Upload
eneandreeadaniela
View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 1/54
Universitatea Petrol-Gaze Ploieşti
Facultatea Tehnologia Petrolului şi Petrochimie
Departament: IPPPM
Proiectarea unui aparat hidraulic de tip static
pentru captarea prafului industrial
CONDUCĂTOR PROIECT
Conf.dr.ing.: Gheorghe Dumi tru Student: ___________________
Grupa _______, Anul ________
Ploieşti 2013
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 2/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 2 -
CUPRINS
1. TEMA PROIECTULUI ................................................................. - 3 - 1.1. TIPUL TEHNOLOGIC ........................................................................................ - 3 - 1.2. TIPUL CONSTRUCTIV ...................................................................................... - 3 - 1.3. ECHIPAMENTUL TEHNOLOGIC INTERIOR .................................................. - 3 - 1.4. PARAMETRI TEHNOLOGICI PRINCIPALI ..................................................... - 3 - 1.5. ZONA CLIMATICĂ ............................................................................................ - 3 - 1.6. ZONA SEISMICĂ .............................................................................................. - 4 - 1.7. SISTEMUL CONSTRUCTIV TERMOIZOLANT ................................................ - 4 -
Fig.1 Aparatul tip coloană .................................................................... - 5 - 2. PLANUL TEMATIC ..................................................................... - 7 -
2.1. PREZENTAREA CONSTRUCTIV FUNCTIONALĂ A APARATULUI .............. - 7 - 2.1.1. Schema de funcţionare a aparatului ................................................... - 11 - 2.1.2. Modul de comportare a umpluturii .................................................... - 12 -
2.2. CALCULUL MECANIC DE PREDIMENSIONARE ......................................... - 13 - 2.2.1. Datele tehnice .................................................................................... - 13 - 2.2.2. Alegerea materialelor ......................................................................... - 16 - 2.2.3. Calculul rezistenţelor admisibile ........................................................ - 18 -
2.3. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A MANTALEI CILINDRICE ............. - 19 - 2.4. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A FUNDURILOR ŞI CAPACELORAPARATULUI DE TIP COLOANA ............................................................................. - 25 - 2.5. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL SISTEMULUI DE REZEMARE ... - 26 - 2.6. EVALUAREA SARCINILOR SI SOLICITARILOR CORESPUNZATOARE ... - 29 - 2.7. CALCULUL PERIOADEI PROPRII DE VIBRAŢIE ......................................... - 34 - 2.8.
CALCULUL SARCINILOR ŞI SOLICITĂRILOR SEISMICE
.......................... - 36 - 2.9. CALCULUL MECANIC DE VERIFICARE LA REZISTENŢĂ ŞI LASTABILITATE ............................................................................................................. - 44 -
2.9.1. Formularea condiţiilor de rezistenţă şi stabilitate ............................... - 46 - 3. BIBLIOGRAFIE ......................................................................... - 52 -
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 3/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 3 -
1. TEMA PROIECTULUI
Se proiectează din punct de vedere mecanic la nivel de proiect tehnic un aparat
hidraulic de tip static pentru captarea prafului industrial.
Datele de proiect sunt următoarele:
1.1. TIPUL TEHNOLOGIC
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor .
1.2. TIPUL CONSTRUCTIV
• aparat cilindric ver tical, conform schiţei alăturate (Fig. 1);
⁄ ;
• numărul minim al straturilor de umplutură: ;• aparatul se caracterizează prin şi .
1.3. ECHIPAMENTUL TEHNOLOGIC INTERIOR
• corpuri de umplutură tip inele ceramice Raschig, cu diametrul ¾ inch ;
• dispozitive de pulverizare al fluidului tip păianjen;
• dispozitiv pentru colectarea şi redistribuirea fluidului.
1.4. PARAMETRI TEHNOLOGICI PRINCIPALI
• • densitatea gazului: ⁄ ;
• densitatea lichidului: ⁄ ;
• viscozitatea cinematică a fluidului la 60 0C: ⁄ ;
• căderea de presiune a straturilor de umplutură:
⁄;
• debitul de gaz: ⁄ ;
• suprafaţa totală de contact a umpluturii: ;
• mediul coroziv cu viteza de coroziune: ⁄ ;
• durata de serviciu a aparatului: .
1.5. ZONA CLIMATICĂ
Evaluarea acţiunii eoliene, conform NP-082-04 : Cod de proiectare. Bazele proiectării
şi acţ iunii asupra construcţ iilor. Ac ţiunea vântului ; .
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 4/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 4 -
1.6. ZONA SEISMICĂ
Conform normativului P100-1:2006 :Cod de proiectare seismică – Partea I –
Prevederi de proiectare pentru structuri; .
1.7. SISTEMUL CONSTRUCTIV TERMOIZOLANT
• vată minerală
Pentru elaborarea proiectului se utilizează prescripţia tehnică ISCIR PT C4/2-2003:
,,Ghid pentru proiectarea, construirea, montarea si repararea recipientelor metalice stabile
sub presiune’’
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 5/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 5 -
FIG.1 APARATUL TIP COLOANĂ
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 6/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 6 -
Legenda:
1 – corpul metalic al aparatului cu înălţimea , diametrul interior
tehnologic
şi grosimea de perete
; peretele metalic este de tip
manta cilindrică alcătuită din virole cilindrice sudate cap la cap;
2 - fundul superior al aparatului - este bombat elipsoidal, are grosimea de perete
şi înălţimea ;
3 - fundul inferior al aparatului – este bombat elipsoidal, are grosimea de perete
şi înălţimea ;
4 – piciorul de rezemare al aparatului cu înălţimea totală , grosimea
de perete şi diametrul interior ;5 – sistemul de pulverizare (stropire de tip păianjen);
6 – grătarul sau suportul pentru susţinerea umpluturii realizat din platbande fixate cu tiranţi;
7 – dispozitivul pentru colectarea şi redistribuirea lichidului – sunt structuri conice
prevăzute cu goluri ştanţate;
8 – sistemul de tip taler pentru distribuţia uniformă a gazului pe secţiune;
9 – termocuple – sunt amplasate pe înălţimea aparatului; sunt fixate cu racorduri cu
diametrul nominal ; 10 – Racordurile aparatului: R1, R2, R3, R4
R1 – racordul de intrare a gazului ce trebuie purificat; ;
R2 – racordul de evacuare a fluidului; .
R3 – racordul de evacuare a gazului purificat; ;
R4 – racordul de introducere fluid prin pulverizare; .
Se caracterizează prin: – presiunea nominală; tipul materialului (oţel
SR EN 10028-2, echivalent cu -STAS 2883/3-88); tipul suprafeţei de etanşare;diametrul nominal;
11 – gurile de vizitare (GV) – sunt caracterizate prin ; presiunea nominală
şi suprafaţa de etanşare CP. Sunt amplasate pe toată înălţimea aparatului. Gurile de
vizitare pot fi prevăzute cu capace care pot fi rabatabile, pivotante sau detaşabile;
12 – umplutura – este de tip inele Raschig ceramice ¾ inch;
13 – fundaţia inelară din beton armat; platforma betonată, ±0,00 – cota platformei sau a
terenului amenajat.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 7/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 7 -
2. PLANUL TEMATIC
2.1. PREZENTAREA CONSTRUCTIV FUNCTIONALĂ A APARATULUI
În industria petrolieră prelucrătoare, chimică şi petrochimică, precum şi alte industrii,
se întâlnesc aparate tehnologice care, prin forma şi dimensiune, intră în categoria aparatelor
de tip coloană, aparate cu raport relativ mare între înălţime şi diametru.
Conceptul de aparat de tip coloană, în general, este asociat cu cel de transfer de
substanţă sau de masă.
Alegerea principiului funcţional pentru realizarea procesului fizic sau fizico-chimic
cerut, ca şi calculul şi construcţia aparatelor de tip coloana au un pronunţat aspect tehnico-
economic. Dacă se ţine seama de faptul că procesul de separare din coloana este determinat de
caracteristicile fizice ale substanţelor prelucrate, de mărimi caracteristice procesului fizic sau
fizico-chimic şi de construcţia amenajărilor interioare coloanei, devine evidentă importanţa
calcului şi construcţiei optime a coloanelor.
Calculul complet al unui aparat de tip coloană include dimensionarea tehnologică şi
dimensionarea mecanică, ambele fiind interdependente. Pentru a asigura durata necesară
realizării procesului urmărit, coloana trebuie să aibă o anumită înălţime şi un anumit diametru
tehnologic. Constructiv, aparatele de tip coloană se caracterizează printr -un simplexdimensional ⁄ relativ mare, unde este înălţimea gabaritică a aparatului (mm) şi
este diametrul interior tehnologic.
Forma aparatelor de tip coloană este, în general, cilindrică şi în ansamblul său,
aparatul de tip coloană se compune din corp şi amenajările interioare şi exterioare
corespunzătoare. Amenajările interioare corespunzătoare au forme şi funcţii diferite,
concordante cu tipul procesului tehnologic. Amenajările exterioare permit executarea
operaţiilor de exploatare şi întreţinere curentă, montarea sau demontarea, supraveghereatehnică în condiţii sigure de securitate şi protecţie a muncii.
Aparatele de tip coloană nu sunt totdeauna structuri statice, fără elemente în mişcare.
S-au construit coloane cu dispozitive de antrenare a fazelor sau cu dispozitive de
amestecare. Aceste aparate nu ating însă înălţimi mai mari aşa cum întâlnim în cazul de faţă.
Se consideră ca fiind aparatele de tip coloană, toate aparatele tehnologice cilindrice
verticale care îndeplinesc una din următoarele două condiţii: ⁄ dacă ,
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 8/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 8 -
respectiv ⁄ , în care este înălţimea gabaritică a aparatului
şi este diametrul interior tehnologic al aparatului.
În funcţie de variantele constructive ale amenajărilor interioare se deosebesc
urmatoarele tipuri de aparate tip coloană:
coloane cu umplutură;
coloane cu talere;
coloane cu rafturi şi cu şicane;
coloane cu sisteme de injectare a vaporilor prin lichid sau de ejectare a lichidului;
coloane cu elemente tubulare;
coloane cu elemente rotative.
Coloanele cu umplutură se utilizează îndeosebi la prelucrarea substanţelor agresive
sau de mare viscozitate, ca şi atunci când sunt necesare căderi mici de presiune sau când
cantitatea de lichid din coloană este mică. Coloanele cu umplutură se utilizează de exemplu la
operaţii de distilare fracţionată în vid (cădere mică de presiune), sau în operaţii de fracţionare
discontinuă, ca şi în instalaţiile pilot şi semi-industriale şi în lucrările de cercetare în laborator.
Noile tipuri de umplutură de mare eficacitate permit separarea în coloane cu umplutură a
componentelor care au temperaturi de fierbere apropiate. Unele coloane cu umplutură, în care
lichidul este pulverizat, servesc la curăţirea, răcirea sau umezirea gazelor. Aceste coloane se
numesc scrubere.
Construcţia interiorului coloanei urmăreşte mărirea la maximum a suprafeţei de
contact dintre faze. Umplutura are în esenţă acest rol. Lichidul şi vaporii (sau gazele) circulă
în general în contracurent. În cazul unor procese de absorbţie sau de extracţie se poate pune şi
problema circulaţiei în echicurent. Transferul de substanţă are loc “pe suprafaţă” peliculei de
lichid formată pe corpurile de umplere, între lichid şi vapori (sau gaze).
Datorită principiului lor de funcţionare, coloanele cu umplutură nu sunt adecvate
pentru a lucra cu gaze sau cu lichide impurificate. Im purităţile pot astupa spaţiile libere ale
umpluturii, ceea ce ar determina creşterea accentuată a rezistenţei hidraulice (rezistenţa la
trecerea gazelor sau vaporilor) a umpluturii şi micşorarea, în timp, a eficacităţii coloanei.
Intensitatea contactului gaz-lichid, într-un caz dat (coloana şi corpuri de umplere de
dimensiuni date), depinde de dinamica lichidului şi a gazelor (vaporilor) prin coloană.
Funcţionarea optimă a coloanei are loc la rapoarte determinate între cantitatea de
lichid care udă umplutura şi viteza (cantitatea) gazelor sau vaporilor care circulă în
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 9/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 9 -
contracurent. Stropirea umpluturii cu o cantitate de lichid insuficientă duce la micşorarea
“suprafeţei” de contact între gaze şi lichide. Stropirea în exces duce la înecarea coloanei:
spaţiile dintre corpurile umpluturii se umple cu lichid şi partea respectivă a umpluturii nu mai
participă la procesul de transfer de substanţă. În ambele cazuri se înrăutăţeşte funcţionarea
coloanei.
Viteza gazului sau vaporilor prin coloană trebuie să fie inferioară vitezei critice, care
corespunde începutului saturării umpluturii. Aceasta are loc în momentul egalării forţei de
frecare dintre gaz şi lichid cu forţa de gravitaţie care acţionează asupra lichidului ceea ce duce
la încetarea curgerii lichidului. La viteze ale gazului mai mari decât viteza critică, bulele de
gaz pătrund în lichid (care ocupă întregul volum liber) şi produce emulsionarea acestuia.
Starea procesului care marchează trecerea la regimul de emulsionare, corespunde “punctului
de înecare”, după care lichidul va fi antrenat afară din coloană.
La o cantitate dată de lichid de stropire, intensitatea transferului de substanţă depinde
de viteza gazului (vaporilor).
Menţinerea regimului de lucru a coloanelor cu umplutură, aproape de viteza critică, în
condiţii industriale, implică unele greutăţi determinate de gama îngustă a încărcării cu vapori
sau cu gaze. Spre a evita aceste neajunsuri au fost elaborate coloane care permit folosirea
volumului umpluturii aproximativ cu aceeaşi eficacitate ca şi în regimuri apropiate de viteză
critică, şi care sunt practic insensibile la schimbări, în anumite limite, ale regimului de lucru.
Aceste coloane, denumite cu umplutură înecată (sau cu funcţionare în regim de emulsionare
forţată), se umplu cu lichid până la o astfel de înălţime încât în timpul funcţionării nivelul
lichidului barbotat de gaz să ajungă până la suprafaţa exterioară a umpluturii.
Umplutura se pune pe toată înălţimea coloanei sau această înălţime se fracţionează.
Această din urmă variantă constructivă se adoptă atunci când datorită greutăţii umpluturii
dimensiunilor grătarelor ar urma să fie prea mari, sau când construcţia ar fi puternic solicitatăîn zona asamblării grătarului cu corpul coloanei.
La coloanele de absorbţie, în partea inferioară a coloanei, se prevăd dispozitive pentru
uniformizarea circulării gazelor. Sub grătarul stratului de umplutură, în zona de evacuare a
lichidului, se prevede cu un taler cu clopote care are rolul de a egaliza viteza gazelor pe
secţiunea coloanei.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 10/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 10 -
Corpurile de umplere pot avea formă regulată sau neregulată. Pentru umplutură se
poate utiliza orice material rezistent (chimic şi mecanic) în condiţiile regimului de lucru din
coloană.
Materialele de construcţie pentru corpurile de umplere sunt materiale ceramice,
materiale plastice (policlorura de vinil, polistiren, poliamida, polietilena), lemn, metale (oţel,
aluminiu, cupru), cuarţ, cocs, fibre de sticlă, grafit etc. Datorită rezistenţei la coroziune,
materialele ceramice sunt cele mai răspândite. Natura materialului corpurilor de umplere
influenţează eficacitatea procesului, prin capacitatea de udare a acestuia faţă de lichidul
prelucrat în coloană.
Buna funcţionare a coloanelor cu umplutură depinde de repartizarea uniformă a
lichidului în stratul de umplutură. Neirigarea întregii umpluturi, formarea de canale în
interiorul umpluturii, curgerea preferenţială a lichidului în apropierea pereţilor sunt cauzele
principale care micşorează producţia coloanei ca urmare a distribuţiei defectuoase a fazei
lichide.
Prin aranjarea ordonată a umpluturii se poate evita scurgerea pe pereţi a lichidului.
Această operaţie se poate aplica decât la coloanele de diametru mare şi este o operaţie foarte
greoaie, de durată şi costisitoare.
Mărirea eficacităţii transferului de substanţă în coloană se poate realiza prin:
asigurarea unui regim de emulsionare forţată
vibrarea coloanei cu frecvenţe mici de vibrare;
pulsarea uneia dintre faze şi aplicarea tehnicii fluidizării.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 11/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 11 -
2.1.1. Schema de funcţionare a aparatului
Mişcarea lichidului şi a gazului se produc în contra curent. gazul ce urmează să fie
purificat trecând de jos în sus iar lichidul se scurge de sus în jos prin pulverizarea acestuia la partea superioară (vârful aparatului).
1) coloana de umplutură
2) umplutura
3) răcitor
4) pompa
5) racordul de intrare al gazului
6) racordul de evacuare al gazului purificat
7) racordul de intrare al lichidului absorbant
8) racordul de evacuare al lichidului
9) pulverizator (sistem de pulverizare tip
păianjen).
Fig.2 Schema de funcţionare a aparatului
Prin mişcarea lichidului absorbant realizează o extracţie completă a poluantului din
amestecul gazos. Pentru eliminarea căldurii care se degajă în timpul epurării şi totodată pentru
mărirea densităţii de stropire, în coloanele cu umplutură se realizează recircularea lichiduluiabsorbant. Parţial aceasta este evacuat, introducându-se în locul lui absorbant proaspăt.
Aparatele pentru purificarea umedă a gazelor se mai numesc şi aparate hidraulice,
statice pentru captarea prafului.
6
7
3
4
8
5
2
9
1
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 12/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 12 -
2.1.2. Modul de comportare a umpluturii:
În general la peretele coloanei fracţia de goluri este maximă şi în consecinţă rezistenţa
hidraulică este mică. În consecinţă lichidul are tendinţa să se deplaseze preferenţial în lungul peretelui. Ca
urmare zona centrală va fi insuficient udată. Pentru a se evita acest lucru, pe înălţimea
aparatului între două straturi distincte de umplutură se prevăd dispozitive de redistribuire care
dirijează lichidul spre zona centrală a umpluturii.
La aparatele de absorbţie în zona inferioară a coloanei se prevăd dispozitive pentru
uniformizarea circulaţiei gazului. Sub grătarul stratului de umplutură în zona de evacuare a
lichidului se prevede un taler cu clopote care are rolul de egalizare a vitezelor gazelor pesecţiunea coloanei.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 13/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 13 -
2.2. CALCULUL MECANIC DE PREDIMENSIONARE
2.2.1. Datele tehnice
În vederea efectuării calcului mecanic de predimensionare al aparatelor de tip coloană,
este necesar să fie precizate următoarele mărimi constructive şi de calcul:
• parametrii tehnologici:
o presiunea de lucru ;
o temperatura de lucru ;
o mediul tehnologic
• dimensiunile principale:
o diametrului interior tehnologicValoarea diametrului interior tehnologic se obţine din graficul "Dependenţa dintre
debitul de gaze exprimat în m3/min şi diametrul nominal Dn"
Fig.3 Dependenţa dintre debitul de gaz exprimat în m3/min şi diametrul nominal Dn
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 14/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 14 -
- suprafaţa totală de contact a umpluturii; - volumul de umplutură necesar;
- suprafaţa specifică a umpluturii udate, [ ⁄ ]; reprezintă suprafaţa umpluturii cuprinsă
într-un volum de 1 m3.
- suprafaţa specifică a umpluturii uscate; = 255 m2/m3;
- coeficientul de udare; ; ⁄ .
Pentru ⁄
Tabelul 1 – Valorile diametrului interior tehnologic
Dit, [m] 0,4 0,5….1,2 1,4…2,2 2,4….3
hK 10 6 3 2
{
∑
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 15/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 15 -
{ ∑
∑
∑
1 – zona cilindrică a fundului bombat
elipsoidal;
2 – zona bombată propriu-zisă;
SIT – suprafaţa interioară tehnologică;
SM – suprafaţa mediană a peretelui
rezistenţă;
SE – suprafaţă exterioară;
AR – axa de revoluţie;
CG – curba generatoare;
IR – începutul racordării
Fig.4 Fundul elipsoidal al aparatului
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 16/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 16 -
2.2.2. Alegerea materialelor
Se aplică criteriul ISCIR ( Inspecţia de Stat pentru Cazane sub Presiune şi Instalaţii de
Ridicat) care realizează prescripţii tehnice de proiectare (PT-C4 -90).În condiţiile aparaturii tehnologice petrochimice din ţara noastră, care funcţionează la
o presiune maximă admisibilă de lucru mai mare de 0,7 bar = 0,07N/mm2, calculul rezistenţei
admisibile a materialului de bază, pentru solicitarea statică de întindere, se face pe baza
criteriului ISCIR.
Conform criteriului ISCIR recipientele sunt clasificate în cinci clase de periculozitate.
Clasificarea recipientelor se realizează în funcţie de parametrii tehnici ( presiune: 1,6 bar şi
temperatură: 380
0
C).Oţelul ales: , STAS 2883/3 – 88 echivalent cu , conform SR EN
10028-2;
– oţeluri destinate recipientelor care lucrează la temperatura ambiantă sau ridicată.
– ⁄ conform STAS 2883/3-88
– oţeluri pentru recipiente sub presiune.
– temperatura ridicată.
Tabelul 2 – Tipurile de oţeluri recomandate pentru a fi utilizate în construcţia
recipientelor sub presiune stabile, care lucrează la temperaturi ridicate:
categoria recipient cald OŢELURI ADMISE
III
Oţeluri slab aliate, oţeluri carbon de calitatenormalizate, oţeluri destinate tablelor de cazaneşi recipiente sub presiune lucrând la temperaturi
ridicate
Tabelul 3 - Clasificarea recipientelor sub presiune stabile care lucrează la temperaturi
ridicate . Criteriul ISCIR
Categoria recipientcald
Presiunea maximăde lucru la
funcţionarea înregim
Temperatura maximă a peretelui metalic
p, daN/cm T, [K] t, [0C]III Până la 850 Până la 748 până la 475
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 17/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 17 -
Tabelul 4 – Tipurile de oteluri recomandate pentru a fi utilizate în construcţia
recipientelor sub presiune
Tabelul 5 – Compoziţia chimică a oţelurilor
Tabelul 6 - Caracteristici mecanice
Marcaoţelului
SR EN10028-2
σr ,
la 200
C N/mm2
σ0,2 min., la 20 C N/mm2 Pentru
grosimea
σ0,2 min. la temperatura, în 0C, de
a≤16 16<a≤40 40<a≤60 200 250 300 350 400 450 500
P295GH 460...550
285 275 265a≤16
16<a≤40 40<a≤60
245220215
227200194
205183176
171168168
158158158
158142136
-
Temperatura maximă(de utilizare) a peretelui
metalic
Categoriarecipientului cald
Marca oţelului STAS
K C P295GH K470
SR EN 10028-2STAS 2883/3-88723 450
Marcaoţelului SR EN10028-2
Compoziţia chimică, în %
Cmax.
Mn Si Cr MoP
max.S
max.
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
pe oţellichid
pe produs
P295GH 0,20 0,22
min.0,80
min.0,75
0,200,40
0,180,42
- - - - 0,045 0,050 0,045 0,050
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 18/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 18 -
2.2.3. Calculul rezistenţelor admisibile
Calculul rezistenţelor admisibile pentru solicitarea statică la o presiune maximă admisibilă
de lucru mai mare de 0,7 bar = 0,07 N/mm2
, conform criteriilor ISCIR:
Relaţii de calcul:
Calculul rezistenţelor admisibile ale materialului de bază:
unde:
– coeficientul global de securitate tehnologică în raport cu limita tehnică de curgere; ; – coeficientul global de securitate tehnologică în raport cu rezistenţa la rupere; σa – rezistenţa admisibilă a materialului de bază.
⟦⟧ ⁄ Calculul rezistenţei admisibile a sudurii pentru solicitarea statică la întindere:
1 – MB material de bază,
2 – MA material adaos
ZIT – zona de influenţă termică.
= c s a
w
unde:
- coeficientul de rezistenţă al sudurii;
; coeficienţii de reducere; - coeficientul de rezistenţă
teoretic al sudurii;
Fig.5 Cordonul de sudură al materialului tehnologic
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 19/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 19 -
510 .
2.3. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A MANTALEI CILINDRICE
Determinarea grosimilor de perete
Mantalele cilindrice solicitate la presiunea interioară – mantaua cilindrică a aparatului de
tip coloană este un ȋnveliş cilindric cu perete subţire, fiind respectată restricţia ⁄ Ţinând seama de aceasta precum şi de faptul că, ȋn cazul mantalelor cilindrice, ,
grosimea totală de perete a mantalei date se determină cu formula:
⟨⟩ unde:
- grosimea totală de perete a mantalei;
- grosimea peretelui de rezistenţă;
- grosimea de adaos;
– presiunea de calcul pe tronsoane;
– diametrul interior al peretelui de rezistenţă;
- coeficientul de rezistenţă al sudurii;
σa – rezistenţa admisibilă a materialului de bază.
Fig.7 Mărimile constructiv - dimensionale reprezentative
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 20/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 20 -
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 21/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 21 -
⟨⟩ ⟨⟩
- adausul de coroziune, [mm];
- adaosul tehnologic mecanic, [mm]; ⟨⟩
- viteza de coroziune; ⁄
– durata de serviciu, [ani];
⟨⟩ .
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 22/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 22 -
p c I V
= p h s I V + p i
pu III
I
I I
I I I
I V
H1fs
h1
hu1
h3
hu2
h3
hu3
h2
H1fi
H m
hI
hII
hIII
hIV
I
I I
I I I
I V
p c I = p h s I + p u I + p i
p c I I = p h s I I + p u I I + p i
p c I I I = p h s I I I + p u I I I + p i
pu I
pu II
phs I
phs II
phs III
phs IV
pi
Calculul presiunilor de calcul
Fig.6 Determinarea presiunilor de calcul pc
⟨ ⁄ ⟩ unde:
– presiunea de calcul a tronsonului i;
- presiunea hidrostatică a tronsonului i;
- dată de umplutură pe tronsonul i;
- presiunea interioară;
⁄.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 23/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 23 -
⟨ ⁄ ⟩
unde:
- greutatea specifică a fluidului; - densitatea fluidului; ⁄ – acceleraţia gravitaţională; ⁄ . ⁄
⟨ ⁄ ⟩ unde:
- greutatea specifică a umpluturii; - densitatea umpluturii; ⁄
– acceleraţia gravitaţională;
⁄ . ⁄
Calculul înălţimilor
Calculul presiunilor hidrostatice
⁄ ⁄ ;
⁄ ;
⁄ ⁄ ; ⁄ ⁄ .
Calculul presiunilor echivalente date de umplutură
⁄ ⁄ ;
⁄ ⁄ ;
⁄
⁄.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 24/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 24 -
⁄ ;
⁄ ; ⁄ ;
⁄ .
.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 25/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 25 -
Tabel 7 – Valorile presiunilor de calcul, grosimilor de perete şi diametrelor
Tronson
[N/mm
2
]
[N/mm
2
]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
I 16,25 20 2225,6
I I 12,88 16,74 20 2225,6
I I I 13,44 17,47 20 2225,6
I V 13,91 18,08 20 2225,6
2.4. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A FUNDURILOR ŞI CAPACELORAPARATULUI DE TIP COLOANA
Fundurile elipsoidale solicitate la presiune interioară sunt standardizate din punct de
vedere dimensional, fiind executate prin ambutisare, fie dintr-un singur semifabricat, fie din
segmenţi preasamblaţi prin sudare.
Grosimea totală de perete se evaluează cu următoarea formulă:
⟨⟩ - coeficientul de suprasolicitare;
⟨⟩ - grosimea de adaos;
- adaosul tehnologic mecanic; - grosimea de adaos tehnologic pentru compensarea subţierii tablei, prin ambutisare, care ia
valori între 0,7 - 0,8 mm; .
1 – zona cilindrică a fundului bombat
elipsoidal;2 – zona bombată propriu-zisă;
SIT – suprafaţa interioară tehnologică;
SM – suprafaţa mediană a peretelui
rezistenţă;
SE – suprafaţă exterioară;
AR – axa de revoluţie;
CG – curba generatoare;
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 26/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 26 -
IR – începutul racordării.
Fig.8 Fundul elipsoidal
2.5. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL SISTEMULUI DE REZEMARE
Pentru aparatele de tip coloană se folosesc, în mod obişnuit, suporturile î nchise
cilindrice sau tronconice, numite în limbaj practic fuste sau picioare portante.
- lăţimea inelului de rezemare; ;
- diametrul interior al piciorului;
- diametrul interior al inelului;
- diametrul exterior al inelului;
- diametrul exterior al mantalei cilindrice;
- grosimea de perete a mantalei cilindrice;
- grosimea de perete a inelului;
- grosimea contrainelului;
- grosimea totală a guseului.
Legenda:
1 – mantaua cilindrică a aparatului;2 – fundul elipsoidal;3 – mantaua cilindrică a sistemului derezemare (a piciorului de rezemare – fustacilindrică );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 mantauacilindrică şi fundul elipsoidal;9 – cordonul de sudură în colţ dintre piciorulde rezemare 3 şi fundul elipsoidal 2;10 – cordonul de sudură dintre mantaua cilindrică 3 şi inelul de rezemare 4;11 – cordonul de sudură inelar în colţ dintre
contrainelul 5 şi mantaua cilindrică 3;12 – fundaţia de beton armat (inelară).
Fig.9 Sistemul de rezemare al aparatului
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 27/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 27 -
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 28/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 28 -
( ) ;
– diametrul nominal al filetului; ;
b – distanţa dintre 2 gusee;
; ; ; - numărul de şuruburi (multiplu de 4);
- pasul dintre şuruburi;
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 29/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 29 -
2.6. EVALUAREA SARCINILOR SI SOLICITARILOR CORESPUNZATOARE
Greutatea mantalei cilindrice
∑
⟨⟩ unde:
- reprezintă numărul de tronsoane cu grosimea de perete constantă;
- greutatea volumică a oţelului; ⁄
Greutatea fundului elipsoidal
*( ) ( )+ ⟨⟩ * +
Greutatea gurilor de vizitare
S-au proiectat 6 guri de vizitare cu căptuşeală din oţel rezistent la coroziune.
Tabelul nr. 8 – Determinarea greutăţilor gurilor de vizitare
Dn Pn
Masa netă, kg/buc
Guri de vizitare cu căptuşeală din oţel
rezistent la coroziune
Pr P p
500 20 226 232
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 30/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 30 -
Greutatea piciorului de rezemare
⟨⟩
a) greutatea inelului de rezemare se consideră ca fiind în execuţie masivă, neglijând
găurile şuruburilor:
( ) ⟨⟩ b) greutatea inelului superior (contrainelul):
*
( )
+ ⟨⟩
[ ] c) greutatea fustei piciorului (piciorul propriu-zis):
⟨⟩
Greutatea talerelor
a) cu clopoţei ambutisaţi:
⁄
b) greutatea talerelor tip sită (stelajul de rigidizare): ⁄
Greutatea dispozitivului de stropire tip păianjen de la vârful aparatului
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 31/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 31 -
Greutatea produsului din coloană considerând aparatul plin cu apă
a) greutatea produsului cuprins în mantaua cilindrică:
unde:
- greutatea volumică a apei, ⁄
b) greutatea produsului cuprins în fundul elipsoidal:
⟨⟩
Greutatea umpluturilor:
∑ ∑
unde:
– densitatea umpluturii, ⁄ ;
– acceleraţia gravitaţională, .
.
Greutatea izolaţiilor termice (exterioare)
a) greutatea izolaţiei exterioare a mantalei cilindrice: - izolaţie din vată de sticlă
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 32/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 32 -
unde:
- greutatea volumică a izolaţiei; ⁄ - grosimea izolaţiei;
Greutatea podestelor de acces şi de lucru pe ȋnălţimea aparatelor
unde:
– diametrul exterior al peretelui metalic;
– lăţimea podestului; - unghiul corespunzător podestului;
;
- greutatea podestului;
⁄ ⁄ Fig. 10 Schiţa podestului
Greutatea podestului de vârf
unde:
- aria suprafeţei podestului de vârf;
- greutatea podestului de vârf; ⁄ ⁄
( )
Greutatea scării pisică
∑
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 33/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 33 -
unde:
- numărul scărilor pisică = 1;
- lungimea scărilor pisică;
- greutatea scării pisică; ⁄ ⁄
Fig. 11 – Schiţa amplasări scărilor pisică
Greutatea dispozitivului de ridicare
Greutatea celorlalte echipamente (manometre, aparate de măsură şi
control)
Greutatea totală a aparatului:
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 34/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 34 -
2.7. CALCULUL PERIOADEI PROPRII DE VIBRAŢIE
În scopul stabilirii valorii perioadei oscilaţiilor proprii a aparatelor cilindrice de tip
coloană este necesar a se efectua integrarea ecuaţiei diferenţiale a fibrei medii deformate acoloanei aflate sub acţiunea încărcărilor gravitaţionale. Integrarea respectivă se poate efectua
analitic, grafic sau grafo-analitic.
Fig. 12 – Reprezentarea modului fundamental de vibraţie
Modul 1 (fundamental) de vibraţie se caracterizează prin perioada de vibraţie
Modul 2 de vibraţie se intersectează într -un punct.
Modul 3 de vibraţie se intersectează în două puncte, este caracterizat prin formele de
vibraţie.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 35/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 35 -
DETERMINAREA PERIOADEI PROPRII DE VIBRAŢIE ÎN MOD FUNDAMENTAL
Sub acţiunea forţelor orizontale, aparatele de tip coloană lucrează, în general, la
încovoiere, ca nişte console şi în consecinţă oscilaţiile lor sunt condiţionate – în primul rând –
de rigiditatea proprie la încovoiere.
Perioada proprie a unei structuri faţă de înălţime creşte. Cu cât structura este mai
rigidă, aria este mai mare, cu cât modulul de elasticitate este mai mare cu atât structura este
mai rigidă.
Conform STAS 9315/1-73, perioada oscilaţiilor proprii se calculează cu formula:
unde:
H – înălţimea aparatului considerată de la suprafaţa solului până la vârful coloanei, [m];
G – greutatea aparatului în condiţii de funcţionare, [N];
– rigiditatea proprie la încovoiere;
– modul de elasticitate longitudinal;
I – momentul de elasticitate longitudinal;
g – acceleraţia gravitaţională, [m/s2].
⁄ ⁄
CALCULUL PERIOADEI PROPRII DE VIBRAŢIE CU FORMULA LUI GEIGER
√
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 36/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 36 -
2.8. CALCULUL SARCINILOR ŞI SOLICITĂRILOR SEISMICE
Pentru calculul la acţiuni seismice a aparatelor cilindrice de tip coloană, se iau în
seamă ipotezele: sarcinile seismice pot acţiona după oricare direcţie din spaţiu, însă în cazul coloanei
atmosferice se consideră doar sarcinile seismice orizontale, fiind cele mai avantajoase;
aparatul de tip coloană se consideră ca o grindă în consolă, încastrată elastic,
încastrarea respectivă presupunându-se la locul de rezemare;
sarcinile seismice au caracter convenţional, considerându-se la locul de rezemare, ca
nişte forţe concentrate, ce acţionează static, în centrul de greutate al tronsonului respectiv;
greutatea coloanei se concentr ează în câteva puncte, în care scop ansamblul se
tronsonează.
Fig. 13 - Modelarea acţiunii seismice pentru proiectare
Pentru proiectarea structurilor la acţiunea seismică, potrivit codului P100-1:2006
teritoriul României este împărţit în zone de hazard seismic. Nivelul de hazard seismic în
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 37/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 37 -
fiecare zonă se consideră, simplificat, a fi constant. Pentru centre urbane importante şi pentru
construcţii de importanţă specială se recomandă evaluarea locală a hazardului seismic pe baza
datelor seismice instrumentale şi a studiilor specifice pentru amplasamentul considerat.
Nivelul de hazard seismic indicat în prezenta lucrare este un nivel minim pentru proiectare.
Hazardul seismic pentru proiectare este descris de valoarea de vârf a acceleraţiei
orizontale a terenului ag determinată pentru intervalul mediu de recurenţă de referinţă - IMR
corespunzător stării limită ultime, valoare numită în continuare acceleraţia terenului pentru
proiectare. În zona Ploieşti acceleraţia orizontală a terenului .
Fig. 14 – Zonarea teritoriului Romaniei in termeni de valori de vârf ale acceleraţiei terenului pentru proiectare ag pentru cutremure avand intervalul mediu de recurentă IMR = 100 ani.
Acţiunea seismică într -un punct de pe suprafaţa terenului este descrisă prin s pectre de
răspuns elastic de pseudo-acceleraţie: două componente orizontale şi una verticală.Componentele orizontale ale mişcării seismice sunt considerate independente şi sunt descrise
de acelaşi spectru.
Condiţiile locale de teren afectează forma spectrelor de răspuns elastic şi modifică
atât amplificarea acceleraţiei de vârf a terenului, cât şi conţinutul de frecvenţe al mişcării
seismice (exprimat prin valorile perioadelor de control TB, TC şi TD). Normativul P100-
1/2006 reflectă doar cel de-al doilea aspect, specificând trei valori ale perioadei de control TC
pe o hartă de zonare macroseismică. Unei valori ale perioadei de control TC îi corespund o pereche de valori TB şi TD.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 38/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 38 -
Perioada de control TC a spectrului de răspuns reprezintă limita dintre zona de pseudo-
acceleraţie constantă şi zona de pseudo-viteză constantă. În mod similar, perioada de control
TD reprezintă limita dintre zona de pseudo-viteză constantă şi zona de deplasare constantă.
Perioadele de control TB, TC şi TD ale spectrului de răspuns pentru componentele
orizontale ale mişcării seismice P100- /2006
Tabelul 9
Interval mediu de recurenţă magnitudinii cutremurului Valori ale perioadelor de control
IMR = 100ani, pentru SLU
TB, s 0,07 0,10 0,16
TC, s 0,07 1,0 1,6
TD, s 3,0 3,0 2,0
Spectrul de răspuns elastic pentru componentele orizontale ale pseudo-acceleraţiei
terenului în amplasament Se(T), exprimat în m/s2, este definit astfel:
Se(T) = ag · β(T) unde:
Valoarea ag este acceleraţia de vârf a terenului, exprimată în m/s2, iar β(T) este spectrul
de răspuns elastic normalizat la valoarea de vârf a terenului.
Forma normalizată a spectrelor de răspuns elastic pentru componentele orizontale ale
acceleraţiei terenului, β(T), pentru fracţiunea din amortizarea critică ξ = 0,05 este dată de
relaţia:
TB T ≥ TC: β(T) = β0
unde: β0 - factorul de amplificare dinamică maximă a acceleraţiei orizontale a
terenului de către structură;
T - perioada proprie de vibraţie a unui sistem SGLD cu răspuns elastic.
Componenta verticală a mişcării seismice într -un amplasament este dată de relaţii:
β = β0 (Tr , Tc)
Tr – perioada de vibraţie cu structuri în modul r; Tr = 0,878 s;
Tc – perioada de vibraţie a terenului în timpul cutremurului (perioada de colţ); Tc=1 s
pentru Ploieşti:
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 39/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 39 -
Fig. 15 – Zonarea teritoriului României în termeni de perioada de control (colţ), TC aspectrului de raspuns
Fig. 16 – Spectru normalizat de răspuns elastic pentru acceleraţii pentru componentele orizontale ale mişcării terenului, în zonea caracterizate prin perioada
de control (colţ): TC = 1,0
Tc > Tr → β = 2,75 = β0
Metode de calcul elastic
În proiectarea structurilor la acţiunea seismică se pot folosi mai multe metode de
analiză structurală. În proiectarea curentă se foloseşte un calcul liniar elastic, fiind posibile
două alternative:
o
metoda de calcul cu forţe laterale (metoda forţelor statice echivalente) o metoda de calcul modal cu spectre de răspuns (calcul spectral)
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 40/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 40 -
Metoda de calcul cu forţe laterale
Această metodă se poate aplica la construcţiile care pot fi calculate prin considerarea a
două modele plane pe direcţii ortogonale şi al căror răspuns seismic total nu este influenţat
semnificativ de modurile proprii superioare de vibraţie. În acest caz, modul propriu
fundamental de translaţie are contribuţia predominantă la răspunsul seismic total. Aceste
cerinţe pot fi considerate satisfăcute de structurile care au perioada fundamentală de vibraţie
T1 ≤ 1.5 sec şi sunt regulate pe verticală.
Metoda de calcul cu forţe laterale reprezintă un calcul spectral simplificat
Conform prevederilor P100-1/2006, valorile factorul de comportare q diferă funcţie de
tipul materialului, sistemul structural şi regularitatea structurii.
q – factorul de comportare al structurii sau factor care ţine seama de capacitatea
structurii de a disipa energia indusă de cutremur.
Metoda de calcul cu forţe laterale reprezintă un calcul spectral simplificat, care
consideră doar aportul modului fundamental de vibraţie la răspunsul structurii. Pe baza acestei
simplificări, calculul spectral se reduce la un calcul static al structurii sub efectul unor forţe
laterale aplicate la nivelul maselor concentrate (la nivelul planşeelor). Forţele lateralereprezintă forţele statice echivalente.
Determinarea forţelor laterale se efectuează în două etape. În prima etapă se determină
forţa tăietoare de bază, iar în cea de-a doua etapă această forţă tăietoare de bază se distribuie
pe înălţimea structurii conform modului fundamental. Rezultatele unui calcul cu forţe laterale
reprezintă valorile de vârf ale eforturilor şi deplasărilor structurii.
⟨
⁄ ⟩
unde:
F b - forţa tăietoare de bază corespunzătoare modului propriu fundamental, pentru fiecare
direcţie orizontală principală considerată în calculul coloanei;
T1 - perioada de vibraţie a terenului în timpul cutremurului (perioada de colţ);
M - masa totală a aparatului;
- coeficient de importanţă a structurii determinat de clasa de importanţă în care se
încadrează o construcţie:
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 41/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 41 -
Tabelul 10
Clasele de
importanţă
I II III IV
l 1,4 1,2 1,0 0,8
λ - factor de corecţie care ţine seama de contribuţia modului propriu fundamental prin masa
modală efectivă asociată acestuia, ale cărui valori sunt:
λ = 0.85 dacă T1 ≤ TC şi clădirea are mai mult de două niveluri şi λ = 1, 0 pentru celelalte
situaţii.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 42/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 42 -
CALCULUL ÎNĂLŢIMILOR PE TRONSOANE
Repartizarea greutăţilor pe tronsoane:
GI
= 847200,68 N;GII = 775889,48 N;
GIII= 892224,66 N;
GIV= 340180,99 N.
Tabelul 11
TronsonulI II III IV Total
Gi, [N] 847200,68 775889,48 892224,66 340180,99 2855495,81
hi, [m] 22,19 15,3 8,3 2,275 -
Gi · hi, [Nm] 18799383,09 11871109,04 7405464,68 773911,75 38849868,56
Fbi, [N] 425584,97 268741,03 167646,7 17520 879492,71
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 43/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 43 -
MOMENTUL ÎNCOVOIETOR
Momentele încovoietoare seismice, reduse din diverse secţiuni critice, depind de
caracteristicile elastice şi de mărimile dimensionale ale aparatului, de la vârf până în secţiuni
considerate.
Secţiunea M-M
∑
nu se ia în calcul;
Secţiunea R -R
∑
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 44/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 44 -
2.9. CALCULUL MECANIC DE VERIFICARE LA REZISTENŢĂ ŞI LASTABILITATE
Determinarea eforturilor unitare în manta:
Manta
În mantaua aparatului de tip coloană sunt generate toate cele trei tipuri de eforturi
unitare principale: radială, inelare, meridionale (meridiane).
Efortul unitar radial maxim este datorat presiunii interioare (de calcul), pentru care
formula de determinare este următoarea.
Mantaua cilindrică, secţiunea M-M
•efortul unitar radial: || ⁄ •efort unitar inelar :
⁄
⁄
( ) ⁄ ⁄
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 45/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 45 -
Eforturile meridionale rezultante pentru fibra întinsă:
⁄ Eforturile meridionale rezultante pentru fibra comprimată:
() ⁄ Termenul * pc
m se exclude din relaţia de verificare deoarece fiind pozitiv are un efect de
descărcare pentru fibra comprimată.
| | ⟨ ⁄ ⟩ || ⁄
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 46/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 46 -
2.9.1. Formularea condiţiilor de rezistenţă şi stabilitate
MANTA
Condiţia de rezistenta (CR) şi condiţia de stabilitate (CS) se formulează prin
compararea eforturilor unitare efective cu cele admisibile.
Dintre cele doua momente încovoietoare (eolian şi seismic) preponderent este
momentul seismic, adică : Ms >,Meol în care caz se admite ca Mimax = Ms = M
Conform teoriei I, teoria efortului unitar maxim de întindere, condiţia de rezistenţă se
formulează astfel :
∑ ⟨ ⁄ ⟩ ⁄ ⁄ CONDIŢIA SE VERIFICĂ !
Conform teoriei V se obţine:
⟨ ⁄ ⟩
√
⁄
⁄ ⁄ CONDIŢIA SE VERIFICĂ !
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 47/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 47 -
Calculul de verificare la stabilitate pentru manta
Condiţia de stabilitate se formulează astfel:
Rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii pentru solicitarea statică la
compresiune axială uniformă,s
, se defineşte ca fiind valoarea cea mai mică determinată cu
formulele:
⟨ ⁄ ⟩ Valorile critice ale eforturilor unitare de compresiune axială uniformă se determină cu
formulele:
•pentru :
⁄
•pentru :
⁄
Coeficienţii globali de siguranţă au următoarele valori:
⁄ ⁄
Pentru Manta rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii pentru solicitarea
statică la compresiune axială uniformă, s
, se verifică, conform calculelor:
CONDIŢIA DE STABILITATE ÎN MANTA SE VERIFICĂ.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 48/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 48 -
SISTEMUL DE REZEMARE
În sistemul de rezemare (nepresurizat) al aparatului de tip coloană apar numai eforturi
unitare meridionale (meridiane, axiale).
Eforturi unitare meridionale (meridiane, axiale) din greutate, G
m şi momentul
încovoietor maxim, M
m , N/mm2;
( )
⁄ ⁄
Dintre cele doua momente încovoietoare (eolian şi seismic) preponderent este
momentul seismic, adică : Ms > Meol
Conform teoriei I, teoria efortului unitar maxim de întindere, condiţia de rezistenţă
se formulează astfel :
| | ⟨ ⁄ ⟩ || || ⁄
⁄ ⁄ CONDIŢIA SE VERIFICĂ !
Conform teoriei V se obţine:
⟨ ⁄ ⟩ √ ⁄ ⁄ ⁄ CONDIŢIA SE VERIFICĂ !
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 49/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 49 -
Calculul de verificare la stabilitate pentru sistemul de rezemare:
Condiţia de stabilitate se formulează astfel:
Rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii pentru solicitarea statică la
compresiune axială uniformă,s
, se defineşte ca fiind valoarea cea mai mică determinată cu
formulele:
⟨ ⁄ ⟩ Valorile critice ale eforturilor unitare de compresiune axială uniformă se determină cu
formulele:
•pentru :
⁄
•pentru :
⁄
Coeficienţii globali de siguranţă au următoarele valori:
⁄ ⁄
Pentru sistemul de rezemare, rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii
pentru solicitarea statică la compresiune axială uniformă,s
, se verifică, conform calculelor:
CONDIŢIA DE STABILITATE SE VERIFICĂ.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 50/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 50 -
Rezistenţa admisibilă din punctul de vedere al stabilităţii pentru solicitarea
statică la compresiune din încovoiere, s1 , se defineşte ca fiind valoarea cea mai mică:
⟨ ⁄ ⟩ în care coeficienţii globali de siguranţă au următoarele valori:
⁄ ⁄
⁄
⁄ Pentru Manta rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii pentru
solicitarea statică la compresiune din încovoiere, s1 , se verifică conform calculelor:
CONDIŢIA DE STABILITATE ÎN MANTA SE VERIFICĂ
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 51/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 51 -
Pentru Sistemul de rezemare rezistenţa admisibilă din punct de vedere al stabilităţii
pentru solicitarea statică la compresiune din încovoiere, s1 , se verifică conform calculelor:
⟨ ⁄ ⟩ în care coeficienţii globali de siguranţă au următoarele valori:
⁄ ⁄
⁄
⁄
CONDIŢIA DE STABILITATE SE VERIFICĂ .
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 52/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 52 -
3. BIBLIOGRAFIE
1. Stoianovici S., Robescu D. – Procedee si echipamente mecanice pentru tratarea si epurarea
apelor, Bucuresti, Editura Tehnica, 1982.
2. Cantea-Munteanu, V., Cantea-Munteanu, V.-jr. – Epurarea apelor uzate, Bucuresti, Editura
Oscar Print, 2001.
3. Castany G. – Prospectiunea si exploatarea apelor subterane, Bucuresti, Editura Tehnica,
1972.
4. Negulescu M., s.a. – Protectia calitatii apelor , Bucuresti, Editura Tehnica, 1982.
5. Barnea M., Papadopol C. – Poluarea si protectia mediului, Bucuresti, Editura Stiintifica si
Enciclopedica, 1975.
6. Ursu, P., s.a. – Protejarea aerului atmosferic, Bucuresti, Editura Tehnica, 1978.
7. Voicu, V. – Combaterea noxelor in industrie, Bucuresti, Editura Tehnica, 2002.
8. Voicu V., s.a. – Realizari recente in combaterea poluarii atmosferice in industrie, Bucuresti,
Editura Tehnica, 1977.
9. Ionescu, S. I. – Depozite de deseuri, Bucuresti, Editura *H*G*A, 2000.
10. Negulescu, M. Coord. – Protectia mediului inconjurator. Manual general, Bucuresti, Editura
Tehnica, 1995.11. Burdala, Gh. s.a. – Reziduuri menajere, stradale si industriale, Bucuresti, Editura Tehnica,
1992.
12. Diga-Maria, S. – Instalatii de desprafuire electrostatica, Craiova, Editura Universitaria
Craiova, 2001.
13. Pavel, A., s.a. – Protectia antiexploziva a instalatiilor tehnologice (vol 1,2), Bucuresti,
Editura Tehnica,1989, 1993.
14. Pavel, A. – Fiabilitatea si securitatea instalatiilor petrochimice, Ploiesti, Institutul de Petrolsi Gaze, 1991.
15. Pavel, A., s.a. – Siguranta in functionare a utilajelor petrochimice (vol 1,2,3), Bucuresti,
Editura Tehnica, 1987-1988.
16. Pavel, A., Dumitru Gh., Voicu I., Nicolae V. – Inginerie mecanica in petrochimie, Vol. I, II,
Ploiesti, Editura Universitatii din Ploiesti, 2001.
17. Dumitru Gh. – Depozitarea fluidelor. Indrumator de proiect. Rezervoare cilindrice verticale.
Partea I, Ploiesti, Editura Universitatii din Ploiesti, 2002.
18. Parausanu V., Ponoran I. – Economia mediului, Bucuresti, Editura Sylvi, 1997.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 53/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
- 53 -
19. Chen W., F., Liew J. I. Richard, The civil Engineering Handbook, Section II, Environmental
Engineering, Second Edition, CRC Press, New York, 2003.
Normative, coduri, standarde, instructiuni si norme
1. * * * P 100 – 1:2006, Cod de proiectare seismică a construcţiilor -partea 1, Prevederi de
proiectare pentru constructii
2. * * * SR EN 1998-6: 2006. Eurocode 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenta la
cutremur. Partea 6: Turnuri, piloni si cosuri. ASRO, noiembrie 2006.3. * * * SR EN 1998-6/NB: 2008. Eurocode 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenta la
cutremur. Partea 6: Turnuri, piloni si cosuri. Anexa Nationala. ASRO, iulie 2008.4. * * * Ordinul nr. 2230/2005, publicat in Monitorul Oficial al Romaniei, Partea I nr. 148bis
din 16 februarie 2006, pentru aprobarea Reglementarii tehnice "Cod de proiectare. Bazele
proiectării structurilor in constructii" indicativ CR 0 – 2005.5. * * * Ordinul nr. 165/2005, publicat in Monitorul Oficial al Romaniei, Partea I nr. 349 din 25aprilie 2005, pentru aprobarea Reglementarii tehnice "Cod de proiectare. Bazele proiectarii si
actiunii asupra constructiilor. Actiunea vantului" indicativ NP-082-046. * * * Ordinul nr. 784/29/2005, publicat in Monitorul Oficial al Romaniei, Partea I nr. 1372 din
17 august 2005, privind modificarea si completarea anexei la Ordinul ministruluitransporturilor, constructiilor si turismului nr. 165/2005 pentru aprobarea Reglementarii tehnice
"Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiunii asupra constructiilor. Actiunea vantului" indicativ NP-082-04
7. * * * SR EN 1991-1- 4: 2006. Eurocode 1: Actiuni asupra structurilor. Partea 1-4: Actiuni
generale - Actiuni ale vantului. ASRO Asociata de Standardizare din Romania, CEN
Comitetul European de Standardizare.8. * * * SR EN 1991-1- 4: 2007/NB. Eurocode 1: Actiuni asupra structurilor. Partea 1-4:
Actiuni generale - Actiuni ale vantului.- Anexa nationala. ASRO Asociata de Standardizaredin Romania, CEN Comitetul European de Standardizare.
9. * * * SR EN 1992-1-1: 2006. Proiectarea structurilor din beton. Partea 1-1: Reguli generale
si reguli pentru cladiri.
10. * * * Cod de cerinte privind proiectarea, executia, urmarirea comportarii, repararea si
consolidarea cosurilor industriale din beton armat, indicativ NP 108-0411. * * * Norme tehnice privind proiectarea şi execuţia protecţiei anticorosive şi izolaţiei
termice la coşurile din beton armat monolit Indicativ P127-94.12. * * * Nomaiv privind proiectarea cosurilor industriale din beton armat (revizie P 133-96),
Indicativ P 133-04/ 15.02.200513. * * * Cosuri industriale glisate. Clasificare si caracteristici geometrice, STAS 8751-80.14. * * * SR 13381 din 1997 Determinarea adancimii de carbonatare pe elemente de constructii.15. * * * Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare directa, NP 112-2004, Buletinul
Constructiilor, nr./2005.16. * * * SR EN 1991-1-5:2004. Eurocode 1: Actiuni asupra structurilor. Partea 1-5: Actiuni
generale - Actiuni termice. ASRO Asociata de Standardizare din Romania, CEN ComitetulEuropean de Standardizare.
17. * * * SR EN 1991-1-5-2004/NA:2008 Eurocode 1: Actiuni asupra structurilor. Partea 1-5:
Actiuni generale - Actiuni termice. Anexa nationala. ASRO Asociata de Standardizare dinRomania, CEN Comitetul European de Standardizare.
7/27/2019 Proiect Ieap
http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 54/54
Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor
18. * * * P100-3/Cod de evaluare si proiectare a lucrarilor de consolidare la cladiri existente,
vulnerabile seismic VOL.1 – Evaluare. VOL.2 – Consolidare. Publicat in Monitorul Oficial alRomaniei, Partea I nr. 647bis din 1. X. 2009.
19. * * * API Standard 579:2005, Recommended practice for Fitness for Service and continued
operation of equipment (piping, vessels and tanks) 20. * * * SR EN 1998-1: 2004. Eurocode 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenta la
cutremur. Partea 1: Reguli generale, actiuni seismice si reguli pentru cladiri. ASRO Asociatade Standardizare din Romania, CEN Comitetul European de Standardizare, noiembrie 2006.