UNIVERSITATEA “PETROL – GAZE” PLOIEŞTIFACULTATEA TEHNOLOGIA PETROLULUI ŞI PETROCHIMIE

SPECIALIZAREA: INGINERIA PROTECŢIEI MEDIULUI

PROIECT INGINERIA ECHIPAMENTELOR

ANTIPOLUANTE

ÎNDRUMĂTOR PROIECT: STUDENT: Conf. dr. ing. Gh. DUMITRU ANUL IV

2011

1

Cuprins

1.Prezentarea constructiv-functionala a apatalului hidraulic tip coloana...... 3

2.Shema de funtionare aaparatului.......................................................................4

3.Date de proiectare................................................................................................8

4.Criteriul ISCIR pentru alegerea materialelor..................................................9

5.Calculul numarului straturilor de umplutura.................................................11

6.Calculul rezistentei admisibile...........................................................................13

7.CALCULUL DE PREDIMENSIONARE

7.1 Calculul grosimii de adaos..................................................................14

7.2 Calculul grosimii de perete.................................................................17

7.3 Calculul de predimensionare al fundurilor elipsoidale..................18

7.4 Calculul sistemului de rezemare........................................................20

7.5.Evaluarea sarcinilor gravitationale...................................................22

7.6 Greutatea totala a coloanei.................................................................32

7.7 Determinarea greutatii tronsonale....................................................33

8. Determinarea perioadei proprii de oscilatie..................................................34

9. Evaluarea actiunii seismice..............................................................................36

10. Evaluarea tensiunilor mecanice si formularea conditiilor De rezistenta si stailitate................................................................................44

11.Bibliografie.......................................................................................................51

2

1. Prezentarea constructiv funcţionala a aparatului hidraulic tip coloana

In industria petroliera chimica şi petrochimica, precum şi in alte industrii se întalnesc aparate tehnologice care prin forma şi dimensiuni, intra in categoria aparatelor de tip coloana, cu raport relativ mare intre inalţime şi diametru.

Calculul complet al unui aparat tip coloana includedimensionarea tenologica si dimensionarea mecanica, ambele fiind independente.

Conceptul de aparat de tip coloana in general, este asociat cu cel de proces de transfer de substante sau de masa (absortie, desorbtie, chemosorbtie, adsorbtie, fractionare, exctractie). Pentru a asigura durata necesara realizarii procesului urmarit, coloana trebuie sa aiba o anumita inaltime si un anumit diametru tehnologic. Din punct de vedere constructiv, aparatele tip coloana se caracterizeaza de cele mai multe ori printr-un simplex dimensional H/Dit relativ mare ( Dit-diamentrul interior tehnologic, in mm si H-inaltimea gabaritica a aparatului,in mm).

In ansamblul sau, aparatul de tip coloana se compune din corp si amenajerile ( echipamentele ) interioare si/sau exterioare corespunzatoare.

Amenajarile (echipamentele) interioare corespunzatoare ( pentru procese de transfer de substanta) au forme si functii diverse (talere, corpuri umplutura, serpentine etc.) concordante cu tipul tehnologic. Amenajarile exterioare ( scari, platforme, podeste dispozitive de riidicat) permit executarea operatiilor de exploatare si intretinere curenta, montare sau demontare, supraveghere tehnica s.a in conditii sigure de securitate si protectie a muncii.

Se considera ca fiind aparate de tip coloana, toate aparatele tehnologice cilindrice verticale care indeplinesc una din urmatoarele conditii :

3

2. Schema de functionare a aparatului

Aparat hidraulic static pentru captarea prafului industrial

Pentru purificarea gazului, miscarea fluidului absorbant si a gazului se produce in contracurent, gazul deplasandu-se ascendent iar lichidul descendent prin pulverizarea lui la partea superioara.

6

7

3

4

8

5

2

9

1

Schema functionala a aparatului

Legenda:1) coloana de umplutura (corpul aparatului)

2) umplutura

3) racitor

4) pompa

5) racordul de intrare al gazului care urmeaza a fi purificat

6) racordul de evacuare al gazului purificat

7) racordul de intrare al lichidului absorbant

8) racordul de evacuare al lichidului

9) pulverizator

4

Pentru eliminarea caldurii care se degaja in timpul purificarii si pentru marirea densitatii de stropire in coloana cu umplutura se utilizeaza recircularea lichidului absorbant, partial fiind evacuat, introducandu-se in locul lui absorbant proaspat.

OBSERVATII

1. In general la peretele coloanei frectia de goluri este maxima si in consecinta rezistenta lichidului este mica, din acest motiv lichidul are tendinta sa se deplaseze preferential in lungul peretelui, in consecinta zona centrala a umpluturii va fi insuficient udata. Pentru a evita acest lucru, pe inaltimea aparatului, intre doua straturi de umplutura, se prevad dispozitive de redistribuire care dirijeaza lichidul spre partea centrala a umpluturii.

2. In partea inferioara a coloanei se prevad dispozitive pentru uniformizarea vitezei de circulatie a gazului. Sub gratarul straturilor de umplutura, in zona de evacuare a lichidului, se prevede un taler cu clopotei care are rolul de egalizare a vitezei gazului pe sectiunea coloanei.

5

Coloana de umplutura scrubere

6

ELEMENTELE COMPONENTE ALE COLOANEI

1.Mantaua cilindrica – are inaltimea Hm, diametrul Dit si grosimea de perete s1

2.Fundul superior - fund bombat elipsoidat de inaltime H1f si grosimea s1f

2a.Partea cilindrica a fundului superior h=100mm2b.Partea bombata elipsoidal a fundului superior H=Dit/4

3.Fundul inferior - fund bombat elipsoidal de inaltime H1f si grosimea s1f

4.Sistemul de rezemare – este alcatuit din picioarul de rezemare cu inaltimea Hp si sistemul de ancorare alcatuit din inel, contrainel si guseu de rigidizare

5.Gratar limitator de straturi

6.Suport de sustinere a umpluturii-realizat din platbante fixate cu tiranti

7.Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea lichidului spre zona centrala a umpluturii- structura tronconica prevazuta cu gauri

8.Taler cu clopotei pentru distribuirea uniforma a gazului pe sectiune

9. Sistem de pulverizare tip paianjen

10. Fundatia inelara din beton armat

11. Platforma betonata

12.Corpuri de umplutura de inaltime hui – inele RASCHING ¾ inch

13.Sistem de ancorare

14.Guri de incarcare-descarcare

15.Guri de vizitare

T1,T2 – termocuple Dn40R1 – Racord de intrare a gazului Dn250R2 – Racord de intrare a lichidului absorant Dn80R3 – Racord de iesire a gazului purificat Dn800R4 – Racord de iesire a lichidului Dn800GV – Gura de vizitare Dn500G1..G8 – Guri de incarcare-descarcare Dn250

7

3.Date de proiectare

3.1 Tipul tehnologic: Coloana cu umplutura scrubere pentru purificarea umeda a gazelor

3.2 Tipul constructiv: Aparat cilindric vertical nmin = 3 Dit = 2250mm Ht = 29626mm

3.3 Echipament tehnologic interior Corpuri de umplutura inele RASCHING ¾ inch Dispozitiv de pulverizare a fluidului tip paianjen Dispozitiv pentru colectarea si redistribuirea fluidului

3.4 Parametri tehnologici principali Densitatea gazului – qa = 1,3 kg/Nm3

Densitatea fluidului – qfl = 1000 kg/m3

Vascozitatea cinematica a fluidului la t= 60oC – ν = 0.47 * 10-6 m2/s Caderea de presiune pe metru de inaltime a stratului de umplutura

Δp = 42mmH2O/m Debitul de gaz – Qg = 60/qa = (100+11N) m3/min Suprafata totala de contact a umpluturii – S =(12000+300N) m2

Mediul corosiv – wc = 0.16 mm/an Temperatura peretelui – tm = 250oC Presiunea – Pi = 6+0.2N = 6+0.2*8=7.6 bar Densitatea umpluturi – qu= 690 kg/m3

3.5 Zona climatica - evaluarea actiunii eoliene, conform NP-082-04 :,,Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului ‘‘ 

3.6 Zona seizmica - B, conform normativului P100-1/2006 : ,,Cod de proiectare seismica – Partea I – Prevederi de proiectare pentru cladiri’’

3.7 Sistem constructiv termoizolant – vata minerala

8

4.Criteriul ISCIR pentru alegerea materialelor

Se aplică criteriul ISCIR (Inspecţia de Stat pentru Cazane sub Presiune şi Instalaţii de Ridicat) prescripţia tehnica de proiectare PT C4/2 – 2003.

Potrivit criteriului ISCIR recipientele sunt clasificate în cinci clase de periculozitate.Clasificarea recipientelor se realizează în funcţie de parametrii tehnici (presiune, temperatură).

Clasificarea recipientelor sub presiune stabile care lucreaza la temperaturi ridicate. Criteriul ISCIR

Categoria recipientului cald

Presiunea maximă de lucru la funcţionarea

în regim, p în daN/cm2

Temperatura maximă a peretelui metalic

T, [K] t, [C]

I Până la 850 Până la 1023 Până la 750

II Până la 850 Până la 823 Până la 550

III Până la 850 Până la 748 Până la 475

IV Până la 50 Până la 623 Până la 350

V Până la 16 Până la 473 Până la 200

Categoria de periculozitate aleasa a fost categoria IV. pint= 6+0,2N bar = 6+0,2*8 = 7,6 bar tint= 250ºC

9

Tipurile de oţeluri recomandate pentru a fi utilizate în construcţia recipientelor sub presiune stabile, care lucrează la temperaturi ridicate.

Categoria recipientului

caldOŢELURI ADMISE

I Oţeluri aliate special.

IIOţeluri aliate destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperaturi ridicate.

IIIOţeluri slab aliate, oteluri carbon de calitate normalizate, oteluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperaturi ridicate.

IVOţeluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperatura ridicata, temperatura ambiantă sau scăzuta, oţeluri sudabile destinate construcţiilor sudate, oţeluri carbon de uz general cu prescripţii de calitate.

VOţeluri destinate tablelor de cazane şi recipiente sub presiune lucrând la temperatura ridicata, temperatura ambiantă sau scăzuta, oţeluri sudabile destinate construcţiilor sudate, oţeluri carbon de uz general cu sau fara prescripţii de calitate.

Conform tabelului , a fost aleasa categoria IV : oteluri destinate tablelor de cazane si recipiente sub presiune lucrand la temperatura ambianta si ridicata (realizata de Institutul Roman de Standardizare)

Oţeluri recomandate pentru a fi folosite în construcţia recipientelor caldeTemperatura

maximă (de utilizare) a

peretelui metalic

Categoria recipientului

caldMarca oţelului STAS

K C

623 350 IV

OL34OL37

OL44OL52

500/1-78500/2-80

R37R44R52

K41K47

2883/1-762883/2-802883/3-80

STAS 2883/1-76 a fost revizuit astfel ca otelul utilizat in proiect va fi:

10

K410 2a STAS 2883/3-88 P265 GH SR-EN 10028-2

K – oteluri destinate recipientelor care lucreaza la temperatura ambianta sau ridicata. 410 – reprezinta rezistenta la rupere minima determinata la temperatura standard normala de 20ºC, exprimata in N/mm2

.

P – oteluri pentru recipiente sub presiune. H – temperatura ridicata.

G – alte caracteristici garantate

5.Calculul numarului straturilor de umplutura

Calculul suprafetei totale de contact a umpluturii

Calculul inaltimii necesare a stratului de umplutura

Se impune debitul gazului

11

Calculul numarului de straturi de umplutura

Valorile diametrului interior tehnologic

Dit, [m]0,4 0,5…1,2 1,4…2,2 2,3…3

k h 10 6 3 2

12

6.Calculul rezistentei admisibile

cr;cc= coeficienti globali de siguranta

Calculul rezistentei admisibile a cordonului de sudura

Valorile coeficientului de rezistenta a sudurii φ

Tipul sudurii şi felul sudării Volumul examinării nedistructive

Sudură cap la cap executată manual cu control parţial nedistructiv

0,85

13

Legenda:1 – materialul de bază; 2 – materialul de adaos MA (cordonul de sudură CS ; S – sudura); ZIT – zona de influenţă tehnică

7.Calculul de predimensionare

7.1 Calculul grosimii de adaos

Adaosul la coroziune

Adaosul tehnologic mecanic

- este stabilit in functie de toleranta negative de fabricatie la grosimea tablei peretelui conform SR EN

smin= 0.8 mm (st)

Grosimea de adaos

14

Presiunea de calcul pe tronsoane

Presiunea hidrostatica a fluidului

15

Presiunea hidrostatica a umpluturii

16

Presiunea interioara

Presiunea de calcul

7.2 Calculul grosimii de perete

Grosimea peretelui mantalei cilindrice

17

Marimile constructiv-dimensionale reprezentative

Legenda:AR – axa de rezoluţie;

SIT – suprafaţa interioară tehnologică;

SI – suprafaţa interioară a peretelui de rezistenţă ( stabilitate );

SM – suprafaţa mediană a peretelui de rezistenţă;

SE – suprafaţa exterioară

18

7.3 Calculul de predimensionare al fundurilor elipsoidale

Legenda:

1 – zona cilindrică a fundului bombat elipsoidal; 2 – zona bombată propriu-zisă; SIT – suprafaţa interioară tehnologică; SM – suprafaţa mediană a peretelui de rezistenţă (stabilitate);

19

SE – suprafaţa exterioară; AR – axa de revoluţie; CG – curba generatoare; IR – începutul racordării

Grosimea de adaos

Grosimea totala de perete

Grosimea totala de perete a fundului superior

Grosimea totala de perete a fundului inferior

Inaltimea fundurilor

20

7.4 Calculul sitemului de rezemare

Sistemul de rezemare al aparatului de tip coloană

Legenda:Dip – diametrul interior al piciorului; Dii – diametrul interior al inelului; Dei – diametrul exterior al inelului; De – diametrul exterior al mantalei cilindrice; s1 – grosimea de perete; s1p – grosimea de perete a mantalei cilindrice; s1 – grosimea de perete a inelului; 1 = mantaua cilindrică a aparatului; 2 = fundul elipsoidal; 3 = mantaua cilindrică a sistemului de rezemare (a piciorului de rezemare – fusta cilindrică ); 4 = inelul de rezemare cu lăţimea ; 5 = contrainelul de rezemare cu grosimea de perete s2 şi diametrul exterior D1; 6 = nervură de rigidizare sau guseu; 7 = şuruburile de ancoraj ale aparatului ( şuruburi de fundaţie sau buloane ); 8 = cordonul de sudură dintre mantaua cilindrică şi fundul elipsoidal;

21

9 = cordonul de sudură în colţ dintre piciorul de rezemare 3 şi fundul elipsoidal 2; 10 = cordonul de sudură dintre mantaua cilindrică 3 şi inelul de rezemare 4 ( sudură bilaterală în colţ ); 11 = cordonul de sudură inelar în colţ dintre contrainelul 5 şi mantaua cilindrică 3; 12 = fundaţia de beton armat (inelară).

Grosimea de perete a mantalei cilindrice a piciorului de rezemare este egala cu grosimea de perete a mantalei cilindrice a ultimului tronson al aparatului

s1p=s1v=22 mm

Diamentrul interior a piciorului

Diamentru exterior al piciorului

Diametrul interior al inelului

Diametrul exterior a inelului

Diametrul exterior al contrainelului

22

Diametru circular dupa care sunt amplasate suruburile

Grosimea de perete a inelului de rezemare

Grosimea de perete a contra inelului de rezemare

Grosimea de perete a nervurilor de rigidizare

Pasul dintre suruburi

Numarul de suruburi

7.5 Evaluarea sarcinilor gravitationale

Greutatea mantalei cilindrice

23

Greutatea fundurilor elipsoidale

Greutatea gurilor de vizitare

Dn Pn Masan neta Kg/buc500 32 232

Numar guri de vizitare = 2 * nr. straturi de umplutura + 2 GV=2*4+2=10 guri de vizitare

24

Greutatea piciorului de rezemare

Greutatea inelului de rezemare

Greutatea contrainelului

Greutatea fustei piciorului

Greutatea talerelor

Greutatea talerelor cu clopotei ambutisati

25

Greutatea talerelor tip sita

Greutatea sistemului de pulverizare

Greutatea produsului din coloana

Greutatea produsului din mantaua cilindrica

Greutatea produsului cuprins in fundul ellipsoidal

Greutatea umpluturii

26

Greutatea izolatiilor exterioare

Greutatea izolatiei mantalei cilindrice

Greutatea izolatiilor fundurilor elipsoidale

Greutatea izolatiei fundului superior

27

Greutatea izolatiei fundului inferior

Greutatea izolatiei exterioare piciorului

Greutatea izolatiei antifoc a piciorului

Greutatea podestelor circulare

Schita podestului

Re – raza exterioara a coloaneiRmpc– raza madiana a podestuluilpc – lăţimea podestului

28

Tronson I

29

Tronson II

Tronson III

30

Tronson IV

Tronson V

Greutatea podestului de varf

Greutatea dispozitivului de ridicat

Gdisp rid=900daN = 9000N

31

Greutatea scarii pisica

Schiţa amplasări scărilor pisică

Greutatea conductelor de vapori

Valoare globala: Gcv=50000N

32

7.6 Greutatea totala a coloanei

  Greutati; N Masa; t

Manta cilindrica 338304,95 33,830495

Fund superior 7473,15 0,747315

Fund inferior 8233,91 0,823391

Guri de vizitare 22759,2 2,27592

Picior de rezemare 43425,26 4,342526

Talere clopotei 7156,94 0,715694

Talere sita 38170,33 3,817033

Sistem pulverizare 9940,01 0,994001

Produs din manta 1125230,12 112,523012

Produs din capac infer. 16677,47 1,667747

Umplutura 493828,91 49,382891

Termoizolatie manta 30880,5 3,08805

Termoizolatie capace 3639,6 0,36396

Izolatie exterioara picior 2895,54 0,289554

Izolatie antifoc picior 1284,85 0,128485

Podeste circulare 78330,71 7,833071

Podeste de varf 14250 1,425

Dispozitiv de ridicat 9000 0,9

Scara pisica 9486,9 0,94869

Conducte vapori 50000 5

TOTAL 2310968,35 231,096835

33

7.7 Determinarea greutatii tronsonale

  Troson I Tronson II Troson III Troson IV Tronson V

Manta cilindrica 78334,52 78858,26 81315,67 81315,67 18480,83

Capac superior 7473,15 - - - -

Capac inferior - - - - 8233,91

Produs din manta 278325,47 262421,16 262421,16 262421,16 59641,17

Prod. Din capac inf. - - - - 16677,47

Umplutura 123457,22 123457,22 123457,22 123457,22 -Termoiozolatie manta 7631,8 7195,7 7207,47 7207,47 1638,1Termoiozolatie capace 1816,84 - - - 1822,76

Termoizolatie picior - - - - 2895,54

Izolatie antifoc - - - - 1284,85

Guri de vizitare 6827,76 4551,84 4551,84 4551,84 2275,92

Taler cu clopotei - - - - 7156,94

Taler sita 9542,58 9542,58 9542,58 9542,58 -

Picior e rezemare - - - - 43425,26

Podest circular intreg 11182,49 11182,49 11195,69 11195,69 11195,69Podest circular segment 5591,49 5591,49 5597,84 5597,84 -

Podest de varf 14250 - - - -

Sistem pulverizare 9940,01 - - - -

Scara pisica 2298,9 1980 1980 1980 1248

Disozitiv de ridicat 9000 - - - -

Conducte vapori 10000 10000 10000 10000 10000

Total 575672,23 514780,74 517269,47 517269,47 185976,44

Masa 57567,223 51468,074 51726,947 51726,947 18597,644

8 Determinarea perioadei proprii de vibratie

34

In scopul stabilirii valorii perioadei proprii a aparatelor cilindrice tip coloana este necesar a se efectua integrarea ecuatiei diferentiale a fibrei medii deformate a coloanei aflate sub actiunea gravitationale. Integrarea respective se poate face analitic graphic sau grafo-analitic.

Reprezentarea modului fundamental de vibratie

Modul I (fundamental) de vibbratie se caracterizeaza prin prin perioada de vibratie T1

Modul II de vibratie se intersecteaza intr-un punct-perioada de vibratie T2

Modul III e vibratie se intersecteaza in doua puncte, este caracterizat prin formele de vibratie-perioada de vibratie T3

Superpozitia acestor forme de vibratie va da forma reala a vibratiei libere T1>T2>T3

Reprezentarea modului fundamental de vibraţie

Determinarea perioadei proprii de vibratie in modul fundamental

35

Sub actiunea fortelor orizontale aparatele de tip coloana lucreaza, la incovoiere, ca niste console si, in consecinta, oscilatiile lor sunt conditionate – in primul rand – de rigiditatea proprie la incovoiere Et*I.Conform STAS 9315/1 – 73 perioada oscilatiilor proprii se calculeaza cu formula:

unde: H – inaltimea aparatului considerate de la nivelul solului pana la varful aparatului, m

G – greutatea aparatului in conditii de regim, NEt*I – rigiditatea proprie la incovoiere, N*m2

Et – modulul de elasticitate logintudinal (modulul lui Young) la temperature tm a peretului metallic, N/m2

I – momentul de inertie axial al suprafetei transversal a aparatului, m4

g – acceleratia gravitationala, m/s2

T1 = 0.3….0.6s 0.3 structuri rigide 0.6 structuri flexibile

Valori optime ale perioadei proprii de oscilatie 0.8….1.2s

G = 2310968,35N

Modulul de elasticitate logitudinal

Momentul de inetie axial al sectiunii transversal a aparatului

Perioada proprie de vibratie

36

Calculul fregventei

9. Evaluarea actiunii seismice

Se face conform “Codului de proiectare seismica” P100-1:2006Potrivit acestui normativ analiza seismica a unei structure se face dupa doua metode:

METODA A

- Metoda curenta si obligatory de proiectare- Actiunea seismica este modelata printr-o forta echivalenta globala care solicita

structura in regim static- Calculul se efectueaza in domeniul elastic

METODA B

- Actiunea seismica este modelata sub forma unor accelerograme de raspuns ale structurii

- Structura este analizata in domeniul plastic de raspuns si in regim static - Se aplica in cazul unor structure deosebit de importante cu grad mare de

repetabilitate sau in cazul unor expertize ale unor structure afectate de cutremure

unde: Fb – forta seismica, N - coeficitentul de importanta al structure

ag – acceleratia maxima(de varf) a terenului corespunzatoare seismului de proiectare pentru perioada de revenire sau intervalul mediu de recurenta IMR=100 ani

q – factor de comportare al structurii

37

λ – coefficient de echivalentaM – masa totala a structurii, kg

Fb=as*M, N

as – acceleratia de raspuns a structure, m/s2

COEFICIENTUL DE IMPORTANTA AL STRUCTURII

- Se determina in functie de clasa de importanta a structurii

Clasa deimportanta

I II III IV

γI 1,4 1,2 1,0 0,8

Aparatul proiectat se incadreaza in clasa II-a de importanta : γI=1,2

CLASA I

- Nu se admit avarii sau cedari- Sunt considerate structuri de importanta vitala pentru societate- In timpul cutremurului si imediat dupa trebuie sa fi integral fuctionabile- Ex : statii de pompieri, spitale judetene, echipamente care produc energie

electrica, structuri la care exista riscul ca dupa cutremur, prin cedarea acesteia, sa duca la pierderea de mediu tehnologic in circumstantele in care acesta este toxic

CLASA II

- Structuri de importanta deosebita la care se impune limitarea avariilor avandu-se in vedere consecintele acestora

- Nu se accepta pierderi de vieti omenesti- Ex : cladiri de locuit si publice avand peste 400 de persoane, peniteciare

aziluri de batrani, scoli, sali de spectacole cu capacitate de peste 200 de persoane, cladiri si instalatii industriale care prezinta risc.

CLASA III

- Structuri de importanta normala- Sunt include toate structurile care nu fac parte din clasele I,II si IV

CLASA IV

38

- Structuri de importanta redusa- Ex : locuinte parter+etaj, industriale de importanta redusa, constructii

zootehnice.

ACCELERATIE DE VARF

ks – coeficientul seismic corespunzator gradului de proiectie antiseismica a coloanei- Reprezinta raportul dintre acceleratia maxima a miscarii seismice a terenului,

corespunzatoare gradului de protectie antiseismica a coloanei, si acceleratia gravitationala

Zona teritoriului Romaniei in termeni de valori de varf ale acceleratiei terenului pentru proiectare ag, pentru cutrenur avand IMR=100 ani

Zona de sism ks=ag*g

A 0.32B 0.28C 0.20

39

D 0.16E 0.12F 0.08

Proiectarea aparatului se face in zona B de seism corespunzatoare orasului Ploiesti.

COEFICIENTUL DE AMPLIFICARE DINAMICA A STRUCTURII

- Se determina in functie de T1 si Tc

T1 – perioada proprie de vibratieTc – perioada de vibratie a terenului in amplasament, perioada de control

sau de colt

Zona teritoriului Romaniei la termeni de perioda de control (colt) Tca a spectrului de raspuns

40

Spectrul normalizat de raspuns elastic pentru acceleratiile componentelor orizontale ale miscarii terenului, pentru fractiunea din amortizarea critica, in zona caracterizata prin perioada de control (colt) 0.7 s < Tc<1.0 s

FACTORUL DE COMPORTARE AL STRUCTURII

- Reda modificarea raspunsului elastic in raspuns inelastic- Ia valori in functie de capacitatea structurii de a disipa energia indusa de seism- Reduce sarcina seismica- Tine seama de ductibilitatea structurii, de capacitatea de redistributie a

eforturilor, de ponderea cu care intervin rezervele de rezistenta neconsiderate in calcul, precum si de efectele de amortizare ale vibratiilor, altele decat cele associate structurii de rezistenta

- Este standardizat conform P100-1:2006- Deoarece se lucreaza la ductibilitati mari => q=2

- Ψ – coeficientul de reducere a efectelor actiunii seismice care tine seama de durabilitatea constructiei, de capacitatea de redistribuire a eforturilor si de efectul amortizarii vibratiilor

41

COEFICIENTUL DE ECHIVALENTA

λ – coeficientul care realizeaza echivalarea intre modelul dynamic real al structurii si sistemului cu un singur grad de libertate corespunzator modului propriu de vibratie λ = 1

CALCULUL INALTIMILOR TRONSONALE

42

Calculul fortei seismice pe tronsoane

Tronson  Mi,kg hi,m Mi*hi

 

I 57567,223 26,231 1510045,827 353468,76II 51478,074 20,7 1065596,132 249432,79III 51726,947 14,1 729394,952 170735,43IV 51726,947 7,5 387952,102 90811,11V 18597,644 2,1 39055,052 9141,47

3732044,065

43

Calculul momentului de incovoiere

Momentul incovoietor pe sectiunile M-M si R-R

Momentul incovoietor pe sectiunea M-M

44

Momentul incovoietor pe sectiunea R-R

10. Evaluarea tensunilor mecanice si formularea conditiilor de rezistenta si stabilitate

45

Condtiile de rezistenta si stabilitate se formuleaza prin compararea eforturilor unitare effective cu cele admisibile:

- pentru formularea conditiei de rezistenta in fibrele intinse sau comprimate pe baza eforturilor unitare effective de determina un effort unitary echivalent conform uneia din reoriile de rezistenta; efortul unitary echivalent maxim se compara apoi cu efortul unitary admisibil corespunzator

- pentru formularea conditiei de stabilitate in fibrele comprimate se stabileste efortul unitary critic (corespunzator pierderii de stabilitate), si apoi valoarea de calcul (admisibila) a efortului unitar respectic si, cu aceasta din urma, se compara efortul unitary efectic maxim sau echivalent maxim de compresiune

Aceste conditii se vor formula in faza de regim a paratului

Evaluarea tensiunilor mecanice

Pc ; N/mm2

s1 STAS, mm s, mm Dm,mm σpcr,

N/mm2σpc

t, N/mm2

Σpcm,

N/mm2

0.8681 20 17.2 2272.8 0.8681 57.35 28.6750.9329 20 17.2 2272.8 0.9329 61.63 30.8150.9976 22 19.2 2274.8 0.9976 59.09 29.5451.0624 22 19.2 2274.8 1.0624 62.93 31.4651.0506 22 19.2 2274.8 1.0506 62.53 31.265

Calculul grosimii de rezistenta

Diametrul mediu al mantalei

46

Efortul unitar radial datorat presiunii

Efortul unitar inelar datorat presiunii

Efortul unitar meridional datorat presiunii

47

Eforturile unitare datorate propriei greutati

Efortul unitar meridional datorat propriei greutati

- Sectiunea M-M

- Sectiunea R-R

Eforturile unitare datorate momentului seismic

Efortul unitar meridional datorat momentului seismic

- Sectiunea M-M si R-R

48

Formularea conditiilor de rezistenta

Cazul 2

Conform teoriei I de rezistenta/teoria Galilei-Rankin, conditia de rezistenta se formuleaza astfel:

49

MANTAUA CILINDRICATeoria I

Teoria V

CONCLUZIE: in urma formularii conditiei de rezistenta a rezultat necesitatea maririi grosimii de perete a mantalei cilindrice astfel:

- Tronson I: de la 20mm la 22mm- Tronson II: dela 20 mm la 22 mm- Troson III: de la 22mm la 25mm- Troson IV: de la 22mm la 25mm- Tronson V: de la 22mm la 25mm

SISTEMUL DE REZEMARE

Cazul 2

Conform teoriei I de rezistenta/teoria Galilei-Rankin, conditia de rezistenta se formuleaza astfel:

CONCLUZIE: in urma formularii conditiei de rezistenta a rezultat necesitatea maririi grosimii de perete a piciorului de rezemare de la 22mm la 25mm

Formularea conditiilor de stabilitate

50

REZISTENTA ADMISIBILA DIN PUNCTUL DE VEDERE AL STABILITATII PENTRU SOLICITAREA STATICA LA COMPRESIUNE AXIALA UNIFORMA.

Valorile critice pentru eforturile unitare de compresiune axiala se determina cu formulele:

FORMULA LORETZ-TIMOSENKO

FORMULA KARMAN-TSIEN

CONDITIE DE STABILIATEA MANTA CILINTRICA

0.109+0.406=0.515≤1 => conditia de stabilitate se verifica

CONDITIA DE STABILITATE SISTEM DE REZEMARE

51

0.116+0.447=0.563≤1 => conditia de stabilitate se verifica

11. BIBLIOGRAFIE

1. Pavel A., Voicu I., Rizea L., Mateescu C., Aparate de tip coloană. Îndrumător

pentru proiect de an, Institutul de Petrol si Gaze, Ploieşti

2. Pavel A., Elemente de inginerie mecanica si întreţinerea utilajelor tehnologice

petrochimice, fascicul II, Institutul de Petrol si Gaze, Ploieşti, 1976

3. Dumitru Gh., Note de curs, 2009.

52