Download pdf - Proiect Ieap

Transcript
Page 1: Proiect Ieap

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

Page 2: Proiect Ieap

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 - 

Page 3: Proiect Ieap

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 ; .

Page 4: Proiect Ieap

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’’  

Page 5: Proiect Ieap

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 

Page 6: Proiect Ieap

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.

Page 7: Proiect Ieap

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 , 

Page 8: Proiect Ieap

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

Page 9: Proiect Ieap

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. 

Page 10: Proiect Ieap

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. 

Page 11: Proiect Ieap

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

Page 12: Proiect Ieap

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. 

Page 13: Proiect Ieap

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

Page 14: Proiect Ieap

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

{

 

Page 15: Proiect Ieap

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

Page 16: Proiect Ieap

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 

Page 17: Proiect Ieap

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

Page 18: Proiect Ieap

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 

Page 19: Proiect Ieap

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 

Page 20: Proiect Ieap

7/27/2019 Proiect Ieap

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 20/54

Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor  

- 20 -

Page 21: Proiect Ieap

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];   

    ⟨⟩  .

Page 22: Proiect Ieap

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;

 

⁄.

Page 23: Proiect Ieap

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 

⁄ ⁄ ;

⁄ ⁄ ;

⁄.

Page 24: Proiect Ieap

7/27/2019 Proiect Ieap

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 24/54

Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor  

- 24 -

 

⁄ ;

⁄ ; ⁄ ;

⁄ .

.

 

 

     

 

       

 

   

Page 25: Proiect Ieap

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;

Page 26: Proiect Ieap

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

Page 27: Proiect Ieap

7/27/2019 Proiect Ieap

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-ieap 27/54

Coloană cu umplutură, scrubere pentru purificarea umedă a gazelor  

- 27 -

Page 28: Proiect Ieap

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;    

Page 29: Proiect Ieap

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

 

Page 30: Proiect Ieap

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 

 

Page 31: Proiect Ieap

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 

 

Page 32: Proiect Ieap

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 

∑  

Page 33: Proiect Ieap

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:

 

Page 34: Proiect Ieap

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. 

Page 35: Proiect Ieap

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  

√            

Page 36: Proiect Ieap

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

Page 37: Proiect Ieap

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.

Page 38: Proiect Ieap

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:

Page 39: Proiect Ieap

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) 

Page 40: Proiect Ieap

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: 

Page 41: Proiect Ieap

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. 

 

Page 42: Proiect Ieap

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

Page 43: Proiect Ieap

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

           

Page 44: Proiect Ieap

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 :

   

⁄  

⁄      

  ( )   ⁄   ⁄

 

Page 45: Proiect Ieap

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. 

| | ⟨ ⁄ ⟩  || ⁄

Page 46: Proiect Ieap

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 !

Page 47: Proiect Ieap

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. 

Page 48: Proiect Ieap

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 !

Page 49: Proiect Ieap

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. 

Page 50: Proiect Ieap

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

 

Page 51: Proiect Ieap

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 . 

Page 52: Proiect Ieap

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.

Page 53: Proiect Ieap

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.

Page 54: Proiect Ieap

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. 


Recommended