Postrojenja i instalacije pod pritiskom...parogeneratori, parni kotlovi, izmenjivačitoplote,...

POSTROJENJA I INSTALACIJE POD PRITISKOM

dr Miomir Raos, red. prof.Milica Nikodijević

Postrojenja i instalacije pod pritiskom

Malo istorije

Na osnovu istorijskih podataka zaključuje se da su se ljudi baviliproblemima skladištenja i transporta fluida još od svogpostojanja.

Najstariji primeri koji ukazuju na rešavanje ovih problema jesuhidrotehnički radovi (kanali za navodnjavanje, veštačka jezera)izvršeni u Kini još 5000 god.pre naše ere (p.n.e.).

Sačuvane su vodovodne instalacije za hladnu i toplu vodu izvremena antičke Grčke i Rima (starorimski vodovodi).

Prvi naučni rad iz ove oblasti objavio je Arhimed oko 250-egod.p.n.e.To je čuveni traktat “O telima koja plivaju” u kojima je Arhimeddefinisao silu potiska (intenzitet sile potiska jednak je težinitelom istisnute tečnosti).

Razvoj nauke i tehnike ukazuje da će i u budućnosti istraživači bitiangažovani na rešavanju ovih problema.

Pojam sudova pod pritiskom

Čvrsti predmeti se mogu čuvati na jednom mestu, ili premeštatisa jednog mesta na drugo, bez korišćenja posebnih sudova u kojebi se ti predmeti smeštali.

Čuvanje i premeštanje fluida (tečnosti, gasova, para) nije mogućena prethodni način.Da bi se isti proizveli, skladištili ili premeštali sa jednog mesta nadrugo, neophodno je da se nalaze u nekom sudu ili cevovodu.

Za tečnosti koje ne isparavaju na normalnoj temperaturi, takavsud može biti i otvoren, dok za gasove i pare mora biti zatvoren.

Znači, čovek je konstruisao sudove za skladištenje i transportraznih fluida.

Fluid smešten u sudu, može se nalaziti:

• pod pritiskom, višim od atmosferskog (sudovi pod pritiskom, sl. a)• pod pritiskom, jednakim atmosferskom (otvoreni sudovi, sl. b)• pod pritiskom, manjim od atmosferskog (vakuum sudovi, sl. c).

Slika a. Slika b. Slika c.

Pritisak se meri na vrhu suda !

Otvoreni sudovi su povezani sa atmosferom.

Zidovi svih sudova su izloženi određenom pritisku koji je različit uzavisnosti od vrste suda.

Kod sudova pod pritiskom, zidovi suda su izloženi unutrašnjempritisku, koji je jednak zbiru pritiska iznad fluida i pritiska visinestuba fluida (ukoliko je u sudu gas onda se zanemaruje pritisak odvisine stuba fluida).

Zidovi otvorenih sudova su izloženi pritisku sa unutrašnje strane.

Zidovi vakuum sudova izloženi su pritisku sa spoljašnje strane.

U nekim slučajevima, za skladištenje fluida se koriste podzemnebušotine ili napuštena nalazišta koja se adaptiraju za ove potrebe.

Geološki sastav zemljišta mora da zadovolji uslove u pogledunepropustljivosti i jačine.

Punjenje ovih prirodnih rezervoara i izvlačenje fluida iz njih vršise pomoću rezervoara.

VRSTE POSUDA POD PRITISKOM

Prema definiciji, proizvoljna posuda se smatra posudom pod pritiskom ako su ispunjeni uslovi:

gde je:p - najveći radni pritisak, (bar)V - radna zapremina, (m3)

i ako iz nje radna materija može ekspandirati u okolinu.

0,5p >

0,3p V⋅ ≥

Podela sudova pod pritiskom

Podela posuda pod pritiskom vrši se prema nizu kriterijuma:

Prema obliku posuda pod pritiskom može biti:

• cilindrična• kuglasta• torusna• konična, bačvasta• prizmatična• piramidalna i• kombinovana

Podela prema izradi

Podela prema fizičko – geometrijskim karakteristikama posude

Zapremina posude – V, (m3)

Debljina zida – s, (mm)

mala do 1,5srednja iznad 1,5 do 15velika iznad 15 do 150vrlo velika preko 150

tanka do 6srednja iznad 6 do 30debela iznad 30 do 100vrlo debela preko 100

Masa – m, (t)

Podela prema karakteristikama radne materijePritisak – p, (bar)

nizak do 4srednji iznad 4 do 26

visok iznad 26 do 80vrlo visok iznad 80 do 200ultravisok iznad 200

mala do 0,5srednja iznad 0,5 do 5velika iznad 5 do 50vrlo velika preko 50

Temperatura – T, (oC)

Akumulirana energija – pVg, (bar·m3)

vrlo niska do -60niska iznad -60 do 0umerena iznad 0 do 120visoka iznad 120 do 400vrlo visoka iznad 400

vrlo mala do 0,3mala iznad 0,3 do 4srednja iznad 4 do 80velika iznad 80 do 1.600vrlo velika iznad 1.600 do 31.600ultravelika iznad 31.600

Agregatno stanje• tečno,• gas, para i• višefazno stanje (tečno, gas, para)

Fizičko-hemijske karakteristike:

Radna materija prema fizičko-hemijskim karakteristikamamože biti:

• neutralna (pH = 6 – 8)• agresivna• zapaljiva• eksplozivna• otrovna• radioaktivna

Podela prema nameni

• za skladištenje (posude, boce)• za transport (cisterne, posude, boce)• za energetska postrojenja (nuklearni reaktori,

parogeneratori, parni kotlovi, izmenjivači toplote, kondenzatori),

• za tehnološko – procesna postrojenja (reaktori, kolone, autoklavi, separatori, filtri)

• za snabdevanje radnom i zaštitnom materijom (posude, boce) i

• za različite namene – domaćinstvo, medicinu, sport i dr.(boce).

Pod opremom pod pritiskom podrazumevaju se posude,cevovodi, sigurnosni uređaji, pomoćni uređaji pod pritiskomi pripadajući delovi ove opreme kao što su: prirubnice,spojnice, priključci, oslonci, uške za nošenje i drugi delovislične namene.

Pojam “oprema pod pritiskom” odnosi se i na opremu podpritiskom koja se zagreva plamenom ili na drugi način, sarizikom od pregrevanja, namenjena za proizvodnju pare ilivrele vode pri temperaturama višim od 110 ̊C, sa zapreminomvećom od 2 l – odnosno kotlove, kao i sve aparate za kuvanjepod pritiskom

U nastavku je dat prikaz nekih osnovnih termina i definicijavezanih za pojam posuda pod pritiskom

Posuda – zatvoren prostor projektovan i izrađen sanamenom da sadrži fluide pod pritiskom, uključujući ipriključke za spajanje i povezivanje sa drugom opremom.Posuda može biti sastavljena od jedne ili više komora.

Posuda pod pritiskom – posuda čija je unutrašnja šupljinahermetički zatvorena, a predviđena je za rad pod pritiskom.

Višekomorna posuda – posuda koja ima dva ili više radnihprostora, koji se koriste pod istim ili različitim uslovima(pritisak, temperatura, fluid).

Cisterna – posuda, čvrsto fiksirana na ramu železničkogvagona, šasiji automobila (prikolice) ili drugim sredstvimaprevoza, predviđena za transport i smeštaj gasovitih, tečnihi drugih materija.

Boca – posuda koja ima jedno ili dva grla za uvrtanje ventila ipriključaka dužine do 2.000 mm (bez armature i nosača postolja),prečnika do 420 mm, predviđena za transport i skladištenjekomprimovanih, tečnih i pod pritiskom rastvorenih gasova

Bure – posuda zapremine 100 – 1.000 l, cilindričnog ili drugogoblika, koja se može prenositi sa jednog na drugo mesto i stavitina grede bez dopunskog oslonca (ojačavanja), snabdevenaobručima (ako je to potrebno) ili drugim uređajima za prenos,predviđena za transport i smeštaj gasovitih, tečnih i drugihmaterija

Rezervoar – posuda predviđena za smeštaj gasovitih, tečnih idrugih materija u stacionarnom stanju

Sabirnik – posuda predviđena za prikupljanje unapred definisanematerije

Stabilna posuda – čvrsto vezana posuda predviđena zaeksploataciju na jednom mestu

Pokretna posuda – posuda koja menja mesto u vremenu odpunjenja do pražnjenja

Obrtna posuda – posuda koja može da se stalno ilipovremeno obrće

Aparat – posuda opremljena odgovarajućim unutrašnjimuređajima, predviđena za ostvarivanje jednog ili više hemijsko– tehnoloških procesa

Horizontalni aparat – aparat čija uzdužna osa u radnom stanjuzauzima horizontalni položaj

Vertikalni aparat – aparat čija uzdužna osa u radnom stanjuzauzima vertikalni položaj

Nagnuti aparat – aparat čija uzdužna osa u radnom stanjuzauzima nagnuti položaj

Rastavljivi (nerastavljivi) aparat – aparat čije je telo rastavljivo(nerastavljivo)

Telo posude ili aparata – osnovni detalj (ili sastavna jedinica)koji se sastoji iz omotača i dna, čini osnovu posude na koju sespajaju drugi detalji (sastavne jedinice) za ispunjavanjetehničkih zahteva, postavljenih proizvodu kao celini

Omotač – cilindrični deo posude otvoren na krajevima, kojipredstavlja jednu ili više cilindričnih sekcija, spojenihmeđusobno čeono.

Dno – deo posude ili aparata koji zatvara unutrašnju šupljinu imože imati oblike: ravan, koničan, elipsoidan, sferičan,polusferičan, poluloptast i ispupčen.Oblikovano dno posude naziva se dance.

Poklopac aparata (poklopac) – poseban deo posude ili aparatakoji zatvara unutrašnju šupljinu.

Zatvarač – uređaj kojim se zatvara ili otvara prilaz unutrašnjojšupljini.

Priključak – deo predviđen za spajanje aparata sa cevovodom,cevovodnom armaturom, kontrolno – mernim priborom, itd.

Ulaz cevi – priključak i deo cevi proizvoljnog oblika, koji ulazi uunutrašnju šupljinu aparata i završava se u određenoj tačkiunutrašnje šupljine

Potisna cev – deo predviđen za odvod materijala pod pritiskomkomprimovanog gasa

Proračunska zapremina – zapremina unutrašnje posude iliaparata koja se određuje prema dimenzijama datim u crtežu,bez učešća zapremine priključka, otvora, zaštitnog zida iunutršnjih uređaja

Nazivna zapremina – proračunska og iz standardnog redausvojenih brojeva

Radna zapremina – zapremina unutrašnje šuoljine aparata kojaje ispunjena radnom materijom pri normalnom odvijanjutehnološkog procesa

Koeficijent punjenja – odnos radne i proračunske zapremineaparata

Sigurnosni uređaj – uređaji koji su projektovani za zaštituopreme pod pritiskom od prekoračenja dozvoljenih vrednosti

Sigurnosni ventil – uređaj koji se automatski otvara pri povišenjupritiska u posudi iznad dozvoljenog i koji se zatvara posle padapritiska do određene vrednosti

Najviši radni pritisak – najveći pritisak gasne faze u unutrašnjojšupljini aparata pri normalnom odvijanju tehnološkog procesa

Naviši dozvoljeni pritisak Ps – označava najveći radni pritisak,(utvrđuje ga proizvođač)

Ispitni pritisak – pritisak pri kome se ispituje posuda zaodređivanje njene otpornosti

Najviša (najniža) dozvoljena temperatura Ts – označavanajvišu (najnižu) temperatura za koju je posuda projektovana,(utvrđuje je proizvođač)

Proračunska temperatura – temperatura pri kojoj se određujukarakteristike i dozvoljena naprezanja materijala, premakojima se vrši proračun otpornosti elemenata posuda iaparata.