Embed Size (px)
Citation preview
TEMĂ DE PROIECTARE
Să se proiecteze coloana de rafinare care intră icircn componenţa instalaţiei din figură utilizată pentru rafinarea spirtului brut cu un conţinut de 70 alcool etilic obţinacircndu-se o cantitate totală de alcool etilic sub formă de vapori de 3400+150n [Kgh] cu concentraţie in alcool etilic 98
Densitatea lichidului cu concentraţie de 70 iar densitatea vaporilor rezultaţi
Icircncălzirea se va face cu serpentină cu abur la presiune de Nm2 Viteza de
circulaţie a vaporilor se va calcula pentru cazul icircn care icircnălţimea lichidului deasupra fantei clopotului este 25 mm iar distanţa icircntre talere este de 300mm Coloana de rafinare este cu talere cu clopote şi se va adopta un număr de 40 talere
1
Fig1 Instalaţie de rafinare discontinuă1 Blază 2Coloană de rafinare 3 Deflegmator 4Condensator răcitor
5 Felinar de control 6 Filtru 7 Serpentină de icircncălzire cu abur 8Barbotor de abur 9 Oala de condensare 10 Racord de umplere
11 Racord de evacuare a apei de luter 12 Manometru 13 Sticla de nivel 14 Regulator de abur
Cuprinsul proiectului
1 Descrierea instalaţiei de rafinare şi principiul de funcţionare2 Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare3 Proiectarea coloanei de rafinare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese32 Diametrul interior al coloanei33 Dimensionarea talerului cu clopote
331 Determinarea numărului total de clopote332 Dimensionarea clopotelor si racordurilor333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote334 Dimensionarea talerului335 Determinarea căderilor de presiune
4 Elemente constructive ale corpului coloanei41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei42 Dimensionarea fundurilor şi capacelor43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor 44 Suporţi de sprijin45 Bosaje si racorduri46 Guri de vizitare
5 Tehnica securităţii muncii privind instalaţiile mecanice sub presiune
BIBLIOGRAFIE
1 Hopulele Traian ndash Tehnologia berii spirtului şi a drojdiei Litografia Universităţii Galaţi 19802 Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară Intreţinere şi reparaţii
Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti 19773 Tudose RZ Vasiliu M Cristian Ghe Ivănescu I şa ndash Procese operaţii utilaje icircn industria
chimică Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti 19774 Macovei Maria Viorica ndash Culegere de caracteristici fizice pentru biotehnologie şi industria
alimentară Editura Alma Galaţi 20005 Palade V Panţuru D ndash Recipiente cu dispozitive de amestecare Editura pentru Ştiinte Naţionale 20026 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană Editura Tehnică Bucureşti 19787 Jinescu VV ndash Utilaj tehnologic pentru industria de proces vol III ndash Aparate şi maşini pentru
industria de proces Editura Tehnică Bucureşti 19888 Pavel A Voicu I şa ndash Aparate tip coloană Indrumar de proiectare Institutul Petrol şi Gaze Ploieşti 19809 Crudu I Panţuru D ndash Recipiente aparate tubulare Atlas date de proiectare Litografia
Universităţii Galaţi 198310 Pavlov CF şa ndash Procese şi operaţii icircn industria chimica exercitii şi probleme Editura Tehnică
Bucureşti 1981
2
CAPITOLUL 1Descrierea instalaţiei de rafinare şi principiul de funcţionare
Instalaţia prezentată icircn fig1 face parte din categoria instalaţiilor cu funcţionare discontinuă (sau periodică)
Blaza de distilare (1) este un schimbător de căldură care este prevăzut cu racordul (10) pentru alimentare cu spirt brut un racord (11) pentru evacuarea produsului rămas după distilare icircn blază Spaţiul de icircncălzire este prevăzut cu racordul de alimentare a agenţilor de icircncălzire şi de evacuare a condensului In blază amestecul este icircncălzit şi menţinut la o anumită temperatură pentru vaporizarea componentului uşor volatil
Deflegmatorul (3) este un schimbător de căldură icircn care se realizează condensarea parţială a vaporilor formaţi Condensatorul răcitor (4) are rolul de a condensa vaporii bogaţi icircn compus uşor volatil rămaşi necondensaţi icircn deflegmator Coloana de rafinare (2) este formată dintr-un număr de talere care permite obţinerea spirtului rafinat cu o puritate de minim 96deg Regulatorul de abur (14) are rolul de a menţine icircn coloana de rectificare o presiune constantă de care depinde icircnălţimea stratului de lichid pe talere acest lucru determinacircnd eficienţa procesului de rafinare (rectificare)
Procesul de rafinare de realizează astfel1 Se introduce icircn blază o cantitate măsurată de spirt brut şi se diluiază cu apă de luter pacircnă
la 40-50deg alcoolice
2 Se face icircncălzirea spirtului brut mai icircntacirci cu abur direct timp de 10-20 min şi apoi cu abur indirect timp de 30-60 min pacircnă ce se icircncălzeşte mai mult de două treimi din coloană In acest timp vaporii alcoolici nu au ajuns icircn deflegmator
3 Se dă drumul la debitul maxim de apă de răcire icircn condesator şi deflegmator realizacircndu-se o condensare totală a vaporilor alcoolici ce intră icircn deflegmator Condensatul se icircntoarce icircn coloana sub formă de reflux extern Prin această fracircnare a distilării care durează 1-3 ore se realizează o mărire a concentraţiei alcoolice spre vacircrful coloanei icircmpiedicacircnd ridicarea impurităţilor grele frunţile concentracircndu-se icircn vacircrful coloanei
4 Se micşorează apoi debitul apei de răcire şi se icircncepe colectarea spirtului frunţi timp de 2-3 ore care are la icircnceput o concentraţie alcoolică de 92-94 vol şi o culoare verzuie spre sfacircrşit devenind incolor cu o concentraţie crescută la 95-96 alcool vol
5 Se distilă icircn continuare spirtul rafinat care trebuie să aibă concentraţie alcoolică de minim 96 vol La icircnceput se lucrează la capacitatea maximă a coloanei apoi pe măsură ce se micşorează conţinutul blazei icircn alcool se măreşte treptat debitul de apă de răcire astfel icircncacirct să nu se producă o scădere a concentraţiei alcoolice pe talere ca urmare productivitatea coloanei scade la 60-70 la sfacircrşitul colectării spirtului rafinat Distilarea spirtului rafinat durează aproximativ 40 ore
3
6 Cacircnd concentraţia alcoolică la felinarul de control scade şi se constată apariţia cozilor icircncepe colectarea acestora operaţia duracircnd 1-2 ore
7 Cacircnd la felinarul de control spirtul devine tulbure datorită prezenţei uleiului de fuzel care icircn soluţie alcoolică diluată emulsionează se poate colecta şi acesta trimiţacircndu-se direct icircntr-un rezervor separat fără a mai trece icircn aparatul de control Uleiul de fuzel poate fi purificat icircn continuare cu ajutorul separatorului de ulei de fuzel sau prin tratare cu o soluţie de clorură de sodiu astfel icircncacirct concentraţia sa icircn ulei de fuzel să fie de minim 85
8 La sfacircrşitul rafinării cacircnd concentraţia lichidului de la felinarul de control scade sub 2 alcool vol se goleşte apa de luter din blază şi se icircncepe o nouă şarjă Durata totală a unei şarje este de aproximativ 48 ore Spirtul frunţi si cozile sunt trecute prin aceleaşi aparate de control şi depozitate icircntr-un rezervor comun formacircnd icircmpreună spirtul tehnic In vederea realizării unui coeficient de extracţie normat a spirtului rafinat de 925 din alcoolul absolut a spirtului brut amestecul de frunţi şi cozi poate fi supus rerafinării In final se ajunge la un procent de spirt frunţi de circa 41 iar de cozi circa 2 din alcoolul absolut Consumul de abur pentru rafinarea discontinuă este de 350-400 Kg 100 l spirt rafinat iar cel de apă la 10degC de circa 3m 3 per 100 l spirt rafinat icircn funcţie de procedeul folosit
Procedee de rafinare discontinuăa) Procedeul icircncărcării simple cu spirt diluatb) Procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluatc) Procedeul icircncărcării repetate cu spirt nediluat
Instalaţia prezentată icircn fig1 conform datelor temei de proiectare utilizează procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluat Acest procedeu se caracterizează prin rafinarea spirtului brut fără o diluare icircn prealabil cu apă Se economiseşte astfel abur şi apă de răcire realizacircndu-se o creştere a productivităţii instalaţiei de rafinare
4
CAPITOLUL 2Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare
In cazul icircn care este necesar să se obţină componente de puritate cacirct mai mare se aplică distilarea repetată prin vaporizarea componentului uşor volatil şi condensarea acestuia icircn mai multe trepte numite trepte de concentrare Pe fiecare treaptă de concentrare (formată din lichidul icircn care condensează de fiecare dată numai componentul volatil) se separă componentul uşor volatil la ultima treaptă obţinacircndu-se componentul aproape pur
Spirtul brut se obţine ca produs intermediar icircn urma distilării avacircnd o concentraţie alcoolică de 80-85 vol El conţine o serie de impurităţi mai mult sau mai puţin volatile (aldehide esteri ai alcoolului etilic şi ai altor alcooli sau acizi volatili alcooli superiori etc) fie provenite din plămada fermentată fie formate chiar icircn cursul procesului de distilare
Deşi impurităţile reprezintă doar 05 ndash 1 din alcoolul etilic datorită acestora spirtul brut are un gust şi miros neplăcut opalescenţă şi sunt dăunătoare sănătăţii
Aceste impurităţi se pot elimina din spirtul brut prin operaţia de rafinare Deoarece această operaţie este legată de un proces de creştere a concentraţiei spirtului prin distilare repetată se numeşte rafinare (rectificare) Rafinarea determină obţinerea unui produs cu puritate superioară denumit spirt rafinat sau alcool etilic rafinat Prin rafinare spirtul se concentrează devine limpede fără gust şi miros neplăcut cu excepţia unor sortimente de spirt obţinut din cereale care nu trebuie să-şi piardă aroma caracteristică a materiei prime El trebuie să aibă o concentraţiei alcoolică de min 96 vol nu trebuie să conţină alcool metilic şi furfurol iar conţinutul icircn acizi esteri aldehide şi alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut
Impurităţile mai volatile (aldehida acetică acetatul de metil acetatul de etil) vor fi ridicate de către vaporii alcoolici care se concentrează icircn vacircrful coloanei de rafinare de unde vor fi evacuate icircn stare de vapori sub formă de frunţi
Impurităţile cu volatilate mai redusă (grele) odată cu creşterea concentraţiei alcoolice nu se vor ridica icircn coloană sub formă de vapori ci vor fi retrogradate spre partea inferioară formacircnd cozile
In concluzie prin rafinarea spirtului brut se obţin trei fracţiuni frunţile spirtul rafinat cozile
5
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Cuprinsul proiectului
1 Descrierea instalaţiei de rafinare şi principiul de funcţionare2 Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare3 Proiectarea coloanei de rafinare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese32 Diametrul interior al coloanei33 Dimensionarea talerului cu clopote
331 Determinarea numărului total de clopote332 Dimensionarea clopotelor si racordurilor333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote334 Dimensionarea talerului335 Determinarea căderilor de presiune
4 Elemente constructive ale corpului coloanei41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei42 Dimensionarea fundurilor şi capacelor43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor 44 Suporţi de sprijin45 Bosaje si racorduri46 Guri de vizitare
5 Tehnica securităţii muncii privind instalaţiile mecanice sub presiune
BIBLIOGRAFIE
1 Hopulele Traian ndash Tehnologia berii spirtului şi a drojdiei Litografia Universităţii Galaţi 19802 Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară Intreţinere şi reparaţii
Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti 19773 Tudose RZ Vasiliu M Cristian Ghe Ivănescu I şa ndash Procese operaţii utilaje icircn industria
chimică Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti 19774 Macovei Maria Viorica ndash Culegere de caracteristici fizice pentru biotehnologie şi industria
alimentară Editura Alma Galaţi 20005 Palade V Panţuru D ndash Recipiente cu dispozitive de amestecare Editura pentru Ştiinte Naţionale 20026 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană Editura Tehnică Bucureşti 19787 Jinescu VV ndash Utilaj tehnologic pentru industria de proces vol III ndash Aparate şi maşini pentru
industria de proces Editura Tehnică Bucureşti 19888 Pavel A Voicu I şa ndash Aparate tip coloană Indrumar de proiectare Institutul Petrol şi Gaze Ploieşti 19809 Crudu I Panţuru D ndash Recipiente aparate tubulare Atlas date de proiectare Litografia
Universităţii Galaţi 198310 Pavlov CF şa ndash Procese şi operaţii icircn industria chimica exercitii şi probleme Editura Tehnică
Bucureşti 1981
2
CAPITOLUL 1Descrierea instalaţiei de rafinare şi principiul de funcţionare
Instalaţia prezentată icircn fig1 face parte din categoria instalaţiilor cu funcţionare discontinuă (sau periodică)
Blaza de distilare (1) este un schimbător de căldură care este prevăzut cu racordul (10) pentru alimentare cu spirt brut un racord (11) pentru evacuarea produsului rămas după distilare icircn blază Spaţiul de icircncălzire este prevăzut cu racordul de alimentare a agenţilor de icircncălzire şi de evacuare a condensului In blază amestecul este icircncălzit şi menţinut la o anumită temperatură pentru vaporizarea componentului uşor volatil
Deflegmatorul (3) este un schimbător de căldură icircn care se realizează condensarea parţială a vaporilor formaţi Condensatorul răcitor (4) are rolul de a condensa vaporii bogaţi icircn compus uşor volatil rămaşi necondensaţi icircn deflegmator Coloana de rafinare (2) este formată dintr-un număr de talere care permite obţinerea spirtului rafinat cu o puritate de minim 96deg Regulatorul de abur (14) are rolul de a menţine icircn coloana de rectificare o presiune constantă de care depinde icircnălţimea stratului de lichid pe talere acest lucru determinacircnd eficienţa procesului de rafinare (rectificare)
Procesul de rafinare de realizează astfel1 Se introduce icircn blază o cantitate măsurată de spirt brut şi se diluiază cu apă de luter pacircnă
la 40-50deg alcoolice
2 Se face icircncălzirea spirtului brut mai icircntacirci cu abur direct timp de 10-20 min şi apoi cu abur indirect timp de 30-60 min pacircnă ce se icircncălzeşte mai mult de două treimi din coloană In acest timp vaporii alcoolici nu au ajuns icircn deflegmator
3 Se dă drumul la debitul maxim de apă de răcire icircn condesator şi deflegmator realizacircndu-se o condensare totală a vaporilor alcoolici ce intră icircn deflegmator Condensatul se icircntoarce icircn coloana sub formă de reflux extern Prin această fracircnare a distilării care durează 1-3 ore se realizează o mărire a concentraţiei alcoolice spre vacircrful coloanei icircmpiedicacircnd ridicarea impurităţilor grele frunţile concentracircndu-se icircn vacircrful coloanei
4 Se micşorează apoi debitul apei de răcire şi se icircncepe colectarea spirtului frunţi timp de 2-3 ore care are la icircnceput o concentraţie alcoolică de 92-94 vol şi o culoare verzuie spre sfacircrşit devenind incolor cu o concentraţie crescută la 95-96 alcool vol
5 Se distilă icircn continuare spirtul rafinat care trebuie să aibă concentraţie alcoolică de minim 96 vol La icircnceput se lucrează la capacitatea maximă a coloanei apoi pe măsură ce se micşorează conţinutul blazei icircn alcool se măreşte treptat debitul de apă de răcire astfel icircncacirct să nu se producă o scădere a concentraţiei alcoolice pe talere ca urmare productivitatea coloanei scade la 60-70 la sfacircrşitul colectării spirtului rafinat Distilarea spirtului rafinat durează aproximativ 40 ore
3
6 Cacircnd concentraţia alcoolică la felinarul de control scade şi se constată apariţia cozilor icircncepe colectarea acestora operaţia duracircnd 1-2 ore
7 Cacircnd la felinarul de control spirtul devine tulbure datorită prezenţei uleiului de fuzel care icircn soluţie alcoolică diluată emulsionează se poate colecta şi acesta trimiţacircndu-se direct icircntr-un rezervor separat fără a mai trece icircn aparatul de control Uleiul de fuzel poate fi purificat icircn continuare cu ajutorul separatorului de ulei de fuzel sau prin tratare cu o soluţie de clorură de sodiu astfel icircncacirct concentraţia sa icircn ulei de fuzel să fie de minim 85
8 La sfacircrşitul rafinării cacircnd concentraţia lichidului de la felinarul de control scade sub 2 alcool vol se goleşte apa de luter din blază şi se icircncepe o nouă şarjă Durata totală a unei şarje este de aproximativ 48 ore Spirtul frunţi si cozile sunt trecute prin aceleaşi aparate de control şi depozitate icircntr-un rezervor comun formacircnd icircmpreună spirtul tehnic In vederea realizării unui coeficient de extracţie normat a spirtului rafinat de 925 din alcoolul absolut a spirtului brut amestecul de frunţi şi cozi poate fi supus rerafinării In final se ajunge la un procent de spirt frunţi de circa 41 iar de cozi circa 2 din alcoolul absolut Consumul de abur pentru rafinarea discontinuă este de 350-400 Kg 100 l spirt rafinat iar cel de apă la 10degC de circa 3m 3 per 100 l spirt rafinat icircn funcţie de procedeul folosit
Procedee de rafinare discontinuăa) Procedeul icircncărcării simple cu spirt diluatb) Procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluatc) Procedeul icircncărcării repetate cu spirt nediluat
Instalaţia prezentată icircn fig1 conform datelor temei de proiectare utilizează procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluat Acest procedeu se caracterizează prin rafinarea spirtului brut fără o diluare icircn prealabil cu apă Se economiseşte astfel abur şi apă de răcire realizacircndu-se o creştere a productivităţii instalaţiei de rafinare
4
CAPITOLUL 2Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare
In cazul icircn care este necesar să se obţină componente de puritate cacirct mai mare se aplică distilarea repetată prin vaporizarea componentului uşor volatil şi condensarea acestuia icircn mai multe trepte numite trepte de concentrare Pe fiecare treaptă de concentrare (formată din lichidul icircn care condensează de fiecare dată numai componentul volatil) se separă componentul uşor volatil la ultima treaptă obţinacircndu-se componentul aproape pur
Spirtul brut se obţine ca produs intermediar icircn urma distilării avacircnd o concentraţie alcoolică de 80-85 vol El conţine o serie de impurităţi mai mult sau mai puţin volatile (aldehide esteri ai alcoolului etilic şi ai altor alcooli sau acizi volatili alcooli superiori etc) fie provenite din plămada fermentată fie formate chiar icircn cursul procesului de distilare
Deşi impurităţile reprezintă doar 05 ndash 1 din alcoolul etilic datorită acestora spirtul brut are un gust şi miros neplăcut opalescenţă şi sunt dăunătoare sănătăţii
Aceste impurităţi se pot elimina din spirtul brut prin operaţia de rafinare Deoarece această operaţie este legată de un proces de creştere a concentraţiei spirtului prin distilare repetată se numeşte rafinare (rectificare) Rafinarea determină obţinerea unui produs cu puritate superioară denumit spirt rafinat sau alcool etilic rafinat Prin rafinare spirtul se concentrează devine limpede fără gust şi miros neplăcut cu excepţia unor sortimente de spirt obţinut din cereale care nu trebuie să-şi piardă aroma caracteristică a materiei prime El trebuie să aibă o concentraţiei alcoolică de min 96 vol nu trebuie să conţină alcool metilic şi furfurol iar conţinutul icircn acizi esteri aldehide şi alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut
Impurităţile mai volatile (aldehida acetică acetatul de metil acetatul de etil) vor fi ridicate de către vaporii alcoolici care se concentrează icircn vacircrful coloanei de rafinare de unde vor fi evacuate icircn stare de vapori sub formă de frunţi
Impurităţile cu volatilate mai redusă (grele) odată cu creşterea concentraţiei alcoolice nu se vor ridica icircn coloană sub formă de vapori ci vor fi retrogradate spre partea inferioară formacircnd cozile
In concluzie prin rafinarea spirtului brut se obţin trei fracţiuni frunţile spirtul rafinat cozile
5
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
CAPITOLUL 1Descrierea instalaţiei de rafinare şi principiul de funcţionare
Instalaţia prezentată icircn fig1 face parte din categoria instalaţiilor cu funcţionare discontinuă (sau periodică)
Blaza de distilare (1) este un schimbător de căldură care este prevăzut cu racordul (10) pentru alimentare cu spirt brut un racord (11) pentru evacuarea produsului rămas după distilare icircn blază Spaţiul de icircncălzire este prevăzut cu racordul de alimentare a agenţilor de icircncălzire şi de evacuare a condensului In blază amestecul este icircncălzit şi menţinut la o anumită temperatură pentru vaporizarea componentului uşor volatil
Deflegmatorul (3) este un schimbător de căldură icircn care se realizează condensarea parţială a vaporilor formaţi Condensatorul răcitor (4) are rolul de a condensa vaporii bogaţi icircn compus uşor volatil rămaşi necondensaţi icircn deflegmator Coloana de rafinare (2) este formată dintr-un număr de talere care permite obţinerea spirtului rafinat cu o puritate de minim 96deg Regulatorul de abur (14) are rolul de a menţine icircn coloana de rectificare o presiune constantă de care depinde icircnălţimea stratului de lichid pe talere acest lucru determinacircnd eficienţa procesului de rafinare (rectificare)
Procesul de rafinare de realizează astfel1 Se introduce icircn blază o cantitate măsurată de spirt brut şi se diluiază cu apă de luter pacircnă
la 40-50deg alcoolice
2 Se face icircncălzirea spirtului brut mai icircntacirci cu abur direct timp de 10-20 min şi apoi cu abur indirect timp de 30-60 min pacircnă ce se icircncălzeşte mai mult de două treimi din coloană In acest timp vaporii alcoolici nu au ajuns icircn deflegmator
3 Se dă drumul la debitul maxim de apă de răcire icircn condesator şi deflegmator realizacircndu-se o condensare totală a vaporilor alcoolici ce intră icircn deflegmator Condensatul se icircntoarce icircn coloana sub formă de reflux extern Prin această fracircnare a distilării care durează 1-3 ore se realizează o mărire a concentraţiei alcoolice spre vacircrful coloanei icircmpiedicacircnd ridicarea impurităţilor grele frunţile concentracircndu-se icircn vacircrful coloanei
4 Se micşorează apoi debitul apei de răcire şi se icircncepe colectarea spirtului frunţi timp de 2-3 ore care are la icircnceput o concentraţie alcoolică de 92-94 vol şi o culoare verzuie spre sfacircrşit devenind incolor cu o concentraţie crescută la 95-96 alcool vol
5 Se distilă icircn continuare spirtul rafinat care trebuie să aibă concentraţie alcoolică de minim 96 vol La icircnceput se lucrează la capacitatea maximă a coloanei apoi pe măsură ce se micşorează conţinutul blazei icircn alcool se măreşte treptat debitul de apă de răcire astfel icircncacirct să nu se producă o scădere a concentraţiei alcoolice pe talere ca urmare productivitatea coloanei scade la 60-70 la sfacircrşitul colectării spirtului rafinat Distilarea spirtului rafinat durează aproximativ 40 ore
3
6 Cacircnd concentraţia alcoolică la felinarul de control scade şi se constată apariţia cozilor icircncepe colectarea acestora operaţia duracircnd 1-2 ore
7 Cacircnd la felinarul de control spirtul devine tulbure datorită prezenţei uleiului de fuzel care icircn soluţie alcoolică diluată emulsionează se poate colecta şi acesta trimiţacircndu-se direct icircntr-un rezervor separat fără a mai trece icircn aparatul de control Uleiul de fuzel poate fi purificat icircn continuare cu ajutorul separatorului de ulei de fuzel sau prin tratare cu o soluţie de clorură de sodiu astfel icircncacirct concentraţia sa icircn ulei de fuzel să fie de minim 85
8 La sfacircrşitul rafinării cacircnd concentraţia lichidului de la felinarul de control scade sub 2 alcool vol se goleşte apa de luter din blază şi se icircncepe o nouă şarjă Durata totală a unei şarje este de aproximativ 48 ore Spirtul frunţi si cozile sunt trecute prin aceleaşi aparate de control şi depozitate icircntr-un rezervor comun formacircnd icircmpreună spirtul tehnic In vederea realizării unui coeficient de extracţie normat a spirtului rafinat de 925 din alcoolul absolut a spirtului brut amestecul de frunţi şi cozi poate fi supus rerafinării In final se ajunge la un procent de spirt frunţi de circa 41 iar de cozi circa 2 din alcoolul absolut Consumul de abur pentru rafinarea discontinuă este de 350-400 Kg 100 l spirt rafinat iar cel de apă la 10degC de circa 3m 3 per 100 l spirt rafinat icircn funcţie de procedeul folosit
Procedee de rafinare discontinuăa) Procedeul icircncărcării simple cu spirt diluatb) Procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluatc) Procedeul icircncărcării repetate cu spirt nediluat
Instalaţia prezentată icircn fig1 conform datelor temei de proiectare utilizează procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluat Acest procedeu se caracterizează prin rafinarea spirtului brut fără o diluare icircn prealabil cu apă Se economiseşte astfel abur şi apă de răcire realizacircndu-se o creştere a productivităţii instalaţiei de rafinare
4
CAPITOLUL 2Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare
In cazul icircn care este necesar să se obţină componente de puritate cacirct mai mare se aplică distilarea repetată prin vaporizarea componentului uşor volatil şi condensarea acestuia icircn mai multe trepte numite trepte de concentrare Pe fiecare treaptă de concentrare (formată din lichidul icircn care condensează de fiecare dată numai componentul volatil) se separă componentul uşor volatil la ultima treaptă obţinacircndu-se componentul aproape pur
Spirtul brut se obţine ca produs intermediar icircn urma distilării avacircnd o concentraţie alcoolică de 80-85 vol El conţine o serie de impurităţi mai mult sau mai puţin volatile (aldehide esteri ai alcoolului etilic şi ai altor alcooli sau acizi volatili alcooli superiori etc) fie provenite din plămada fermentată fie formate chiar icircn cursul procesului de distilare
Deşi impurităţile reprezintă doar 05 ndash 1 din alcoolul etilic datorită acestora spirtul brut are un gust şi miros neplăcut opalescenţă şi sunt dăunătoare sănătăţii
Aceste impurităţi se pot elimina din spirtul brut prin operaţia de rafinare Deoarece această operaţie este legată de un proces de creştere a concentraţiei spirtului prin distilare repetată se numeşte rafinare (rectificare) Rafinarea determină obţinerea unui produs cu puritate superioară denumit spirt rafinat sau alcool etilic rafinat Prin rafinare spirtul se concentrează devine limpede fără gust şi miros neplăcut cu excepţia unor sortimente de spirt obţinut din cereale care nu trebuie să-şi piardă aroma caracteristică a materiei prime El trebuie să aibă o concentraţiei alcoolică de min 96 vol nu trebuie să conţină alcool metilic şi furfurol iar conţinutul icircn acizi esteri aldehide şi alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut
Impurităţile mai volatile (aldehida acetică acetatul de metil acetatul de etil) vor fi ridicate de către vaporii alcoolici care se concentrează icircn vacircrful coloanei de rafinare de unde vor fi evacuate icircn stare de vapori sub formă de frunţi
Impurităţile cu volatilate mai redusă (grele) odată cu creşterea concentraţiei alcoolice nu se vor ridica icircn coloană sub formă de vapori ci vor fi retrogradate spre partea inferioară formacircnd cozile
In concluzie prin rafinarea spirtului brut se obţin trei fracţiuni frunţile spirtul rafinat cozile
5
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
6 Cacircnd concentraţia alcoolică la felinarul de control scade şi se constată apariţia cozilor icircncepe colectarea acestora operaţia duracircnd 1-2 ore
7 Cacircnd la felinarul de control spirtul devine tulbure datorită prezenţei uleiului de fuzel care icircn soluţie alcoolică diluată emulsionează se poate colecta şi acesta trimiţacircndu-se direct icircntr-un rezervor separat fără a mai trece icircn aparatul de control Uleiul de fuzel poate fi purificat icircn continuare cu ajutorul separatorului de ulei de fuzel sau prin tratare cu o soluţie de clorură de sodiu astfel icircncacirct concentraţia sa icircn ulei de fuzel să fie de minim 85
8 La sfacircrşitul rafinării cacircnd concentraţia lichidului de la felinarul de control scade sub 2 alcool vol se goleşte apa de luter din blază şi se icircncepe o nouă şarjă Durata totală a unei şarje este de aproximativ 48 ore Spirtul frunţi si cozile sunt trecute prin aceleaşi aparate de control şi depozitate icircntr-un rezervor comun formacircnd icircmpreună spirtul tehnic In vederea realizării unui coeficient de extracţie normat a spirtului rafinat de 925 din alcoolul absolut a spirtului brut amestecul de frunţi şi cozi poate fi supus rerafinării In final se ajunge la un procent de spirt frunţi de circa 41 iar de cozi circa 2 din alcoolul absolut Consumul de abur pentru rafinarea discontinuă este de 350-400 Kg 100 l spirt rafinat iar cel de apă la 10degC de circa 3m 3 per 100 l spirt rafinat icircn funcţie de procedeul folosit
Procedee de rafinare discontinuăa) Procedeul icircncărcării simple cu spirt diluatb) Procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluatc) Procedeul icircncărcării repetate cu spirt nediluat
Instalaţia prezentată icircn fig1 conform datelor temei de proiectare utilizează procedeul icircncărcării simple cu spirt nediluat Acest procedeu se caracterizează prin rafinarea spirtului brut fără o diluare icircn prealabil cu apă Se economiseşte astfel abur şi apă de răcire realizacircndu-se o creştere a productivităţii instalaţiei de rafinare
4
CAPITOLUL 2Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare
In cazul icircn care este necesar să se obţină componente de puritate cacirct mai mare se aplică distilarea repetată prin vaporizarea componentului uşor volatil şi condensarea acestuia icircn mai multe trepte numite trepte de concentrare Pe fiecare treaptă de concentrare (formată din lichidul icircn care condensează de fiecare dată numai componentul volatil) se separă componentul uşor volatil la ultima treaptă obţinacircndu-se componentul aproape pur
Spirtul brut se obţine ca produs intermediar icircn urma distilării avacircnd o concentraţie alcoolică de 80-85 vol El conţine o serie de impurităţi mai mult sau mai puţin volatile (aldehide esteri ai alcoolului etilic şi ai altor alcooli sau acizi volatili alcooli superiori etc) fie provenite din plămada fermentată fie formate chiar icircn cursul procesului de distilare
Deşi impurităţile reprezintă doar 05 ndash 1 din alcoolul etilic datorită acestora spirtul brut are un gust şi miros neplăcut opalescenţă şi sunt dăunătoare sănătăţii
Aceste impurităţi se pot elimina din spirtul brut prin operaţia de rafinare Deoarece această operaţie este legată de un proces de creştere a concentraţiei spirtului prin distilare repetată se numeşte rafinare (rectificare) Rafinarea determină obţinerea unui produs cu puritate superioară denumit spirt rafinat sau alcool etilic rafinat Prin rafinare spirtul se concentrează devine limpede fără gust şi miros neplăcut cu excepţia unor sortimente de spirt obţinut din cereale care nu trebuie să-şi piardă aroma caracteristică a materiei prime El trebuie să aibă o concentraţiei alcoolică de min 96 vol nu trebuie să conţină alcool metilic şi furfurol iar conţinutul icircn acizi esteri aldehide şi alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut
Impurităţile mai volatile (aldehida acetică acetatul de metil acetatul de etil) vor fi ridicate de către vaporii alcoolici care se concentrează icircn vacircrful coloanei de rafinare de unde vor fi evacuate icircn stare de vapori sub formă de frunţi
Impurităţile cu volatilate mai redusă (grele) odată cu creşterea concentraţiei alcoolice nu se vor ridica icircn coloană sub formă de vapori ci vor fi retrogradate spre partea inferioară formacircnd cozile
In concluzie prin rafinarea spirtului brut se obţin trei fracţiuni frunţile spirtul rafinat cozile
5
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
CAPITOLUL 2Proces de rafinare Descriere proces substanţe care rezultă din procesul de rafinare
In cazul icircn care este necesar să se obţină componente de puritate cacirct mai mare se aplică distilarea repetată prin vaporizarea componentului uşor volatil şi condensarea acestuia icircn mai multe trepte numite trepte de concentrare Pe fiecare treaptă de concentrare (formată din lichidul icircn care condensează de fiecare dată numai componentul volatil) se separă componentul uşor volatil la ultima treaptă obţinacircndu-se componentul aproape pur
Spirtul brut se obţine ca produs intermediar icircn urma distilării avacircnd o concentraţie alcoolică de 80-85 vol El conţine o serie de impurităţi mai mult sau mai puţin volatile (aldehide esteri ai alcoolului etilic şi ai altor alcooli sau acizi volatili alcooli superiori etc) fie provenite din plămada fermentată fie formate chiar icircn cursul procesului de distilare
Deşi impurităţile reprezintă doar 05 ndash 1 din alcoolul etilic datorită acestora spirtul brut are un gust şi miros neplăcut opalescenţă şi sunt dăunătoare sănătăţii
Aceste impurităţi se pot elimina din spirtul brut prin operaţia de rafinare Deoarece această operaţie este legată de un proces de creştere a concentraţiei spirtului prin distilare repetată se numeşte rafinare (rectificare) Rafinarea determină obţinerea unui produs cu puritate superioară denumit spirt rafinat sau alcool etilic rafinat Prin rafinare spirtul se concentrează devine limpede fără gust şi miros neplăcut cu excepţia unor sortimente de spirt obţinut din cereale care nu trebuie să-şi piardă aroma caracteristică a materiei prime El trebuie să aibă o concentraţiei alcoolică de min 96 vol nu trebuie să conţină alcool metilic şi furfurol iar conţinutul icircn acizi esteri aldehide şi alcooli superiori trebuie să fie foarte scăzut
Impurităţile mai volatile (aldehida acetică acetatul de metil acetatul de etil) vor fi ridicate de către vaporii alcoolici care se concentrează icircn vacircrful coloanei de rafinare de unde vor fi evacuate icircn stare de vapori sub formă de frunţi
Impurităţile cu volatilate mai redusă (grele) odată cu creşterea concentraţiei alcoolice nu se vor ridica icircn coloană sub formă de vapori ci vor fi retrogradate spre partea inferioară formacircnd cozile
In concluzie prin rafinarea spirtului brut se obţin trei fracţiuni frunţile spirtul rafinat cozile
5
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
CAPITOLUL 3Proiectarea coloanei de rectificare
31 Generalităti privind coloanele de rafinare cu talere descriere funcţionare procese
Coloana de rafinare este un recipient cilindric executat icircn construcţie sudată format din mai multe tronsoane fiecare tronson fiind executat prin sudarea unor profile laminate fabricate din oţeluri cu caracteristici mecanice superioare coeficientul de siguranţă rezultat este icircn funcţie de importanta utilajului Coloana este caracterizată prin diametrul interior D i şi icircnălţimea H şi este prevăzută cu talere cu clopote Procesul de rafinare se realizează ca urmare a trecerii alcoolului brut introdus icircn coloană pe un număr de talere curgerea lichidului fiind de la partea superioară la partea
inferioară a coloanei In sens invers circulă abur supraicircncălzit care ajută la atingerea temperaturii de fiebere a alcoolului urmacircnd a se separa mai icircntacirci fracţiunile cele mai volatile
Transferul de substanţă la aceste coloane are loc icircn zona de spumare sau pulverizare ce se obţine ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler Dispersarea fazelor pe taler este uniformă
In cazul talerelor cu deversoare pe fiecare taler se află unul sau mai multe deversoare prin care se scurge pe talerul inferior lichidul obţinut prin condensarea fracţiunilor grele icircn momentul icircn care depăşeşte nivelul superior al deversorului Deversoarele se montează alternacircnd astfel icircncacirct lichidul care vine de pe un taler superior să se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior In coloana din figura 39 lichidul curge de pe talerul superior prin tubul deversor parcurge suprafaţa talerului trece peste un prag deversor 5 care fixează
nivelul lichidului pe taler şi curge prin spaţiul dintre coloană şi placa 4 pe talerul inferior Tubul deversor se afundă icircn lichidul de pe talerul inferior formacircnd icircmpreună cu placa de preaplin 6 o icircnchidere hidraulică care icircmpiedică trecerea vaporilor prin zona deversorului de la talerul inferior la cel superior Eficacitatea talerului este influenţată de circulaţia lichidului pe taler La coloanele cu diametru mare şi debite mari de lichid stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal avacircnd o grosime mai mare la intrarea pe taler şi mai mică icircn dreptul pragului de deversare Se va avea icircn vedere că debitul de vapori este mai mare icircn zona icircn care rezistenţa este mai mică La coloanele cu talere cu un singur curent de lichid (fig39) deoarece drumul parcurs de lichid este lung concentraţia
6
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
lichidului variază icircn direcţia curentului Circulaţia celor două faze este icircn contracurentProcesul de transfer de substanţă icircntre cele două faze lichid şi vapori sau gaz se produce icircn
lichidul de pe taler Concentraţia fazelor variază icircn trepte pe icircnălţimea coloanei iar numărul treptelor de variaţie este egal cu cel al talerelor Vaporii se icircmbogăţesc icircn fracţiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vacircrful coloanei iar lichidul se icircmbogăţeşte icircn fracţiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei Deasupra stratului de lichid de pe taler se formează o spumă Formarea spumei şi a picăturilor măresc eficacitatea talerului Nu se admite trecerea picăturilor de la un taler inferior la unul superior deoarece acest lucru reduce eficacitatea coloanei Evitarea antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături sub fiecare taler
32 Diametrul interior al coloanei
Diametrul interioral coloanei se calculează in funcţie de debitul vaporilor distilaţi
undeVD ndash debitul volumic al distilatului (alcool etilic 98)[m3s]
wo ndash viteza liberă a vaporilor prin secţiunea coloanei [ms] şi se poate calcula cu relaţia
undek ndash coeficient ce depinde de distanţa dintre două talere consecutive(H) şi icircnălţimea lichidului
deasupra deschiderii clopotului Se adoptă din tabelul 1 (Petculescu Elena ndash Maşini utilaje şi instalaţii din industria alimentară)
ρl - densitatea lichidului cu concentraţia de 70 ρl=750 [Kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor de distilat cu concentraţie icircn alcool etilic 98 ρv=18 [Kgm3]
Valori aproximative pentru constanta k Tabelul 1
Distanţa dintre talere
mm
Inălţimea lichidului deasupra deschiderii clopotului12 mm 25 mm 50 mm
150 0006-0012 - -300 0027-0033 0021-0027 0015-0021450 0045 0043 0037600 0056 0053 0049750 0060 0056 0055
33 Dimensionarea talerului cu clopote
7
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Deoarece talerul are rolul de a schimba componenţa vaporilor care intră şi a lichidului care părăseşte talerul elementele sale componente trebuie să asigure un contact cacirct mai bun intre faze
Varianta constructivă de talere cu clopote este frecvent utilizată datorită eficacităţii lor icircn funcţionare Talerele cu clopote au o construcţie asemănătoare celei din figura 314 Talerul este prevăzut cu canale deversoare de primire a lichidului de pe talerul superior respectiv de golire pe cel inferior In cadrul proiectului vom folosi clopote rotunde care pot avea diametrul d 2=50150 mm si se aşază icircn general icircn centrele unei reţele hexagonale Capacele clopotelor vor fi de formă circulară Perimetrul inferior al capacului se prevede fie cu dinţi triunghiulari sau dreptunghiulari fie cu fante dreptunghiulare care divizează curentul de vapori Existenţa dinţilor este mai avantajoasă deoarece aceştia micşorează pericolul ieşirii unilaterale a vaporilor de sub clopot icircn cazul icircn care clopotul este icircnclinat faţă de verticală Se recomandă ca la debite mici de vapori crestăturile să fie icircnguste icircncacirct divizarea curentului să se facă icircn jeturi subţiri icircmbunătăţindu-se astfel condiţiile de contact icircntre faze
Distanţa dintre clopote (lc) se stabileşte ca un compromis icircntre necesitatea de a avea o turbulenţă cacirct mai mare a lichidului şi necesitatea de a evita stropiri si antrenări exagerate Se recomandă să se lase o distantă mai mare decacirct (lc) icircntre clopotele periferice şi peretele coloanei şi icircntre ultimul racircnd de clopote şi pragul deversor Talerele se execută de cele mai multe ori din acelaşi material cu cel al corpului coloanei Clopotele se execută fie din acelaşi material cu talerul (oţel fontă cupru etc) fie din materiale ceramice sau materiale plastice (polipropilenă poliamidă polietilenă etc) Alegerea materialului pentru construcţia talerului depinde de presiunea şi temperatura de lucru a coloanei Presiunile pot varia de la vid icircnaintat pacircnă la peste 4 MNm 2 şi temperaturi de la ndash250oC la +250oC şi mai mult
331 Determinarea numărului total de clopote
8
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig 31 Elemente de calcul ale talerului cu clopote
Dimensiunile clopotelor se determină pe de o parte din condiţia repartiţiei lor pe suprafaţa talerului şi pe de altă parte din considerente economice
Aria ocupată efectiv de clopotele unei coloane de diametru dat Se se micşorează cu mărirea
diametrului clopotului Aria neocupată de clopote icircn cazul aşezării clopotelor rotunde după
o reţea triunghiulară icircn cazul aceluiaşi raport creşte cu mărirea lui Se recomandă ca
= Pentru ca să fie acelaşi la coloane cu diametre diferite este necesară
corelarea diametrului coloanei cu diametrul clopotelor (tabelul 2)
Diametrul clopotelorTabelul 2
Di [m] 08-14 14-3 3[mm] 80 100 150
Pasul clopotelor t se adoptă conform recomandărilor
=13 pentru coloanele care funcţioneaza sub vid cacircnd sunt necesare rezistenţe hidraulice mici ale talerului
=16 pentru coloanele care funcţionează la presiune atmosferică şi icircn general la presiuni
mici
= 19 pentru coloanele care funcţioneaza la presiuni mari pentru absorbere şi desorbere
Pentru diametrul ales numărul posibil de clopote icircn lungul diametrului Di al talerului este
Se recomandă ca distanţa mm
Admitem δ1=40[mm]
9
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Se rotunjeşte valoarea calculată la un număr icircntreg Se reprezintă talerul la scară (desenul atasat la dosar) şi se distribuie clopote de acelaşi diametru şi cu acelaşi pas pe toată suprafaţa după modelul din figura 316 cu condiţia ca de la deversor şi pacircnă la ultimul şir de clopote sa rămacircnă o
distanţa care să fie minim
332 Dimensionarea clopotelor şi a racordurilor
Capacul clopotului se asamblează pe taler demontabil şi corespunde variantei din figura 32aIn funcţie de diametrul clopotului se adoptă celelalte dimensiuni din figură conform recomandărilor din tabelul 3
Secţiunile succesive pe traseul vaporilor icircn clopot se deduc din condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia Se poate scrie
=gt
Dimensiuni pentru clopote şi racorduri din oţel Tabelul 3
10
Fig 32 Clopote Elemente constructive1- capac 2-racord 3-piulită profilată 4-şaibă 5-piuliţă
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Capacul Racordul
mm mm mmFantele
z b [mm] d1[mm] s1[mm] hr[mm] [mm]100 90 2 36 20 70 35 75 65
333 Determinarea dimensiunilor caracteristice talerului cu clopote
Se vor determina dimensiunile corespunzatoare cotelor icircnscrise pe desenul din figura 33
Se pune condiţia de menţinere constantă a vitezei vaporilor icircn racord sub clopot şi icircn fantele acestuia (fig33)
Cu notaţiile din figura 32 se calculează
- [mm]
[mm]
admitem h1=10[mm]
- d2=
11
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
- h0=
Dimensionarea deversoruluiViteza medie a lichidului icircn buzunarul deversorului este 015-02 ms icircn industria alcoolilor
Timpul cacirct lichidul se află icircn buzunarul de deversare este icircn medie 7-10 secunde şi depinde de
diferenţa In cazul buzunarelor de deversare (fig 39) lichidul deverseaza peste o placă
deversoare Cel mai utilizat este deversorul cu plăci drepte Pentru lăţimea relativă a
deversorului placă care asigură condiţiile optime de lucru se recomandă icircn cazul funcţionării cu un
singur curent de lichid la presiune atmosferică sau apropiată de aceasta de unde
Inălţimea deversorului placă sau a preaplinului se calculează cu relaţia
Marginea superioară a racordului trebuie sa se afle cu 10-15mm deasupra nivelului lichidului Referitor la figura 33
Admitem hs+hd=25[mm]hs=1530[mm] admitem hs=15[mm]
hd=25-hs=25-15=10[mm]
Inălţimea deversorului se corelează cu dimensiunile clopotului astfel ca şi să
aibă orientativ următoarele valori
- Pentru coloane care funcţioneaza la presiune atmosferică = 25-50 mm iar =15-30 mm
Deasemenea se va respecta condiţia mm
- Adacircncimea de barbotare a vaporilor
- Icircnălţimea clopotului deasupra talerului
- Aria secţiunii transversale a coloanei
12
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Sd ndash aria ocupată de deversor In general Poate fi exprimat pe baza debitului
de lichid care trece de pe un taler pe altul pe baza relaţiei
- - unghiul corespunzător deschiderii deversoruluiα =gt ΔAOrsquoO
- Aria activăSa = (11 - 12)Se unde Se- aria efectivă ocupată de clopote
unde (mc)t- numărul total de clopote
- Debitul de vapori care circulă prin deschiderile unui clopot
z ndash numărul de fantea ndash lăţimea ferestrelor icircn [m]g ndash acceleraţia gravitaţională g = 981 [ms2]ρl ndash densitatea lichidului [kgm3]ρv ndash densitatea vaporilor [kgm3]
hv ndash icircnălţimea liberă a fantelor (porţiunea liberă prin care trec vaporii) icircn [m]
334 Dimensionarea taleruluiDiametrul talerului este acelaşi cu diametrul interior al coloanei- Grosimea talerului
13
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
s- grosimea teoretică a talerului
c1 c2- adaosul de coroziune pe cele doua fete ale talerului -15 [mm]
admitem 4
K ndash coeficient care depinde de rezemarea talerului şi de icircncărcarea sa
- taler placă rezemată
μ - coeficientul lui Poisson μ = 028σai = 150106 [Nm2]q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului determinată de greutatea lichidului şi a talerului [Nm2]R- raza talerului R = Di2 [m]φ ndash coeficient de stabilire a talerului datorită găurilor cu diametrul d1
rsquo
t ndash pasul clopotelor ndash diametrul racordului clopotului
- Săgeata maximă a talerului
icircn care
q ndash sarcina uniform distribuită pe suprafaţa talerului
[Nm2]
R- raza talerului R = Di2 [m]μ - coeficientul lui Poisson μ = 028E ndash modulul de elasticitate a oţelului E = 21 105 [Nmm2] E=21 1011 [Nm2]s ndash grosimea talerului [m]
- Se verifică condiţia
Daca condiţia nu este verificată se calculează grosimea ldquosrdquo a talerului din condiţia
335 Căderile de presiune icircn zona talerelor
Căderea de presiune totală la trecerea vaporilor se calculează cu relaţia
14
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
- unde -căderea de presiune a talerului neudat
- căderea de presiune icircn stratul de lichid
- căderea de presiune corespunzătoare forţelor de tensiune superficială icircn
stratul de separaţie vapori-lichid care icircn cazul talerului cu clopote este neglijabil- Căderea de presiune a talerelor uscate
ξ ndash coeficientul de rezistenţă hidraulică a clopotului (tabel 8 Jinescu VV ndash Aparate tip coloană ) ndash ξ = 4-5 (taler cu clopote rotunde)ρv ndash densitatea vaporilor [Kgm3]
= 7-8 [ms]- viteza vaporilor icircn racorduri Se poate calcula cu relaţia
- Căderea de presiune icircn stratul de lichid icircn zona icircn care lichidul părăseşte talerul
hs - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice staticehd - icircnălţimea icircnchiderii hidraulice dinamicehfa ndash icircnălţimea lichidului corespunzătoare pierderii de presiune la trecerea prin fantele clopotului
[mm]
icircn care V ndash debitul vaporilor printr-o singură fantă a clopotului
a ndash lăţimea fantei icircn [m]
- - densitatea spirtului brut (70)=750 Kgm3
- densitatea vaporilor de spirt rafinat (98)=18 Kgm3
15
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
[m3h] MD- debitul masic de distilat [Kgh]
CAPITOLUL 4
16
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Elemente constructive ale corpului coloaneiGeneralităţi Corpul coloanei se poate obţine din virole sudate icircntre ele din tronsoane sudate sau turnate
prevăzute cu flanşe şi asamblate cu şuruburi sau prezoane Se va adopta varianta constructivă asemănătoare celei prezentate icircn fig41 Corpul (1) al coloanei este executat icircn construcţie sudată din tronsoane prevăzute cu flanşe pentru asamblare cu prezoane El se sprijină pe suportul cilindric de rezemare (2) şi este prevăzut cu dispozitivul de ridicat (3) urechea de prindere (4) racordul (5) pentru ieşirea reziduului racordul (6) pentru golire precum şi gurile de vizitare (7) şi (8) cu racorduri tehnologice racord pentru aerisire şi racorduri pentru termometru Refluxul este introdus icircn coloană pe primul taler de la vacircrful coloanei prin racordul (9)
41 Determinarea dimensiunilor caracteristice ale corpului coloanei
Corpul coloanei este caracterizat prin următoarele dimensiuni- Diametrul interior al coloanei Di [m] - Diametrul exterior al coloanei De [m]
sct ndash grosimea peretelui corpului coloaneiIcircnălţimea coloanei este o sumă de termeni
undeHa ndash icircnălţimea zonei active care este determinată de
distanţa dintre talere
unde nr ndash numărul real de talereH ndash distanţa dintre două talere consecutivest ndash grosimea unui taler calculată la paragraful 334Hv ndash icircnăltimea corespunzătoare deasupra talerului superiorHb ndash icircnălţimea corespunzătoare de dedesubtul talerului inferiorHs ndash distanţa de la partea inferioară a coloanei pacircnă la sol
Recomandări Se adoptă
Grosimea peretelui corpului coloanei
17
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Grosimea peretelui corpului coloanei se calculează cu relaţia
unde sc ndash grosimea teoretică sa ndash grosimea de adaosGrosimea teoretică se calculează cu relaţia
- presiunea interioară Nm2
Di ndash diametrul interior al coloanei [m]φ - coeficient de rezistenţă a cordonului de sudură φ = 075
σa ndash rezistenţa admisibilă a materialului corpului Conform recomandărilor ISCIR σa se adoptă ca minimum intre
unde
admitem σa=1367
- limita de curgere la temperatura de calcul MPa (tabelul 43)
- rezistenţa la rupere la tracţiune la temperatura de 20oC MPa (tabelul 42)
=15 şi =24 - coeficienţi de siguranţă pentru oţeluri (cu excepţia celor turnate)
Se adoptă din tabelele următoare un oţel care să corespunda temperaturii de lucru de minim 100oC
ndash Grosimea de adaos se calculează cu relaţia
sa = sc1+st =3+4=7[mm] sc1 ndash adaos de coroziune
[mm]
ndash viteza de coroziune ce depinde de mediul de lucru şi de materialul peretelui
= 01-015 [mman] admitem =015[mman]
- durata de servici a utilajului = 18-20 ani admitem =20[ani]
st ndash adaos tehnologic stabilit in funcţie de toleranţa negativă de fabricaţie la grosimea tablei peretelui conform STAS 437-80 tabelul 41
Tabelul 41
Lăţimea tablelor mm
18
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Grosimeatableimm
1500 gt 1500
2000
gt 2000
2500
gt 2500
3000
Abaterea limită la grosime mm
De la 3 la 5 +025-060
- - -
De la 5 la 8 +025-060
+030-070
+035-080
+040-090
De la 8 la 12 +030-080
+035-080
+050-080
+060-090
De la 12 la 25 - +040-090
+050-110
+060-140
De la 25 la 40 - +060-120
+080-130
+085-155
Lungimile tablelor se livrează icircn trepte de 1000 mm icircn funcţie de grosime icircntre 2 şi 12 m
Se ţine seama de solicitările eoliene seismice şi gravitaţionale iar grosimea de perete astfel determinată (sct) se majorează cu 20-30 şi apoi se standardizează la valori imediat superioare care
se corelează cu grosimea tablei conform şirului de valori exprimate icircn mm 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40
Se verifică relaţia
=gtconditia este indeplinita
Alegerea materialuluiIn instalaţiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere Din acest motiv oţelurile
utilizate la construcţia acestora trebuie să aibă limita de curgere şi rezistenţa la rupere la tracţiune mari pentru a satisface parametrii din ce icircn ce mai ridicaţi ai instalaţiilor cu grosimi cacirct mai reduse ale pereţilor elementelor sub presiune Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietăţile mecanice la aceste temperaturi In cazul temperaturilor de lucru scăzute ( mai mici de -5 o C) este necesară garantarea limitei de curgere şi a tenacităţii la aceste temperaturi
Principalele grupe de oţeluri utilizate icircn acest domeniu sunt oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată (STAS 28833-88) respectiv pentru temperatură ambiantă şi scăzută (STAS 28832 -80)
Caracteristicile mecanice precum şi variaţia limitei de curgere funcţie de temperatură şi grosimea tablei sunt date icircn tabelele 42 şi 43 pentru oţelurile destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă şi ridicată
Tabelul 42
19
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Marcaoţelului
Limita de curgere
[MPa]
Rezistenţa la rupere la tracţiune
[MPa]
Grosimea tablei s [mm]
s 16 16lt s lt40 s 60
R 37 235 235 360440
Tabelul 43
Marcaoţelului
Grosimea tablei
s [mm]
Limita de curgere Rct [MPa]
1000C 1500C 2000C 2500C 3000C 3500C 4000C
R 37 s 60 205 185 175 155 135 120 100
42 Predimensionarea fundurilor şi capacelor
Fundurile elipsoidale sunt standardizate din punct de vedere al dimensiunilor icircn STAS 7949-81 fiind executate prin ambutisare fie dintr-un singur semifabricat fie din segmenţi asamblaţi prin sudare Grosimea fundurilor şi capacelor ce urmează a fi alese nu trebuie să aibă o valoare mai mică decacirct grosimea corpului cilindric al recipientului calculată cu relaţia (41)
Se utilizează icircn mod obişnuit funduri cu raportul hi Di = 025 pentru care tensiunile inelare icircn zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici
Lungimea părţii cilindrice h1 a fundului icircn vederea sudării cap la cap cu o virolă cilindrică trebuie să aibă valoarea minimă icircnscrisă icircn tabelul 44
Tabelul 44
Grosimea fundului mm 10 1020 gt 20
h1 mm 25 + 15 05 + 25
In tabelul 22 se prezintă datele constructive pentru fundurile şi capacele elipsoidale (extras din STAS 7949-81)
admitem Spf=8[mm] =gt h1=40[mm]
20
Fig 42
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Alegerea materialuluiSe recomandă alegerea aceluiaşi material ca la corpul cilindric avacircnd caracteristicile date icircn tabelele 42 şi 43
admitem Spf=8[mm] =gth1=40[mm] R - raza de curbură la centrul fundului şi se calculează cu relaţia
Spf=63[mm]
21
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
unde şi se alege din tabelul 22
Ceilalţi termeni din relaţia (44) au semnificaţia arătată icircn relaţia (42)
sf ndash grosimea teoretică a funduluisa ndash grosimea de adaos sa = sc1+st+strsquostrsquo ndash grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei prin ambutisare strsquo = (07-08) mmspf ndash calculat se majorează cu 20-30 şi se standardizează ca atare
Icircnălţimea totală a fundului elipsoidului
Rezistenta la rupere la tractiune
43 Dimensionarea flanşelor de legătură a tronsoanelor
Tronsonarea optimă efectivă ţine seama de lăţimea de laminare a tablelor Ll icircnălţimea tronsonului este de preferat să fie un multiplu al lăţimii Lc calculată cu relaţia
unde m iar - lăţimea de laminare
se adoptă din tabelul 41Alegerea lăţimii de calcul a tablelor influenţeză greutatea totală a coloanei dacă se are icircn
vedere faptul că de la o virolă la alta grosimea tablei se modifică cu mm (fig 43) Se obţin anumite lungimi ale acestor tronsoane care icircn general nu sunt optime din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare a corpului coloanei (croirea tablei numar mai mare de cordoane de sudura)
Se apreciază că la realizarea aparatelor de dimensiuni mari supuse unor solicitări importante
utilizarea tablelor cu lătime de laminare mică m duce la reduceri importante de greutate
D=1400 =gt hi = 350[mm] h1=40[mm]
22
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
23
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Asamblările cu flanşe sunt standardizate de asemenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale acestora Asamblarea cu flanşe trebuie să asigure stabilitatea corpului rezultat din asamblarea tronsoanelor şi etanşeitatea acestuia Sub acţiunea forţei de stracircngere este necesar ca flanşa să reziste iar garnitura de etanşare să nu fie distrusă Etanşeitatea este condiţionată de precizia fabricării flanşelor şi de calitatea garniturii Stracircngerea garniturii icircntre flanşe este asigurată de şuruburi sau de prezoane Tipurile şi dimensiunile nominale ale flanşelor din oţel rezistent la coroziune folosite pentru icircmbinarea corpurilor de recipiente şi aparate metalice din industria alimentară chimică şi cele similare sunt date icircn STAS 6870-91 Dintre acestea cele mai utilizate sunt flanşele plate pentru sudare STAS 98014-90 După forma suprafeţei de etanşare flanşele plate pentru sudare se execută icircn cinci forme Se va adopta varianta prezentată icircn figura 44 forma PU - cu suprafaţa plană cu umăr In tabelul 32 se prezintă principalele dimensiuni ale acestor flanşe conform STAS 98014-90
24
Figura 44 Flanşe plate pentru sudare STAS 98014-90
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
25
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig45 Garnituri de etanşare
Tabel 35
D [mm]
Simbolul filetului şurubului de asamblare a flanşelor
M16
Dimensiunile garniturii [mm] varianta C
d1g d2g
1600 1664 1618
Observaţii
1 Flanşele se pot folosi şi la recipiente sau aparate cu grosimea peretelui mai mare decacirct cea indicată
icircn tabel cu modificarea corespunzătoare a cotelor2 n reprezintă numărul de găuri echidistante pentru şuruburi 3 Masele flanşelor au fost calculate cu densitatea de 785 Kgdm3 pentru forma PU şi sunt informative 4Presiunea nominală este presiunea maximă admisibilă la temperatura de 200 C flanşele trebuie
asamblate cu şuruburi conform STAS 81212-84 şi piuliţe conform STAS 81213-84Materialele recomandate icircn conformitate cu prescripţiile din STAS 98011-76 sunt- pentru flanşă R 44 STAS 28832-80 sau K 460 STAS 28833-88 - pentru şuruburi OLC 35 AS STAS 11290-89- pentru piuliţe OLC 25 AS STAS 11290-89- pentru garnituri marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul grosimea garniturii 3 mm STAS 98013-90- pentru recipientele supuse controlului ISCIR materialele trebuie să corespundă prescripţiilor tehnice C4 - 83
Garniturile dintre flanşe corespund figurii 45 iar dimensiunile corespunzătore sunt prezentate icircn tabelul 35 Se vor utiliza garnituri varianta C pentru suprafaţă de etanşare plană cu umăr flanşe
plate pentru sudare STAS 98014-90
Calculul forţelor ce acţionează asupra asamblării cu flanşe
a Forţa de stracircngere iniţială la montaj
La stracircngerea iniţială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a acesteia Elementul de etanşare (garnitura) prin deformare la montaj trebuie să anuleze neregularităţile flanşelor astfel ca icircn timpul funcţionării cacircnd stracircngerea acesteia scade să nu se permită scurgerea fluidului din recipient
Tabelul 44
Materialul garniturii m q [MPa]
Fibră vegetală 175 76
Placă de azbest şi clingherit (azbest cu liant adecvat condiţiilor de exploatare)
3 mm 200 110
26
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Forţa totală necesară pentru realizarea presiunii de stracircngere a garniturii este dată de relaţia
unde - aria garniturii mm2 q - presiunea de strivire a garniturii MPa (tabelul 44)
La calculul ariei a garniturii nu se consideră lăţimea efectivă B a garniturii ci o aşa numită lăţime
eficace a garniturii b astfel icircncacirct
unde D3 - diametrul cercului pe care este repartizată reacţiunea garniturii mmicircn care c se alege din tabelul 32
b - lăţimea eficace de calcul a garniturii mm
Lăţimea b depinde de lăţimea de stracircngere a garniturii B0 care este icircn funcţie de forma şi dimensiunile suprafeţei de etanşare
Pentru calculul ariei garniturii lăţimea eficace a garniturii se determină icircn funcţie de
valoarea lăţimii de referinţă
icircn care b0 = f(B B0) conform tabelului 37
27
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
28
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
b Forţa de stracircngere a garniturii icircn exploatare FG are expresia
unde - presiunea de etanşare MPa
m - raportul dintre presiunea de stracircngere a garniturii (etanşare) şi presiunea interioară (presiunea de calcul) conform tabel 44
Această forţă reprezintă forţa de stracircngere remanentă totală care asigură etanşarea asamblării icircn exploatare
c Forţa totală de stracircngere a şuruburilor icircn exploatare se calculează cu relaţia
unde F - forţa de exploatare sau forţa de desfacere rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3
d Forţa de exploatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D FD se
calculează cu relaţia
e Forţa FT
Calculul ariei totale a secţiunilor şuruburilor necesareAceste arii se calculează din condiţii dea asigurarea stracircngerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului
= 23 - coeficient de siguranţă
Tabelul 45
Marcaoţelului
Rezde ruperela tractiune
[MPa]
Temperatura de icircncercare 0 C
20 100 200 250 300
Limita de curgere Rt02 [MPa]
OLC 45 AS 590 350 323 290 270 250
b prevenirea pierderii etanşeităţii icircn timpul exploatării ( icircn regim de funcţionare)
29
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
unde se alege din tabelul 45 icircn funcţie de materialul şurubului şi temperatura de lucru
Aria necesară se calculează cu relaţia
Aria totală efectivă a secţiunilor şuruburilor este
unde n - numărul şuruburilor din asamblare (tabelul 32) d1 - diametrul interior al filetului şurubului mm (tab 46 extras STAS 510-74)
Tabelul 46
d M 16
d1 13853
Se consideră că şuruburile sunt corespunzătoare dacă este icircndeplinită condiţia
Conditia este indeplinita
Verificarea garniturilora la montaj
b icircn exploatare
30
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
unde
icircn care q este dat icircn tabelul 44şi = 154
Verificarea flanşelor
Calculul momentelor icircncovoietoarea la stracircngerea iniţială
unde - forţa de calcul din şurub N
- distanţa radială dintre cercul de aşezare a şuruburilor şi cercul pe care este reprezentată forţa FG mm
icircn care s-a ales din tabelul 32
b pentru condiţiile de exploatare
Pentru flanşe de tip integral
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre taler mm
Observaţie Pentru flanşele de tip integral (dat icircn tabelul 32)
Determinarea momentului de calcul
Momentul de calcul se determină cu relaţia
unde
31
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
icircn care şi se calculează cu relaţiile (432) pentru materialul ales la flanşe ( = 15 şi = 24)
Calculul tensiunilor din flanşăa Determinarea factorilor de formă ai flanşei
- Factorul liniar
unde este grosimea de proiectare a gacirctului flanşei la capătul dinspre elementul de recipient
Pentru flanşe de tip integral rezultă
- se determină rapoartele
- se determină factorul K
b Determinarea coeficienţilor de corecţieCoeficienţii de corecţie se vor determina pentru flanşe de tip integral
b1 Factorul de corecţie a tensiunilor icircn direcţie axială se determină din fig37 icircn funcţie de
rapoartele
b2 Factorii de formă şi se determină din fig38 şi 39
b3 Factorul de corecţie KM pentru pasul şuruburilor se determină cu relaţia
unde d2 - diametrul de amplasare al şuruburilor mm n - numărul de şuruburi
h - grosimea flanşei mm
d - diametrul nominal al şurubului mmCoeficienţii T U Y şi Z se determină din fig310 icircn funcţie de factorul Kb4 Se calculează factorii de corecţie
32
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
KF=09089 KV=055 T=187 U=1882 Y=17132 Z=9
33
Fig 37
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
34
Fig38
Fig 39
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
c Calculul tensiunilor din flanşe
- icircn direcţie meridională
- icircn direcţie radială
- icircn direcţie inelară
Observaţii
- Pentru flanşe de tip liber
- Termenii din relaţii au valorile şi dimensiunile stabilite mai sus tensiunile fiind exprimate icircn MPaSe verifică următoarele condiţii impuse tensiunilor
=gt conditia este indeplinita
44 Suporţi de sprijin
Corpul cilindric al coloanei se prelungeşte icircn partea inferioară cu o virolă cilindrică sau tronconică (fig 46) prin intermediul căreia coloana se reazemă pe fundaţie Suporturile tronconice se recomandă pentru coloane foarte icircnalte şi zvelte Suportul coloanei este prevăzut cu ferestre pentru trecerea conductelor tehnologice pentru controlul etanşeităţii flanşelor sau pentru manevrarea robineţilor de scurgerecacirct şi pentru controlul vizual al cordoanelor de sudură (fig47)
In partea superioară suportul se prevede cu 1-3 orificii pentru aerisire egal distanţate icircntre ele Sudarea suportului de rezemare de coloană se face după una din soluţiile constructive indicate icircn
35
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
fig48 In cazul icircn care este necesară o lungime mai mare a cordonului de sudură se poate realiza icircn locul cordonului de sudură circular un cordon de sudură dantelat
36
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig49 Suporturi de tip fund inchis Variante inchisea ndash suport de tip fusta cilindrica recomandat in cazul fundurilor torosferice
b si c ndash suporturi de tip fusta cilindrica sau picior cilindric recomandate in cazul fundurilor elipsoidale
37
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig410 Suporturi de tip fusta tronconica sau picior tronconic recomandate pentru cazul recipientelor cilindrice verticale zvelte
1 ndash mantaua cilindrica 2 ndash fundul bombat 3 ndash suportul propriu-zis 4 ndash sudura transversala manta-fund 5 ndash
sudura transversala suport recipient cilindric vertical 6 ndash inelul de reazem pe fundatie 7 ndash suruburile ancorate in
fundatie 8 ndash fundatia prevazuta cu dispozitiv de drenare 9 ndash terenul nivelat sau platforma betonata
Soluţia constructivă din figura 48 c asigură continuitatea suprafeţei mediane şi o solicitare mai uşoară a cordonului de sudură In cazul fig48 a şi 48 b cordonul de sudură este solicitat la icircncovoiere
Pentru stabilirea dimensiunilor suportului de rezemare se vor folosi icircn continuare desenele
din figurile 49 410 411Cu notaţiile din fig 411 se calculează
De ndash diametrul exterior al coloanei
unde grosimea peretelui fundului
Icircnălţimea suporţilor poate să fie icircntre 400 - 4000 [mm] icircn condiţiile icircn care Hsmin=500-600 [mm]
Şuruburile de ancorare se adoptă M42 M48 M56 M64
38
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Numărul de şuruburi unde este pasul şuruburilor
Se vor prezenta icircn tabelul 47 recomandari pentru unele dimensiuni din figura 411 icircn funcţie de diametrul şurubului de fundaţie
Tabelul 47
ds A B C s2 H s1 M N Pasul şurub
M42 135 65 70 25 400 35 105 105 230
45 Bosaje şi racorduri
Racordurile se realizează icircn general din acelaşi material cu al corpului coloanei Flanşele racordului se realizează din acelaşi material cu cel al racordului
39
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig 413
1 ndash perete recipient 2 ndash ţeava 3 ndash flanşa4 ndash garnitura 5 ndash flanşa oarba
67 ndash şurub piuliţa
In figura 412 este prezentat dicircn detaliu racordul conductei pentru introducerea refluxului icircn coloană pentru coloana prezentata icircn figura 41 Racordurile se prevăd pentru umplere golire agenţi de
icircncălzire sau de răcire introducerea unor traductoare pentru aerisirea recipientului precum şi pentru montarea diferitelor armături
Racordul de alimentare pentru substanţe puternic corosive este necesar să depăşească suprafaţa interioară a recipientului cu o anumită cotăRacordul de golire trebuie să permită golirea completă a
recipientului Lungimea unui racord se alege ţinacircnd seama de grosimea
stratului de izolaţie termică (dacă este cazul) şi de necesitatea introducerii lesnicioase a şuruburilor şi piuliţelor de stracircngere In fig413 se prezintă părţile componente ale unui racord La sudarea racordurilor alegerea tipului icircmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare dacă racordul este aşezat pe recipient sau este introdus icircn acesta
Alegerea racordurilor
ŢeavaSe execută din oţeluri pentru ţevi utilizate la temperaturi ridicate avacircnd caracteristicile date icircn tabelul 48
(extras din STAS 8184-87) Diametrele nominale ale ţevilor se aleg din următorul şir de valori (extras din
STAS 2099-89) 15 20 25 32 40 50 65 80 125 150 175 200 Se recomandă următoarele valori pentru diametrul nominal al ţevii (2050) mm pentru racordul de alimentare şi (3080) mm pentru racordul de
evacuare Aceste valori se vor corela cu valorile diametrului nominal din tabelele 49 şi 410 Grosimea s a
peretelui ţevii (vfig414) se alege icircn funcţie de condiţiile de lucru
40
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig 414
Tabelul 48
Marcaoţelului
Grosimeamm
Limita de curgere MPa Rezistenţa la rupere
MPa200C 2000C 2500C 3000C
OLT 45K 16 255 205 185 160
450-55017-40 245 195 175 155
FlanşaSe recomandă utilizarea flanşelor plate executate din oţel forjat sau laminat avacircnd suprafaţa
plană de etanşare Flanşele se utilizează pentru sudare la capătul ţevilor icircn scopul icircmbinării elementelor de conductă pentru diferite presiuni nominale Forma acestor flanşe se prezintă icircn fig 414
In funcţie de diametrul nominal al ţevii şi presiunea din recipient din tabelele 49 şi 410 se aleg dimensiunile flanşelor
Tabelul 49
mm
Ţeavă mm Flanşă mm ŞurubMas
akgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 130 100 4x14 485 14 3 80 M12 100
41
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig 415
50 60 1 140 110 4x14 605 14 3 90 M12 111
Tabelul 410
mm
Ţeavă mm
Flanşă mm Şurub Masa
kgbuc
d a d1 d2 nxd3 d4 bSupr deetanşare Filet
e c
40 48 1 150 110 4x18 485 16 3 88 M16 161
50 60 1 165 125 4x18 605 18 3 102 M16 218
Observaţie n reprezintă numărul de găuri pentru şuruburiIn tabelul 49 se prezintă dimensiunile flanşelor pentru PN 25 (STAS 8011-84) şi PN 6 (STAS 8012-
84) iar icircn tabelul 410 pentru PN 10 (STAS 8013-84) şi PN 16 (STAS 8014-84) Presiunile nominale PN sunt exprimate icircn bari (1 bar = 01 MPa)
423 Garnituri de etanşareSe vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafeţe de etanşare plane avacircnd forma din fig415 şi
dimensiunile din tabelul 411 (extras din STAS 1733-89) Garniturile prezentate icircn tabel pot fi utilizate la presiuni nominale de PN25 PN 6 PN 10 şi PN 16 şi se aleg icircn funcţie de diametrul nominal al ţevii
Tabelul 411
[mm] 40 50
d1 [mm] 49 64
d2 [mm] 88 98
Observaţii 1 Pentru = 100 mm la presiunea de 16 bar = 164 mm2 Garniturile se execută din materiale nemetalice (materiale pe bază de azbest cauciuc teflon fibre vegetale etc) Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit (STAS 3498-81)
46 Guri de vizitareSe aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapida şi capac rabatabil STAS 56616-77
42
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Se aleg guri de vizitare rotunde cu deschidere rapidă şi capac rabatabil STAS 56616-77
(fig530 531 532) ndashPanţuru D- Recipiente şi aparate tubulare Atlas pagina 265-266- desene
dimensiuni in tabel 52
Dimensiuni pentru figura 417a
Diametrulnominal
mm
H Corp Suprafată de etanşarede s h d1 c2 c4
400 327 406 6 250 424 408 392450 337 457 6 260 475 459 443
Dimensiuni pentru figura 417 b
Diametrunominal
L l1 l2
400 530 236 238450 580 261 263
43
Fig416 Guri de vizitare
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
Fig 417 Detalii gură de vizitare
44
