm28 2!!,! *Imm2

2a

!233,33/mm 2 !233,33 *;7 N2$.

( ) !,2)222!(!22#$2-#

2-#121

21

1 =+=

+= t t t t

t c

t ct

ct c

*Imm2

2!c

)%+%/,- mm %

2!a

Omin

$.1

!,2)28

#.2

$ 2!a Omin(2#$, !81 1,$ *Imm2

1


21/86


2!a

! 181,5#/mm 2 !181,5 *;7 N2$.

E+ Pentru o0elul .*>r!oV5-8avem

Qr O ) *Imm22a

O min

$.1$8

#.2)- O min(!2$ *Imm28 ! !,! *Imm2

2a

!325#/mm 2 !325 *;7 N2$.

( ) #--22!(!2#%$

$121

21

1 =+=

+= t t t t

t c

t ct

ct c

*Imm2

2!a

Omin

$.1#--

8#.2

)- 2!a Omin(!2$8!2$,! *Imm2

2!a ! 325#/mm 2 !325 *;7 N2$.

.+. >AL>ULUL >OE?I>IEN@ILOR DE REZISTEN@"AL B!=IN"RILOR SUDATE

Pentru mic4orarea pierderilor de cldur spre e terior, pe mantaua schimbtorului de cldur seaplic un strat de izolaie termic, grosimea acesteia rezult9nd pe baza pierderilor de energie termicadmise prin izolaie 4i se va folosi vata mineral.

&n cazul utila'elor de rafinrie, la care 3mbinarea elementelor componenete se realizeaz prinsudare, pentru determinarea 4i alegerea rezistenei admisibile este necesar s se in seama 4i decoeficientul de sudur numit 4i cifra de calitate a cordonului de sudur, notat cu S."oeficientul de rezisten cuprinde o serie de factori dintre care cei mai importani sunt

- tipul 3mbinrii sudate8- modul 4i mi'loacele de control ale cordonului (radiografiere,ultrasunete 8- proprietile fizico-mecanice ale 3mbinrii prin sudare.

=ntruc9t la nivelul 3mbinrilor sudate se produce o diminuare a capacitii portante at9t la nivelulcusturii c9t 4i 3n zona influenat termic se materializeaz defecte de material 4i structur, zonele aferenteacestor 3mbinri sudate se caracterizeaz printr-o 3ncrcare mai mic dec9t a materialului de baz.

=n aceste condiii pentru o dimensionare corespunztoare a componentelor de utila' este necesarcorectarea tensiunilor admisibile ale materialului de baz corespunztor diminurii capacitii portante lanivelul 3mbinrii sudate.

+e define4te tensiunea admisibil a unui material la nivelul imbinrii sudateQa,stO Qa t , J*Imm2K , J*Im2K,

3n care 1 6 este coeficientul de calitate ( sau coeficientul de rezisten sau cifra de rezisten a

3mbinrii sudate8Acest coeficient de rezisten reflect diminuarea capacitii de rezisten a materialului la nivelulcusturii 4i 3n T&5.;ormula general pentru calculul coeficientului de rezisten al sudurii este urmtoarea

O N 1 N 2 N ! N #o 3n care

N 1- este coeficientul de corecie ce ine seama de sudabilitatea materialului de baz.N 2 - este coeficientul de corecie ce ine seama de tratamentul termic de detensionare.

2


22/86


N ! - este coeficientul de corecie ce ine seama de e aminarea defectoscopic nedistructiv prinradiografie sau gamagrafiere.

N # - este coeficientul de corecie ce ine seama de 3ncercrile mecanice distructive 4i de e aminareaaspectului e terior.

o- este coeficientul teoretic sau ma im al 3mbinrii sudate 3n funcie de tipul 3mbinrii sudate 8 demodul de prelucrare al marginilor pieselor 8 de procedeul de sudare. Ealoarea se alege din J$K, pag. 1#!, tab. #.1 .

0eterminarea cifrei de calitate a 3mbinrii sudate se face cu relaia 0 1n 2 0 #r 2 0 -i 2 0SiEalorile coeficienilor se aleg din J$K, pag. 1##, tab. #.2 .

Pentru oelulP.75G , avem < n U < "r U < *i U < +i O 1. $ "LDUR"

21


23/86


Aceast etap are drept scop verificarea corelaiilor e istente 3ntre aria suprafeei de schimb decldur, numrul si dimensiunile evilor,respectiv diametrul interior al mantalei. =n alegerea numrului 4idimensiunilor evilor se va ine cont ca datorit grosimii plcii tubulare 4i a grosimii cumulate a 4icanelortransversale, precum 4i datorit modului de amplasare a racordurilor nu se poate asigura o suprafaintegral de utilizare a plcii tubulare. +uprafaa efectiv de schimb de cldur trebuie s fie egal cusuprafaa tehnologic.Pentru materialul tubular, se aleg evi cu urmtoarele caracteristici

- diametrul e terior de O 2$ mm8- lungimea evii :5 O % mm8- pasul de dispunere t O 1.2$ de, deci t O 1.2$ X 2$ O !1,! mm, se adoptt H 1.$$ 8- diametru interior di O 2 mm8- numrul de evi se calculeaz cu formula

Gin9nd cont c pentru realizarea suprafeei de schimb de cldur A, 3n m2, se folosesc evi culungimea :5 4i diametrul e terior de, se poate deduce numrul de evi necesare realizriisuprafeei de schimb de cldur A

22,!!#%W2$W

1W1$W$,1

WW

W %Y === 3 e Ld

A4 n

+e alegen H 117 0e3i.

Gevile 4i orificiile 3n plcile tubulare 4i 3n 4icane se amplaseaz 3n ptrat (P , sau 3n triunghi (5 cu pasuconform urmtorului tabel 4i cu respectarea razei minime de curbur, conform +@ $%% 1

Pasul dintre tevi 5abelul 2. .0iametrul e terior al evilorJmmK 2 2$Pasul, (t 8 JmmK 2% !2

;ig !.10ispunerea evilor 3n placa tubular, cu amplasare 3n triunghi.

+e calculeaz diametrul de 3nscriere al ultimului he agon, astfel

22


24/86


,1W

!2W2

WW

-%%,WW2B

Y

== 3 e p Ld 4

A4 t !

mm

F ZO1. ! ..1. $, F O .)$ .. .+e calculeazdia$etrul interior al $antalei cu formula

ad ! ! e pi 2++= mm ! i -1,))1!W22$-1,%-% =++=

a O 'ocul dintre peretele evii e treme 4i corpul aparatului, JmmKa O1$..! mmPentru schimbtoarele de cldur tubulare cu cap mobil, a are valori mai mari.

+e adopt 0i+5A+ O9;; $$+

W#

)-,

W-%%,W#

WW2

2B

==

t

!4 n p

se adoptnH117 6%uri

Ale6erea ,re&iunilor no$inale &e /ace ,e (aza /or$ulei#

t a

acn p p

2

=

- ,entru circuitul $antalei

11-,1-%,12-!,1)

-$, ==n p *Imm2

Se ado,t% ,n H *7 (ar H *+7 !Pa- ,entru circuit 0e3i

1%%,1!,11$%,1#1

$, ==n p *Imm2

Se ado,t% ,n H *7 (arH *+7 !Pa+

2!


25/86


Sta(ilirea nu$%rului de 3irole necesar e ecutrii schimbtorului de cldur.&n tabel e emplu de livrare a tablelor de productori.

0in calculele efectuate mai 'os a reie4it c : schimbator O)1$% mm: mantaO$ ! mm: camera de distributieO$%% mm: capac mareO$$ mm

antaua se poate e ecuta din 2 virole de 22 mm (2W22 O## 4i o virol de 1#! mm, saudin 2 virole de 2$ mm(2W2$ O$ 4i o virol de ! mm.@ezult, c pentru e ecutarea schimbtorului de cldur sunt necesare1 3irole pentru manta.

2#


26/86


>APITOLUL IV

>AL>ULUL DE REZISTEN@" AL PRIN>IPALELOR ELE!ENTESUPUSE A>@IUNII PRESIUNII

0imensionarea principalelor elemente ale schimbtorelor de cldur se face 3n funcie de - presiunea de calcul prin circuitul respectiv 8- diametrul e terior al mantalei 8- rezistena admisibil a materialului 4i coeficientul de rezisten al 3mbinrii sudate.

4+*+ DI!ENSIONAREA !ANTALEI

antaua cilindric este supus aciunii unei presiuni interioare uniforme."unosc9nd rezistenele admisibile at9t ale materialului de baz c9t 4i a 3mbinrilor sudate, pe baza uneiteorii de rezisten se va determina e presia grosimii de rezisten a mantalei recipientului.Pentru dimensionarea mantalei se cunosc

- diametrul interior al mantalei, 0i O mm8- presiunea de calcul, pc O . $ Pa8- temperatura de calcul, tc O 2! o"8- adaosul de coroziune, c1 O 2 mm8- coeficientul de rezisten al 3mbinrilor sudate, S O . .

;ig. #.1 Eirola manta

Crosimea de proiectare a mantalei se calculeaz cu relaia

+[+nec O +n Uc1 Uc2

unde

ct a

icn 5

! 5 S

= WW2W

2$


27/86


-$,-%,12W-,W2

-W-$,=n

S O. :5.$$

c2O 1 * 1 2 -1 $ se alege grosimea de O*. $$Pentru confecionarea mantalei se aleg virole conform +@ >* 1 2 -1 $, cu urmtoarele dimensiuni

- lungime : O $ ...12 mm- lime l O 1$ ...# mm

;ig. #.2 Eirola dimensiune standardizata

Pre&iunea de calcul la 3eri/icarea $antalei este

(W(2

1

21

c s !cc s

pni

t an

c

+

= J PaK J2.!#K

212(--,W-%,12W-,212(W2

+=c p O. 5::!PaJ; 95!Pa

4+.+ DI!ENSIONAREA VIROLEI I A ?UNDULUI >APA>ULUI ?IC >APA> !AREF

Pentrudimensionarea virolei se cunosc- diametrul interior al virolei fundului capacului fi , 0i O mm8- presiunea de control, pc O . $ Pa8- temperatura de calcul, tc O 2! o"8

- adaosul de coroziune, c1 O 2 mm8- coeficientul de rezisten al 3mbinrilor sudate, S O . .

2%


28/86


;ig. #.! Eirola manta

Crosimea de rezisten a virolei se determin cu relaia J1K

c

t a

icv

5 ! 5 S

= WW2W , JmmK

unde pcO presiunea de calcul 3n circuitul evi, J PaK80 i O diametrul interior al mantalei, JmmK8S O coeficientul de calitate al 3mbinrii sudate, J*Imm2K , J*Im2K8Qat O tensiunea admisibil la temperatura de calcul, J*Imm2K , J*Im2K8

-$,-%,12W-,W2W-$,

=vS O1 11*$$

Crosimea de proiectare a virolei se determin cu relaia +v,p O +v Uc1 Uc2

c2O 1 * 1 2 -1 $ se alege grosimea de O*. $$Pentrudimensionarea fundului capacului fix se cunosc

- diametrul interior al fundului capacului fi , 0i O mm8- presiunea de control, pc O . $ Pa8- temperatura de calcul, tc O 2! o"8- adaosul de coroziune, c1 O 2 mm8

- coeficientul de rezisten al 3mbinrilor sudate, S O , .Crosimea de rezisten a fundului capacului fi se determin cu relaia J1K

t a

ic f

4 ! 5 S

WW#WW $= , JmmK8

unde pcO presiunea de calcul 3n circuitul evi, J PaK80 i O diametrul interior al mantalei, JmmK8

2)


29/86


S O coeficientul de calitate al 3mbinrii sudate, J*Imm2K , J*Im2K8Qat O tensiunea admisibil la temperatura de calcul, J*Imm2K , J*Im2K8N s O factorul de form al fundului bombat realizat prin ambutisare, se determin din monogram N sO2.

-%,12W-,W#2WW-$,= f S O1 1; $$

;ig. #.# ;undul capacului mareCrosimea de proiectare a fundurilor elipsoidale se determin cu relaia

+f,p O +f U"1 U"2 U "!" 2O(12\1


30/86


$.-%.12W-.W2

-W$.=cd

S O1 1* $$

Crosimea de proiectare a virolei se determin cu relaia +cd,p O +cd U"1 U"2O !,!1 U 2 U . $O7 .7 $$

" 2O(12\1 * 1 2 -1 $ se alege grosimea de O*. $$+

4+4 DI!ENSIONAREA ASA!=L"RII PRIN ?LAN E DINTRE VIROLA >A!EREIDE DISTRI=U@IE I !ANTA

0in +5A+ 1I% se alege flan4a cu g9t pentru sudare, cu suprafaa de etan4are plan cu umr. 5abel #.1

2


31/86


+chia flan4ei, 3mpreun cu principalele dimensiuni (conform bibliografie primit este dat 3nfigura urmtoare

;igura #.$ ;lan4a cu g9t

0in tabel #.1 s-au ales urmatoarele dimensiuni 3n functie de diametrul interior calculat 0imensiunile flan4ei 5abelul #.20 n di JmmK de JmmK

d1 JmmK

d2 JmmK

n]d ! JmmK

d# JmmK

sJmmK

bJmmK

h1 JmmK

h2 JmmK

rJmmK

2# !$ !% 2) % 12 %2 12! 2 12+uprafaa deetan4arePA

+imbolfilet

PresiunenominalaPn

cO 2) 1%

>ondi0iile de ,roiectare &unt#- presiunea de calcul, pc O , $ Pa8- temperatura mediului ambiant, t O 2o"8- temperatura de calcul, tc O 2! o"8- materialul flan4ei, P2 $ CD8- materialul prezoanelor, 21"r o$-)

>fortul admisibil 3n prezoane- la temperatura de calcul

!.! !$.1

$2!2! === s

cas

c f

*Imm2

- la temperatura mediului ambiant

%.21%$.1

!2$22 === s

cas c

f

*Imm2

>fortul admisibil 3n flan4- la temperatura de calcul

2!af f Omin

$.1%,2!)

8#.2

#$ 2!af f Omin(1 ),$81$ ,# *Imm2

2!

af f H*59 4N2$$.


!


32/86


2af f O

r

r

c

2 O1 ),$ *Imm2

4+5 DETER!INAREA UNG IULUI LA GKTUL ?LAN EI

+e fac urmtoarele notaii0 O di 8 01O d1 8 02O d28 0#O d#, s O s p

!2

--%2

#1 =

== i pd d

S mm

: O h1- h2 6 b O 12!-2 -%2O#1 mm

0 O diametrul interior al flan4ei, JmmK80 1O diametrul e terior al flan4ei, JmmK80 2O diametrul cercurilor de a4ezare al 4uruburilor, JmmK80 #O diametrul cercurilor de 3nceput al g9tului flan4ei, JmmK8s p O grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre elementul de recipient, JmmK8s p1O grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre taler, JmmK8h O grosimea talerului flan4ei, JmmK8: O lungimea g9tului flan4ei, JmmK8

;ig. #.% 0eterminarea unghiului la gatul flansei

Y

1

)2!!)2.

#!.#1

12!!1

...#1

==

===

=

arctg L

s stg

tg

p p

4+7 DETER!INAREA DI!ENSIUNILOR >ARA>TERISTI>E ALE GARNITURII DEETAN ARE

+e alege garnitura metaloplastic cu urmtoarele caracteristici0 eg- diametrul e terior al garniturii8 0eg O mm80 ig - diametrul interior al garniturii8 0igO %# mm8g 6 grosimea garniturii8 g O !mm

!1


33/86


;ig. #.). Carnitura metaloplastic

b - latura eficace de calcul8/ - limea efectiv a garniturii80 !-diametrul cercului de-a lungul cruia este repartizat fora de etan4are, rezultant a garniturii.

=n funcie de suprafaa de etan4are cu prag 4i ad9ncitur se stabile4te limea de referin b a garniturii.m 6 coeficient specific garniturii8 m O !,)$8^ 6 presiunea de str9ngere specific garniturii8 ^ O !2,# *Imm2 Ealoarea limii de referin 4i diametrul cercului pe care este repartizat garnitura

+chema de 3ncrcare

;ig.#. ;lan4a cu g9t

#2

12

21 === d d " mm

22

#2

=== "b mm

unde b 6 limea de referin a garniturii b 6 limea eficace a garniturii / 6 limea de str9ngere a garniturii +== 2$2.2$2.2 bb O 11,2% mm

0 ! O 0ec-2b O 6 2 X 11,2% O %),# mmunde 0! O diametrul cercului pe care este repartizat reaciunea garniturii

0 ec O diametrul de contact e terior

!2


34/86


;ig. #. 0imensiunile garniturii metaloplastice

4+8 VALORILE ?OR@ELOR >E A>@IONEAZ" ASUPRA B!=IN"RILOR

;ig. #.1 Ealorile forelor ce acioneaz asupra imbinrilor

;orele ce acioneaz asupra 3mbinrii vor fi

- ; ^ - fora total necesar pentru realizarea presiunii de str9ngere a garniturii; ^ O _0! b^O_W %),# W11,2%W!2,#O #2#!,#%2 *

- ; C - fora total de compresiune aplicat pe zona eficace de calcul a suprafeei de etan4are; C O 2_0! bmPcO2_W %),# W11,2%W!,)$W , $O21 %#1,$ 2 *

- ; 5 6 fora hidrostatic diferenial; 5 O (_I# (0!2-0 2 PcO(_I# ( ) ,#2- 2 , $O ! $$,$ * - ; 0 6 fora hidrostatic de capt care acioneaz asupra 3mbinrii; 0 O (_I# 02PcO(_I# ( %),#2W , $ O $%1#)),$ 1 *

- Ps - fora total de str9ngere din 4uruburi 3n condiii de regimPs O ;CU ;0 U;5O21 %#1,$ 2 U$%1#)),$ 1U ! $$,$ O 12 % # ,#)2 *

- Ps, 6 fora total de str9ngere din prezoane 3n condiii de monta' sau de str9ngere 4i care seconsider egal cu fora teoretic de str9ngerePs, O ;^ O #2#!,#%2 *

4+9 VERI?I>AREA >ONDI@IILOR DE REZISTEN@" PENTRU PREZOANELE B!=IN"RIIPRIN ?LAN " RESPE>TIV VERI?I>AREA ARIEI DE REZISTEN@" A PREZOANELOR

!!


35/86


+e calculeaz ariile necesare pentru seciunile 4uruburilor - A - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametru, necesar 3n condiiile str9ngerii garniturii (cm2 .

22-.#$%,21%

#2%,#2#!2 ===as

66

F A

mm2

- Ar - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametru, necesar 3n condiiile de e ploatare

2

2

2!2! I#%,1#

-,2!,! !

mm - c

F F F A

s

asas

tcas

3 7 !r

===

++=

Ar O 2!2, mm2- Anec - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametruAnecO ma (A,Ar Oma (#$ ,22 8 2!2, Anec O 2!2, mm2

- Aef - aria total efectiv a seciunii transversale a tuturor 4uruburilor, determinate la fundulfiletului sau 3n zona celui mai mic diametru

#%),22%1#-W

!%#

W ==== id ef necd

n An A A mm2

&e 3eri/ic% condi0ia Ae/ J Anec

+olicitarea garniturii pentru condiiile de str9ngere

mm "

mm "

"6 !

A "

" "

tcasef

#

,1)#,!2#-,-%)2#%,1##%),22%1

2

min

!min

min

=

=

=

=

IT"RILOR LA BN>OVOIERE ECER>ITATE ASUPRA ?LAN EI+e determin braele cuplurilor caracteristici 3ncovoierii talerului flan4ei

a0 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;0s pl - grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre taler a5 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;5

mma ! !a

mm s ! !

a

mm ! !

a

73

p !

7

%!,$22%,21

2-1

22

#2

!2

-122

2%,212

#-,-%)12

2

12

!2

=+=+=

===

===

!#


36/86


+e calculeaz momentele 3ncovoietoare aplicate talerului flan4ei

- 3n condiii de str9ngere

s O aCW Ps,

- Ps, O fora de calcul 3n 4uruburi

- A A

5 asef nec

s -$,$1)$ #!2$2#%),22%1-,2!2

22

, =+=+=

sO!1,#1W #2#!,#%2O!122 1 ),1# *Wmm

- 3n condiii de regim 6 momentul de 3ncovoiere total care apare 3n condiii de regim O a0 ; 0 U aC; C U a5; 5 O(# W$%1#)),$ 1 U(21,2%W21 %#1,$ 2 U($ ,%!W ! $$,$ O !1!$ ,!#2 *mm

Ealoarea de calcul a momentului de 3ncovoiere este cea mai mare valoare dintre relaiile de mai 'os c1O O !1!$ ,!#2 *mm

!,2%!-2#1)1#,!122 1-)$,1-)#,1$-

22 === saf

t af

c 1 f

f 1 *mm

cOma ( c18 c2 O !1!$ ,!#2 *mm

4+*; ?A>TORII DE ?OR!" AI ?LAN EI

p L ! s= unde : 6 factor liniar s pa 6 grosimea de proiectare la captul flan4ei : 6 lungimea g9tului flan4ei N 6 raportul dintre diametrul interior 4i e terior al flan4ei

=== 12- p s ! L ), ) mm+e calculeaz urmtoarele rapoarte

%22,),)

%1 == L

L

$,212!1 ==

p

p

s

s

2!,1-1

=== ! !

4

8alorile coeficienilor 9/3/:/;

!$


37/86


;ig. #.11 Ealorile coeficienilor 5,T,`,? (FO1, 2\1,$

0in fig #.11, 3n funcie de raportul N, se aleg coeficienii , , 4i ?

O 1. $ O #,

O ,? O 1 ,1

Ealorile coeficienilor F ; , F v, F f se calculeaz nomografic 3n funcie de :I:, s plIs pF ; O .%F v O ,1!F f O , $

2ma 1,%

(2 .$

1

! <

h

n d m

=

+ +

unde - F 6 factor de corecie a momentului " - d 6 diametrul nominal al 4uruburilor

+

=

++=

$,)$,!12%

2)2!%

1

$,%

2

2

mh

d n

! < 1 O , 2)

F O 1

!%


38/86


%$,1

)%,

%#$,

21

!

2

!

2

1

=++=

==

==

< 3 < <

s9Lh <

<

Lh <

<

p

v

F

4+** VALORILE TENSIUNILOR NOR!ALE BN >EL !AI SOLI>ITAT PUN>T AL ?LAN EI

- f A 6 tensiunea normal 3n direcia a ial

=

= 21! p

# 1 f A s ! <

1 < < f 1 !,%1 *Imm2

- f @ 6 tensiunea normal 3n direcia radial

#%,-!!#

1

2!

1

=

+

=h ! <

1 < < f

# 1

R *Imm2

- f 5 6 tensiunea normal 3n direcia tangenial

%%),22 =

= R# 1 3 f z h ! 1 < :

f *Imm2

+e verific 3ndeplinirea urmtoarelor condiii

f A 1,$f af tc 1$ ,# W1,$O2!),% *Imm2 1 !,%1 *Im2 f @, f 5 f af tc !, #%82 ,%%) *Imm2 1$ ,# *Im2 (f AU f @ I2 Qattc (1 !,%1 U !, #% I2O1! ,) 2 1$ ,# *Imm2

O[ ?lan a e&te (ine alea&%.

4+*. DI!ENSIONAREA ASA!=L"RII PRIN ?LAN E DINTRE VIROLA >A!EREIDE DISTRI=U@IE I >APA>UL PLAT

0in +5A+ 1I% se alege flan4a cu g9t pentru sudare, cu suprafaa de etan4are plan cu umr.

!)


39/86


;ig. #.12 +chia flan4ei

0in tabel #.1 s-au ales urmatoarele dimensiuni 3n functie de diametrul interior calculat. >lementele dimensionale 5abelul #.!

0 n di

JmmKde JmmK d1

JmmK

d2

JmmK

n]d !

JmmK

d#

JmmK

s

JmmK

b

JmmK

h1

JmmK

h2

JmmK

r

JmmK2# 1 !% 2) % 12 %2 12! 2 12+uprafaa deetan4arePA

+imbolfilet

PresiunenominalaPn

cO 2) 1%

"ondiiile de proiectare sunt- presiunea de calcul, pc O , $ Pa8- temperatura mediului ambiant, t O 2o"8- temperatura de calcul, tc O %o"8- materialul flan4ei, P2 $ CD8- materialul prezoanelor, 21"r o$-)8


!.! !$.1

$%% === s

cas c

f

*Imm2


%.21%$.1

!2$22 === s

cas

c f

*Imm2


--,12#8%%

% =

=

r

r

c

cas cc

f

*Imm2


1#%

% =

=

c

cas c

f

*Imm2

4+*1+ DETER!INAREA UNG IULUI LA GKTUL ?LAN EI

!


40/86


+e fac urmtoarele notaii0 O di 8 01O d1 8 02O d28 0#O d#, s O s p

!2

--%2

#1 =

== i pd d

S mm

: O h1- h2 6 b O 12!-2 -%2O#1 mm0 O diametrul interior al flan4ei, JmmK80 1O diametrul e terior al flan4ei, JmmK80 2O diametrul cercurilor de a4ezare al 4uruburilor, JmmK80 #O diametrul cercurilor de 3nceput al g9tului flan4ei, JmmK8s p O grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre elementul de recipient, JmmK8s p1O grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre taler, JmmK8h O grosimea talerului flan4ei, JmmK8: O lungimea g9tului flan4ei, JmmK8

;ig. #.1! 0eterminarea unghiului la g9tul flan4ei

Y

1

)2!!)2.

#!.#1

12!!1

...#1

==

===

=

arctg L

s stg

tg

p p

4+*4 DETER!INAREA DI!ENSIUNILOR >ARA>TERISTI>E ALE GARNITURII DEETAN ARE

+e alege garnitur metaloplastic cu urmtoarele caracteristici0 eg- diametrul e terior al garniturii8 0eg O mm80 ig - diametrul interior al garniturii8 0igO %# mm8

g 6 grosimea garniturii8 g O !mm

;ig. #.1#. Carnitura metaloplastica

b - latura eficace de calcul8/ - limea efectiv a garniturii8

0 !-diametrul cercului de-a lungul cruia este repartizat fora de etan4are, rezultant a garniturii.=n funcie de suprafaa de etan4are cu prag 4i ad9ncitur se stabile4te limea de referin b a garniturii.m 6 coeficient specific garniturii8 m O !,)$8

!


41/86


^ 6 presiunea de str9ngere specific garniturii8 ^ O !2,# *Imm2 =n funcie de suprafaa de etan4are cu prag 4i ad9ncitur se stabile4te conform &+"&@ limea de referin b a garniturii.

#2

12

21 === d d " mm

22

#2

=== "b mm

unde b 6 limea de referin a garniturii b 6 limea eficace a garniturii / 6 limea de str9ngere a garniturii +== 2$2.2$2.2 bb O 11,2% mm

0 ! O 0ec-2b O 6 2 X 11,2% O %),# mmunde 0! O diametrul cercului pe care este repartizat reaciunea garniturii

0 ec O diametrul de contact e terior

;ig. #.1$0imensiunile garniturii metaloplastice

4+*5 VALORILE ?OR@ELOR >E A>@IONEAZA ASUPRA B!=IN"RILOR

#


42/86


;ig. #.1% ;orele ce acioneaza asupra 3mbinrilor


- ; ^ - fora total necesar pentru realizarea presiunii de str9ngere a garniturii; ^ O _0! b^O_W %),# W11,2%W!2,#O #2#!,#%2 *

- ; C - fora total de compresiune aplicat pe zona eficace de calcul a suprafeei de etan4are; C O 2_0! bmPcO2_W %),# W11,2%W!,)$W , $O21 %#1,$ 2 *

- ; 5 6 fora hidrostatic diferenial; 5 O (_I# (0!2-0 2 PcO(_I# ( %),#2- 2 , $O ! $$,$ *

- ; 0 6 fora hidrostatic de capt care acioneaz asupra 3mbinrii; 0 O (_I# 02PcO(_I# ( %),#2W , $ O $%1#)),$ 1 *

- Ps - fora total de str9ngere din 4uruburi 3n condiii de regimPs O ;CU ;0 U;5O21 %#1,$ 2 U$%1#)),$ 1U ! $$,$ O 12 % # ,#)2 *

- Ps, 6 fora total de str9ngere din prezoane 3n condiii de monta' sau de str9ngere 4i care seconsider egal cu fora teoretic de str9ngerePs, O ;^ O #2#!,#%2 *

4+*7 VERI?I>AREA >ONDI@IILOR DE REZISTEN@" PENTRU PREZOANELE B!=IN"RIIPRIN ?LAN " RESPE>TIV VERI?I>AREA ARIEI DE REZISTEN@" A PREZOANELOR

+e calculeaz ariile necesare pentru seciunile 4uruburilor - A - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametru, necesar 3n condiiile str9ngerii garniturii (cm2 .

!%#,2% $!2$

#%2,##2#!2 ===as

66

F A

mm2


2

2

%% I$),1 2

-,2

2,$!mm -

c

F F F A

s

asas

tcas

3 7 !r

===

++=

Ar O %)!#,! # mm2

#1


43/86


- Anec - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametruAnecO ma (A,Ar Oma (2% $,!%#8%)!#,! # Anec O %)!#,! # mm2


%##,1$ )#-W

2##

W ==== id ef necd

n An A A mm2



mm "

mm "

"6 !

A "

" "tcasef

#

-!1,1%#,!2#-,-#)2$),1 2%##,1$ )

2

min

!min

min

==

=

=

IT"RILOR LA BN>OVOIERE ECER>ITATE ASUPRA ?LAN EI

+e determin braele cuplurilor caracteristici 3ncovoierii talerului flan4ei.a0 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;0s pl - grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre taler a5 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;5

mma ! !

a

mm s ! !

a

mm ! !a

73

p !

7

%!,%$22%,21

2-1

22

#2

!2

-122

2%,212

#-,-%)12

2

12

!2

=+=+=

===

===


- 3n condiii de str9ngere

s O aCW Ps, - Ps, O fora de calcul 3n 4uruburi

- A A

5 asef nec

s $$,!$##))!2$2%##,1$ )!-#,%)!#

22

, =+=+=

sO21,2%W!$##)) ,$$O)$!%2 1!,2!! *Wmm

- 3n condiii de regim 6 momentul de 3ncovoiere total care apare 3n condiii de regim

O a0 ; 0 U aC; C U a5; 5 O(# W$%1#)),$ 1 U(21,2%W21 %#1,$ 2 U(%$,%!W ! $$,$ O !2%1)#11,)1$ *mm

#2


44/86


Ealoarea de calcul a momentului de 3ncovoiere este cea mai mare valoare dintre relaiile de mai 'os c1O O!2%1)#11,)1$ *mm

)),%!%%$-2-2!!,)$!%2 1!$,1-)#,1$-

22 === saf

t af

c 1 f

f 1 *mm

cOma ( c18 c2 O %!%%$ 2 ,)) *mm

4+*9 ?A>TORII DE ?OR!" AI ?LAN EI

p L ! s= unde : 6 factor liniar s pa 6 grosimea de proiectare la captul flan4ei : 6 lungimea g9tului flan4ei N 6 raportul dintre diametrul interior 4i e terior al flan4ei

=== 12- p s ! L ), ) mm+e calculeaz urmtoarele rapoarte

%2,),)

%1 == L L

$,212!1 ==

p

p

s

s

2!,1-

1 === ! !

4

8alorile coeficienilor 9/3/:/;

0in fig #.11, 3n funcie de raportul N, se aleg coeficienii , , 4i ? O 1. $ O #, O ,

? O 1 ,12

Ealorile coeficienilor F ; , F v, F f se calculeaz nomografic 3n funcie de :I:, s plIs paF ; O .%2F v O ,)$F f O 1

2ma 1,%

(2 .$

1

! <

hn d

m

= + +

unde - F 6 factor de corecie a momentului " - d 6 diametrul nominal al 4uruburilor

=

+=

++

=

$,)$,!

%2%2)2(!%

-

$,

%2

2

m

hd n

! < 1 O ,$2$

#!


45/86


F O 1

)!-,1

2,

12).)12,1

%2)$,

! 2,),)%2%2,

21

!

2

!

2

!

2

1

=++=

=

==

===

< 3 <

<

s9L

h < <

Lh <

<

p

v

F

4+*: VALORILE TENSIUNILOR NOR!ALE BN >EL !AI SOLI>ITAT PUN>T AL ?LAN EI

- f A 6 tensiunea normal 3n direcia a ial

=

= 21 p f

# 1 f A s ! <

1 < < f ,#2# *Imm2

- f @ 6 tensiunea normal 3n direcia radial

%%2,1#!#

1

2!

1

=

+

=h ! <

< < < f

# 1

R *Imm2

- f 5 6 tensiunea normal 3n direcia tangenial

2%2,1!!2 =

= R# 1 3 f z h !

1 < : f *Imm2

+e verific 3ndeplinirea urmtoarelor condiii

f A 1,$f af tc 1$ ,# W1,$O2!),% *Imm2 ,#2# *Im2 f @, f 5 f af tc 1#,%%281!!,2%2 *Imm2 1$ ,# *Im2 (f AU f @ I2 Qattc ( ,#2#U1#,%%2 I2O$1,$#! 1$ ,# *Imm2

O[ ?lan a e&te (ine alea&%.

4+.; DI!ENSIONAREA PL">ILOR TU=ULARE

4+.;+* DI!ENSIONAREA PL">II TU=ULARE ?ICE

+chema de calcul este prezentat 3n figura #.1)

##


46/86


;ig.#.1) +chema de calcul

1- placa tubular fi 82- fascicol tubular8!- flan4 camer de distribuie8#- virol camer de distribuie8$- virol manta8! - flan4 corp.

Pentru schimbtoarele de cldur cu cap mobil, grosimea de proiectare a plcii tubulare fi e se determincu relaia

, , 1 2 ! p f p f s c c c mm = + + + +

unde- p,f - grosimea de rezisten a placii tubulare fi e8- c1 - adaosul de coroziunepe ambele fee, c1 O ! mm8- c2 6 3nlimea pragului interior al plcii tubulare, c2 O $ mm8- c! 6 3nlimea pragului e terior al plcii tubulare, c! O $ mm8

,2c c

p f ai

! pmm

=

unde- pc - presiunea de calcul, pc O ma (p5, p O ma ( , $8 , $ O , $ Pa8- Qa3 -rezistena admisibil a materialului plcii la 3ncovoiere, Qa3O1$ *Imm2

- 0 c - diametrul de calcul al capacului+e adopt garnitura cu urmtoarele dimensiuni- 0 1 - diametrul e terior al garniturii8 01 O mm8- 0 2 - diametrul interior al garniturii8 02 O %# mm8- g 6 grosimea garniturii8 g O # mm.

#$


47/86


;ig.#.1 +chema de calcul

mm ! ! " 1!2

-%#-2

12 ===

mm "

b $,%2

1!

2 ===unde b 6 limea de referin a garniturii

b 6 limea eficace a garniturii / 6 limea de str9ngere a garniturii

mmbb #2#,%2$,2 ==0 ! O 01-2b O %# 6 (2 X %,#2# O $1,1$2 mm

unde - 0! O diametrul cercului pe care este repartizat reaciunea garniturii- 0 1 O diametrul de contact e terior

mm f p

%%,#%1$-

$,

2

1$2,-$1, ==

= f p s , #%,%%U!U$U$O$ ,%% mm

0in considerente constructive, se adopt s p,f O % mm.

4+.;+. DI!ENSIONAREA PL">II TU=ULARE !O=ILE

#%


48/86


5abel #.#

0in tabelul #.# se aleg a'uttor dimensiunile conform diametrului interior calculat(0iO .

#)


49/86


+chema de calcul este prezentat in figura #.1


1- plac tubular mobil82- inel din dou 'umti8!- flan4a capacului mic8#- capacul camerei de 3ntoarcere8$- eav.

Pentru schimbtoarele de cldur cu cap mobil, grosimea de proiectare a plcii tubulare mobile sedetermin cu relaia

, , 1 2 ! p m p m s c c c mm = + + + +

unde- p,m - grosimea de rezisten a placii tubulare mobile8- c1 - adaosul de coroziune pe ambele fee, c1 O % mm8- c2 6 3nlimea pragului interior al plcii tubulare, c2 O $ mm8- c! 6 3nlimea pragului e terior al plcii tubulare, c! O $ mm8

,2c c

p mai

! pmm

=

unde - pc - presiunea de calcul, pc O ma (p5, p O ma ( , $, , $ O , $ Pa8- Qa3 - rezistena admisibil a materialului plcii la 3ncovoiere,Qa3O1$ *Imm2 - 0 c - diametrul de calcul al capacului.

+e adopt garnitura cu urmtoarele dimensiuni- 0 1 - diametrul e terior al garniturii8 01 O ) mm8- 0 2 - diametrul interior al garniturii8 02 O ) # mm8- g 6 grosimea garniturii8 g O ! mm.

#


50/86



mm ! ! " 1!2

)%#)2

12 ===

mm "

b $,%2

1!2

===

unde b 6 limea de referin a garniturii b 6 limea eficace a garniturii / 6 limea de str9ngere a garniturii

mmbb #2#,%2$,2 ==0 ! O 01-2b O ) 6 2 X %,#2# O ))),1$2 mm

unde - 0! O diametrul cercului pe care este repartizat reaciunea garniturii- 0 1 O diametrul de contact e terior

mmm p %1,#21$-

$,

2

1$2,))), ==

=m p s , #2,%1U!U$U$O $$,%1

0in considerente constructive, se adopt s p,m O % mm.

4+.* >AL>ULUL ELE!ENTELOR >APULUI !O=IL >ALOT" S?ERI>" ?LAN " INEL DE STRKNGEREF

#


51/86


+e cunosc 01 O )$ mm8 n d! O # 2%8 4uruburi ! 8 0 O)% mm8 02 O 2) mm8@ O mm8 D O 2 mm8 O!o.

4+.*+* >AL>ULUL >ALOTEI S?ERI>E

*+F &u,u&% la ,re&iune ,e ,artea conca3% interioar%F

Crosimea de proiectare a calotei sferice se determin cu relaias pc O sc Uc1 Uc2 JmmK

undesc - grosimea de rezisten a calotei8c1 O 2 mm - adaosul de grosime pentru coroziune8c2 6 adaos de grosime ce ine cont de abaterea negativ de la grosimea tablelor8

( ) mmc sc c 2!,12-),#(1-,


52/86


;ig.#.21 +hema de calcul

"ondiiile de proiectare sunt- presiunea de calcul, pc O , $ Pa8- temperatura mediului ambiant, t O 2o"8- temperatura de calcul, tc O 2! o"8- materialul flan4ei, P2 $ CD8- materialul prezoanelor, 21"r o$-)8


!.! !$.1

$2!2! === s

cas c

f *Imm2


%.21%$.1

!2$22 === s

cas c

f

*Imm2


2!af f Omin

$.1

%,2!)8

#.2

#$ 2!af f Omin(1 ),$81$ ,# *Imm2

2!af f H*59 4N2$$.

- la temperatura mediului ambiant2

af f Or

r

c

2

O1 ),$ *Imm2

4+.*+1 DETER!INAREA DI!ENSIUNILOR >ARA>TERISTI>E ALE GARNITURII DEETAN ARE

$1


53/86


+e alege garnitura metaloplastic, cu urmtoarele caracteristici0 eg- diametrul e terior al garniturii8 0eg O ) mm80 ig - diametrul interior al garniturii8 0igO )%# mm8g 6 grosimea garniturii8 g O !mmm 6 coeficient specific garniturii8 m O !8

^ 6 presiunea de str9ngere specific garniturii8 ^ O $2,# *Imm2

;ig. #.22Carnitura metaloplastica

b - latura eficace de calcul8/ - limea efectiv a garniturii80 !-diametrul cercului de-a lungul cruia este repartizat fora de etan4are, rezultant a garniturii

=n funcie de suprafaa de etan4are cu prag 4i ad9ncitur se stabile4te conform &+"&@ limea dereferin b a garniturii.

1!2

)%#)2

21 === d d "

mm "

b !,%$,%2

1!2

>===

unde b 6 limea de referin a garniturii

b 6 limea eficace a garniturii / 6 limea de str9ngere a garniturii2,$2 %.#b b mm= =

0 ! O 0ec-2b O ) 6 2 X%.# O ))),2 mm

unde - 0! O diametrul cercului pe care este repartizat reaciunea garniturii- 0 ec O diametrul de contact e terior

4+.*+4 VALORILE ?OR@ELOR >E A>@IONEAZ" ASUPRA B!=IN"RILOR


- ; ^ - fora total necesar pentru realizarea presiunii de str9ngere a garniturii; ^ O _0! b^ ; ^ O 1 ! ,!! *- ; C - fora total de compresiune aplicat pe zona eficace de calcul a suprafeei de etan4are; C O 2_0! bmPc ; C O )1,2! *- ; 5 6 fora hidrostatic diferenial; 5 O (_I# (0!2-0 2 PcO (_I# ())),22-)% 2 W , $O1 )2),$11* ; 5 O 1 )2),$11*- ; 0 6 fora hidrostatic de capt care acioneaz asupra 3mbinrii; 0 O (_I# 02Pc ; 0 O #! %!,% *

4+.*+5 VERI?I>AREA >ONDI@IILOR DE REZISTEN@" PENTRU PREZOANELEB!=IN"RII PRIN ?LAN " RESPE>TIV VERI?I>AREA ARIEI DE REZISTEN@"A PREZOANELOR

$2


54/86


- se calculeaz ariile necesare pentru seciunile 4uruburilor - A - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zona

celui mai mic diametru, necesar 3n condiiile str9ngerii garniturii (cm2 .

!-,!)-%,21% !!,-1--!2 === as6

6 f

F A mm2


- ),1%%!2$

$11,1 )2)2!,- )1%-,#! %!2! =

++=++=as

3 7 !r

F F F A

mm2

- Anec - aria total a seciunii transversale a 4uruburilor, determinat la fundul filetului sau 3n zonacelui mai mic diametru

AnecO ma (A,Ar Anec O !) ,! mm2


-%$,1 -$##)W

!2#

W ==== id ef necd

n An A A mm2



mm "

"

"

6 !

A "

" "tcasef

1!

!,12#,$22,)))2

!2$-%$,1 -$#2

min

!

min

min

=

=

=

=

IT"RILOR LA BN>OVOIERE ECER>ITATE ASUPRA ?LAN EI

+e determin braele cuplurilor caracteristici 3ncovoierii talerului flan4ei-a0 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;0

$!


55/86


- s pl 6 grosimea de proiectare a g9tului flan4ei la captul dinspre taler - a5 - distana radial dintre cercurile de a4ezare a 4uruburilor 4i cercul pe care este repartizat fora ;5

mma ! !

a

mm ! !a

mm ! !

a

73

!

7

12$,#122$,)

$,!)22

$,!)2

--)$2

)$,2-2

)%-)$2

2

2

!2

=+=+=

===

===


- 3n condiii de str9ngeres O aC Ps,

- Ps, 6 fora de calcul 3n 4uruburi %22,11-11)

2-%$,1 -$#!-,!)-

2, =+=+= ef nec s

A A 5 *

sO2 ,)$W11 11),%22O!! $ 1,%!! *mm- 3n condiii de regim

6 momentul de 3ncovoiere total care apare 3n condiii de regim

O a0 ; 0 U aC; C U a5; 5 O !).$W#! %!,% U2 ,)$W )1,2! U #1,12$W1 )2),$11 O1 $!!2! , 11 *mm

Ealoarea de calcul a momentului de 3ncovoiere este cea mai mare valoare dintre relaiile de mai 'os 1 cO

2 cO s,XQtcasO!! $ 1,%!!W1$ ,#O$!) )%$ ,%%) *mm

c O ma (1,2 O[ c O $!) )%$ ,%%) *mm

4+.*+8 >AL>ULUL GROSI!II ?LAN EI

Crosimea de proiectare a flan4ei h va fi > F F h ++= 2

"u condiia

2 pch s 1= 1 4

@O ,$0O , W)% O%

( ) ! ! f ! R ! p

F af

c

=

12!

22

-

#

( ) ) 2,#)%-)$#,1$--)%% -#)%$, 22 =

= F

$1$,%!%-%)%-)$)%-)$

)%#,1$-%%),$!) )%$1

1

12! =

+

=+

= ! ! ! !

! f 1 4

> af

c 1 *Imm2

$,-$1$,%!%-%) 2,#) 2,# 22 =++=++= > F F h mm'H9; $$

$#


56/86


4+.*+9 >AL>ULUL INELULUI DE STRKNGERE AL >APULUI !O=IL

&nelul de str9ngere al capului mobil este realizat din oel P2%$ CD, conform +@ >* 1 2 -2-1 %0imensiunile inelului de str9ngere sunt alese constructiv, funcie de dimensiunile flan4ei capului mobil,

dimensiuni ce au fost calculate anterior, 4i sunt prezentate 3n figura 2.2!.

;ig.#.2! 0imensiunea flan4ei capului mobil

4+.. >AL>ULUL DE >ONSOLIDARE AL ORI?I>IILOR >U !ETODA >O!PENS"RII

$$


57/86


;igura #.2# +chia modelului de calcul de consolidare al orificiilor - etoda A.+. .>.

+chia modelului de calcul pentru calcul de consolidare al orificiilor prin metoda A.+. .>. este dat3n figura $.1. &n aceast figur intervin urmtoarele notaii, notaii ce vor fi folosite 4i pe parcursul calculuianalitic

dn - diametrul nominal al 4tuului mmKde - diametrul e terior al 4tuului JmmKdi - diametrul interior al 4tuului JmmK0 - diametrul interior al mantalei JmmK0 i - diametrul inelului de consolidare JmmKsm , s@ - grosimea nominal a peretelui mantalei, respectiv a racordului JmmK

r @ s,r ms - grosimea de rezisten a mantalei, respectiv a racordului JmmKo@ s,

oms - grosimea e cedentar a mantalei, respectiv a racordului JmmK

si - grosimea inelului de consolidare JmmKhi - limea interioar mantalei a dreptunghiului de eficien JmmKhe - limea e terioar mantalei a dreptunghiului de eficien JmmK: - semilungimea dreptunghiului de eficien JmmKAind - aria 3ndeprtat prin practicarea orificiului Jmm2KAm - aria disponibil pentru compensare 3n manta Jmm2KA@ - aria disponibil pentru compensare 3n racord Jmm2KAi - aria disponibil pentru compensare 3n inel Jmm2K

2f a,Q,

2sa,Q ? rezistena ma im admisibil a materialului 4tuului J*Imm2K, J*Im2K

2 ma,Q - rezistena ma im admisibil a materialului mantalei J*Imm2K , J*Im2K

Con$i%ia pe care trebuie &' o (n$eplinea&c' un ori)iciu e&te ca &upra)a%a &ec%iunii $inmaterialul $ecupat &' )ie (nlocuit' cu o &upra)a%' cel pu%in echi*alent' $in ca$rul$reptunghiului $e con&oli$are+

Aplicarea consolidrii nu este necesar dac diametrul orificiului rm9ne sub valoarea

( )

= 11

1

1lim -)$,2 cc s ! s

c sd pi

p

3n care s p 6 grosimea de proiectare a 3nveli4ului, 3n mm8s1 6 grosimea de rezisten a 3nveli4ului, 3n mm8

$%


58/86


0 i 6 diametrul interior de calcul al elementului de recipient pe care se afl amplasatorificiul, 3n mm8

c1 6 adaosul de coroziune, 3n mm.

( ) mmd -),12!2212--)$,2,%

2122lim =

=

S-a ale& ,entru co$,arti$entul $anta racorduri de intrare i ie ire ,rodu& de Dn *;; R* R.F+Deoarece di dli$ a,licarea con&olid%rii racordurilor nu e&te nece&ar%+

Pentru co$,arti$entul 0e3i &-a ale& racorduri de intrare i ie ire de Dn *5; R1 R4FAplicarea consolidrii nu este necesar dac diametrul orificiului rm9ne sub valoarea

( )

= 11

1

1lim -)$,2 cc s ! s

c sd pi

p

3n care s p 6 grosimea de proiectare a 3nveli4ului, 3n mm8s1 6 grosimea de rezisten a 3nveli4ului, 3n mm80 i 6 diametrul interior de calcul al elementului de recipient pe care se afl amplasat

orificiul, 3n mm8c1 6 adaosul de coroziune, 3n mm.

( ) mmd -),12!2212--)$,2,%

2122lim =

=

+e calculeaz- grosimea de rezisten a mantalei

!,!$,-%,12-,2

-$,2 2!,

==

=cma

ccr m p

! p s

mm

- grosimea de rezistent a racordului

%2,$,!,11$12

1$$,2 2!,

1 ==

=c Ra

cr R p

d p s

mm

dac racordul este realizat din eava fr sudur 81=

- grosimea e cedentar a mantalei mm sc s s r mmm ),%!,!2121 ===

- grosimea e cedentar a racordului mm sc s s r R R R !-,!%2,2%1 ===

- dreptunghiul de compensare

++++=

r

R R

r

mm s s s s

d

d

L1

1

2

ma(

$)


59/86


=++++

==

mm

mmd

L-.%2,!-,!!,!),%

2

1$

1$ma(

1

:O1$ mm

( )( )++=

r

R R

r

mmi

s s

s s

h

h

$,2

$,2min

O(&er3a0ie # dac% racordul nu ,enetreaz% Mn interiorul $antalei

atunci# ' H ; ' i H ;

( )( )=+

=+=

=mm

mm

h

hi

1%2,!-,!$,2

2$!,!),%$,2min

hi O 1 mm.

( )( )=+

=+=++

= mm s smm s s s

hr R R

i

r

mm

e 1$,2

$$12$,22$$,2$,2

minO(&er3a0ie# dac nu se prevede inel de rigidizare si O he O 1 mm- aria 3ndeprtat prin practicarea orificiului

( ) 2,$#1!,!)21$(2 , =+=+= r mS3AS Riind s sd A mm2- aria disponibil pentru compensare 3n manta

( )[ ] ( )[ ] 1,$-),%)1$1$222 ,1 =+=+= mS3AS Ri 1 s sd L A mm2- aria disponibil pentru compensare 3n racord

( ) ( ) ( ) ( )111,1 2222 chc s s s s s sh A S3AS Rr

R R

r

mm Re R +++++= ( ) ( ) ( ) ( ) %,!)12122)2%2,!-,!!,!),%2!-,!12 =+++++= R A mm2 A@ O!)1,%mm2

+@1,+5A+[ 2 " 1

- aria disponibil pentru compensare 3n inel ( )[ ] ( )[ ] 2,! )%!212)21$-2 mm s sd ! A iS3AS Riii =+=+= AiO)%!2 mm2

>o$,en&area ori/iciului are loc dac este 3ndeplinit condiia

$


60/86


indA2ma,Q

2f a,Q

@ AiAA ++

2,#1$1) ,-!1-),$

%,)1!%!2)1,$- ++

2,$#1.%,-..)

"ompensarea orificiului are loc dac este aplicat un inel de 3ntrire cu dimensiunile0 inelO !1 mm+inelO 12 mm

4+.1 DETER!INAREA PRESIUNILOR DE BN>ER>ARE IDRAULI>" BN >IR>UITELE!ANTALEI SI @EVI

Presiunea de prob hidraulic se determin cu relaia

[ ] 15a p p t af

af

t ar

ar t

f am

f amc ph 888

8min2$,122

,

2,

=

undeQa2 m,f8 Qatm,f 6 tensiunile admisibile ale materialului din tabl din care se confecioneaz mantaua 4i

fundul recipientului la temperatura normal de 2o", respectiv la temperatura de calcul tc8Qa2 r.8 Qatr - tensiunile admisibile ale materialului din eav din care se confecioneaz racordurile

recipientului la temperatura normal de 2o", respectiv la temperatura de calcul tc8Qa2 f 8 Qatf - tensiunile admisibile ale materialului for'at din care se confecioneaz at9t flan4a de

aparat ct 4i flan4a pentru racord.

[ ] 15a p ph 8#,1$-

$,1-)8

8!,11$

%,1#18

-,12

-#,1)min-$,2$,1 =

p phOmin(1,#81,!81,2$ , ,' H* .5!PaH *. 5 (ar ,entru circuitul $anta

[ ] 15a p ph 8#,1$-$,1-)

88!,11$

%,1#18

-,12-#,1)

min$,2$,1 =

p phOmin(1,$%81,#$81,#, ,' H* 4!PaH *4 (ar ,entru circuitul 0e3i

4+.4 VERI?I>AREA >ONDI@IILOR DE REZISTEN@" PENTRU ELE!ENTELEDI!ENSIONATE

*+ Veri/icarea ele$entelor di$en&ionate Mn condi0ii de re6i$Eerificarea elementelor dimensionate 3n condiii de regim se realizeaz cu formula J1K

[ ] 15a p !

s p c

m

t a

c

=W

, W2

unde pc 6 presiunea de calcul,J PaK8S 6 coeficient de siguran al 3mbinrii sudate8Qat 6 tensiunea admisibil a materialului din tabl la temperatura t,J*Imm2K ,J*Im2K

$


61/86


sW - grosimea de perete a mantalei sau fundului 3n condiii corodate, JmmK8sW O s 6 c1, JmmK80 Wm 6 diametrul mediu 3n condiii corodate, JmmK80 WmO 0i U sm U c1 , JmmK8

!anta i 3irol% ca$er% de di&tri(u0iesW O s 6 c1 O 12 6 ! O ) mm0 WmO 0i U sm U c1 O U 12 U 2 O 1# mm

[ ] 15a p p cc == -,1-1#)-,12-,2,

;und elipsoidalsW O s 6 c1 O 12 6 2 O 1 mm0 WmO 0i U sm U c1 O U 12 U 2 O 1# mm

[ ] 15a p p cc == -!,2-1#1-,12-,2,

.+ Veri/icarea ele$entelor di$en&ionate Mn condi0ii de IP Eerificarea elementelor dimensionate 3n condiii de &PD se realizeaz cu formula

[ ]8I,.2

2W

W

, mm - s

! p t c

m pht

@5= c

L .9;; *8; 8;; :5; 41; 8.; 1; :85

%$


67/86


>APITOLUL VIANALIZA DIN PUN>T DE VEDERE TE NI> I E>ONO!I> A

!ETODELOR DE ?ICARE A @EVILOR BN PLA>A TU=ULAR" >UALEGEREA VARIANTEI OPTI!E

=n practic se folosesc diferite metode de fi are a evilor 3n placa tubular, dar ponderea cea maimare 3n realizarea schimbtoarelor de cldur o au urmtoarele metode

1. 3mbinarea prin mandrinare82. 3mbinarea prin sudare8!. 3mbinarea prin sudare 4i mandrinar

proiectarea schimb caldura

Documents