59
Recipiente și aparate tubulare Tema de proiectare. Să se proiecteze un recipient stabil sub presiune cu manta de încălzire și izolație termică corespunzătoare, prevăzut cu amestecător și grup de acționare utilizat în industria fermentativă pentru obtinerea sucurilor de fructe. Date de proiectare: 1 .Presiunea din interiorul recipientului : p=0.45 Mpa 2 .Presiunea din interiorul mantalei :p=0.37 Mpa 3 .Volumul recipientului : V=1.6 m 4 .Diametrul nominal al recipienrului: D=1000 mm 5 .Diametrul interior al mantalei: D m =1100 mm 6 .Fluidul din recipient: sucuri din fructe la temperatura: t=50 C 7 .Temperatura vaporilor de apă săturați din manta : t=110.79 C 8 .Acționarea amestecătorului se va face cu un motor-reductor, cilindru-melcat de tip M2VM-F având puterea la ieșire notată cu P=0.75 kw 9 .Turația nominală a amestecătorului : n=32 rot/min 10 .Amestecătorul este de tip : paletă 11 .Recipientul funcșionează în poziție verticală suspendată pe suporții. Muntean Ivan ,IEDM Page 1

Recipient i

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Tema de proiectare.

Să se proiecteze un recipient stabil sub presiune cu manta de încălzire și izolație

termică corespunzătoare, prevăzut cu amestecător și grup de acționare utilizat în

industria fermentativă pentru obtinerea sucurilor de fructe.

Date de proiectare:

1 .Presiunea din interiorul recipientului : p=0.45 Mpa

2 .Presiunea din interiorul mantalei :p=0.37 Mpa

3 .Volumul recipientului : V=1.6 m

4 .Diametrul nominal al recipienrului: D=1000 mm

5 .Diametrul interior al mantalei: Dm=1100 mm

6 .Fluidul din recipient: sucuri din fructe la temperatura: t=50 C

7 .Temperatura vaporilor de apă săturați din manta : t=110.79 C

8 .Acționarea amestecătorului se va face cu un motor-reductor, cilindru-melcat de tip

M2VM-F având puterea la ieșire notată cu P=0.75 kw

9 .Turația nominală a amestecătorului : n=32 rot/min

10 .Amestecătorul este de tip : paletă

11 .Recipientul funcșionează în poziție verticală suspendată pe suporții.

12 .Capacul superior este fixat cu flanșe de corpul cilindric al recipientului și are forma

mâner de coș.

13. Fundul recipientului va fi sudat de corpul cilindrului și va avea forma elipsoidală.

Muntean Ivan ,IEDM Page 1

Page 2: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Cuprinsul proiectului:

1.Dimensionarea recipentului cu manta de încălzire 1.1Generalități

1.2Corp recipient1.3Mantaua de încălzire

2.Funduri și capace.Elemente constructive și calcul de rezistență. 2.1 Generalități2.2Funduri și capace elipsoidale2.3 Funduri și capace sferice cu racordare (mâner de coș)

3.Construcția de calcul ansamblărilor cu flanșă 3.1 Elemente constructive 3.2 Calculul de rezistență al ansamblărilor cu flanșe

4.Racorduri și bosaje 4.1 Elemente constructive

4.2Alegerea racordărilor

5.Aparate de măsură și control.Dispozitive de siguranță.5.1Aparate de măsură și control

5.2 Supape de siguranță

6.Suporturi pentru recipiente verticale 6.1Generalități 6.2 Suportul picior

7.Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.1 Alegerea mecanismului de acționare 7.2 Dimensionarea dispozitivului de amestecare 7.2.1 Arborele amestecătorului 7.2.2Alegerea sistemului de rezemare 7.2.3Alegerea suportului 7.2.4 Dimensionarea cutiei de etanșare 7.3 Tipuri de amestecătoare rotative verticale

7.3.1Amestecătoare tip cadru 7.4 Alegerea și verificarea cuplajului.

8.Montarea și exploatarea recipientelor sub presiune. 8.1.Montarea,proba și punerea în funcțiune a recipientelor sub presiune 8.2.Tennica securității muncii privind instalațiile mecanice sub presiune.

Muntean Ivan ,IEDM Page 2

Page 3: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

1.DIMENSIONAREA RECIPIENTULUI CU MANTA DE ÎNCĂLZIRE.

1.1Generalități.

3 – gură de verificare; 4 – capac; 6 – flanşă; 7 - garnitură; 9 – corp recipient; 10 – corp

manta; 12 – suport; 13 – racord evacuare condensat; 14 – racord de golire; 15 –racord

pentru intrarea agentului termic; 16 – racord alimentare;

18 – fund recipient

Se calculează înălțimea H a părții cilindrice a recipientului dar nu se va lua în

considerare volumul ocupat de fund și capac.

Unde : V=volumul recipienrului [ m]

D=diametrul recipientului [m]

Muntean Ivan ,IEDM Page 3

V 1.6D 1

H4 V

D2

[m]

H 2.037 [m]

Page 4: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Înălțimea mantalei se determină cu relația:

Unde : h=(100...150)[ mm ]

Volumul lichidului din mantaua de încălzire se determină cu relația:

Unde : k0=1.1 coeficient ce ține de continuarea

mantalei pe fundul recipientului

1.2Corp recipient.

În instalațiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere.Din acest

motiv oțelurile utilizate în construcția acestora trebuie să aibă limita de curgere și

rezistența la rupere la tracțiune mari pentru a satisface parametrii din ce în ce mai

ridicați ai instalațiilor , cu grosimi cât mai reduse ale pereților elementelor sub presiune.

Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie

garantate prorpietățile mecanice la aceste temperaturi.Principalele grupe de oțeluri

utilizate în acest domeniu sunt oțelurile destinate tablelor de cazzane și recipiente sub

presiune pentru temperatura ambiantă și ridicată (STAS 288/3-88).

Caracteristicile mecanice:

Marca oțelului: K460

Grosimea tablei: s<16

Limita de curgere: Rc 20=290 MPa

Rezistența la rupere la tracțiune : R20=460...580 MPa

Limita de curgere la 200 C : Rc t=245 MPa

Muntean Ivan ,IEDM Page 4

H01 H h [m] H0 1.937 [m]

Vm Dm

2 D2

4H0

1 k0[m3]

Vm3.14 1.12 12

41.937 1.1

[m3]Vm 0.351 [m3]

Page 5: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

1.2.1 Calculul grosimii de proiectare a corpului cilindric.

În cazul recipientelor executate din oțel laminat, supuse la presiune interioară, grosimea

de proiectare se determină cu relația:

D=diametrul interior al recipientului [mm]

fa = tensiunea admisibilă la temperatura de calcul [MPa]

Tensiune admisibilă se calculează cu relația:

Unde: Rt c=limita de curgere la temperatura de calcul [MPa]

R20=rezistența la rupere la tracțiune la temperatura de 20 C MPa

cs1 =1.5 c s2 =2.4 coeficienți de siguranță, pentru oțeluri

z =1 coeficient de rezistență al înbinării sudate.

Îmbinări cap la cap executate automat prin orice procedeu de sudare cu arc electric sau

gaze , pe ambele fețe sau pe o singură față cu cmpletare la rădăcină.

Muntean Ivan ,IEDM Page 5

sppc D

2 fa z pcc1 cr1

[mm]

sppc D

2 fa z pcc1 cr1

sp0.451000

2 187.5 1 0.452 0.6

sp 3.801[mm]

spSTAS 4[mm]

fa minRc

t

cs1

R20

cs2

fa min281.25

1.54602.4

fa min 187.5191.66( ) [MPa] fa min 187.5

[MPa]

Page 6: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

În care: c1 =adaos pentru condițiile de exploatare (coreziune și /sau eroziune) mm

vc =(0.1....0.15) mm/an viteza de coraziune

a =(18...20) ani durata de serviciu a utilalui

cr1 = - 0.60 mm adaos de rounjire până la grosimea nominală a tablei, adaos ce

ține seama de abaterea negativă a tablei mm

1.2.2.Calculul de verificare .

Verificarea aplicabilității formulei pentru calculul grosimii de proiectare.

Calculul grosimii mantalei de încălzire se determină cu relația:

Unde: pm =presiunea din manta [MPa]

Dm=diametrul interior al mantalei [mm]

2.FUNDURI ȘI CAPACE.ELEMENTE CONSTRUCTIVE ȘI CALCULUL DE REZISTENȚĂ.

2.1 Generalități.

Alegerea formei capacelor și fundurilor pentru recipiente depinde de condițiile impuse

de procesul fizic sau fizico-chimic din recipient, de presiunea din recipient, precum și de

posibilitățiile de fabricare ale uzinei constructoare.Prin fund sau capac se înțelege

Muntean Ivan ,IEDM Page 6

c1 vc a c1 0.1 18 c1 1.8 [mm]

sp c1

D0.1

4 2700

0.1 0.002 0.1

spmpm Dm

2 fa z pmc1 cr1

[mm]

spm0.371100

2 187.5 1 0.32 0.6 spm 3.686 spmSTAS 4

[mm]

Page 7: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

elementul care închide extrimitățiile unei mantale cilindrice sau conoce, formând un

recipient.

După profilul suprafeței mediane a învelișului fundurile și capacele pot fi : semisferice,

semielipsoidale, sferice cu racordare, sferice fără racordare, plane cu racordare , plane

fără racodare, tronconice.

Pentru aparatele care funcționează la presiune atmosferică sunt preferate funduri și

capace plane, aceastea fiind mai ieftine.La presiuni medii și mari nu se recomandă

folosirea capacilor plane(mai ales la recipientele mari), deoarece ele devin prea grele.

2.2 Funduri și capace elipsoidale.

Fundurile și capacele elipsoidale se execută dintr-o bucată prin ambutisare pe presă,

sau din segmente prin sudare.În timpul execuției pe presă a fundurilor sau capacilor

elipsoidale se produce, în anumite zone, subțierea tablei cu până la 10 % din grosimea

nominală.La alegerea grosimii tablei necesare realizării unui fund sau capac, de o

anumită grosime, trebuie să se țină seama de această subțiere, precum și de faptul că

tabla se livrează cu toleranță negativă.

Se utilizează în mod obișnuit funduri cu h i/D=0.25 , pentru care tensiunile inelare în

zona adiacentă ecuatorului sunt relativ mici.

hi 250 [mm]

Muntean Ivan ,IEDM Page 7

hiD

=0.25 hi 0.25 D hi 0.25 1000

Page 8: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Calculul de rezistență:

Grosimea de proiectare a fundului sau capacului, supus la presiune pe partea interioară, se calculează cu relația:

În care: R=raza de curbură la centrul fundului și se calculează cu relația:

Unde: hi=f(D) [mm]

Calculul de verificare:

2.3 Funduri și capace sferice cu racordare (mâner de coș).

Muntean Ivan ,IEDM Page 8

R10002

4 250

spf c1

D0.1

4 21000

0.1 0.002 0.1

spfpc R

2 fa z pcc1 cr1

spf

0.4510002 187.5 1 0.45

2 0.6 [mm]

spf 3.801 spfSTAS 4

[mm]

RD2

4 hi R10002

4 250 R 1 103 [mm]

pc2 fa z spf c1

R spf c1

0.2hiD

0.5 0.22501000

0.5 0.2 0.25 0.5

pc 0.748 MPa] 0.45 0.478 MPa]pc2 187.5 1 4 2( )1000 4 2( )

Page 9: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Se obțin dintr-o calotă sferică de rază R,racordată la porțiunea toroidală de rază r,

racodată la rândul ei la porțuinea cilindrică de capăt.

Din calcule se obține grosimea minimă fundului sau capacului racordat, aceastea

funduri sunt mai puțin adânci și se realizează mai ușor decât cele elipsoidale.

Calculul de rezistență:

Se recomandă alegerea aceluiași material ca la corpul cilindric.

Grosimea de proiectare a fundului sau capacului , supus la presiune pe partea

interioară, se calculează cu relația:

Unde: Ks=factor de formă:

Calculul de verificare :

Muntean Ivan ,IEDM Page 9

H 0.266De H 0.266708 H 188.328 [mm] De 1008

R De R=1008 [mm]

r 0.15De r 0.151008 r 151.2 [mm]

spfpc D Ks

2 fa zc1 cr1

[mm]

spf

0.451000 2.34 187.5 1

2 0.6

spf 3.98 spfSTAS 4 [mm]

0.15HD

0.40 0.15268.1281000

0.40 0.15 0.268 0.40

Page 10: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

3.CONSTRUCȚIA ȘI CALCULUL ANSAMBLĂRILOR CU FLANȘE.

3.1 Generalități.

În toate industriile de proces ansamblarea demontabilă între componente ale

utilajelor,între utlilaje și conducte sau între tronsoane de conducere se efectuiază cu

ajutorul flanșelor.

Ansamblarea cu flanșe trebuie să asigure strângerea subansamblelor componente

ale flanșei și etanșietatea acestuia.Sub acțiunea forței de strângere este necesar ca

flanșa să reziste iar garnitura de etanșietate să nu fie distrusă.Etașientatea este

condiționată de precizia fabricării flanșelor și de calitatea garniturii.Strângerea garniturii

între flanșe este asigurată de șuruburi sau de prezoane.Asamblările cu flanșe sunt

standardizate, de aseamenea sunt standardizate dimensiunile principale de legătură ale

acestora.

Flanșe pentru recipiente:

Se utilizează flanșă plată pentru sudare cu forma PU cu suprafața plată cu umăr.

D= 1000 s =8 d1 =1120 d2 =1080 nxd=40x18

d4 =1018 b =50 c=1058 c1=1053 c2=1054 c3=1027 c4=1026

M=16 m=68.2 (kg/buc) p=4.0 MPa

Simbolul filetului șurubului M16

D=1000 mm d1g=764 d2g=718

Materialele.

Muntean Ivan ,IEDM Page 10

0.003spf c1

D 0.10

0.003

6 21000

0.10 0.003 0.004 0.10

spfSTAS 6 [mm]r 3 spf c1 r 0.1 D 0.1 1000 3 6 2( ) 100 12 [mm]

Page 11: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Materialele recomandate în conformitate cu prescripțiile din STAS 9801/1-76 sunt:

Pentru flanșă K 460 STAS 2883/3-88

Se alege marca oțelului OLC 25 AS

Rezistența la rupere la tracțiune R=440

Temperatura de încercare la 20 C=260 la 250 C=190

Pentru garnituri :marsit STAS 3498-87 sau echivalent cu marsitul, grosimea garniturii de

3 mm, STAS 9801/3-90

Se alege varianta garniturii C

Forma suprafeței de etanșare:plană cu umăr

Tipul flanșei :flanșe plate pentru sudare STAS 9801/4-90

3.2 Calculul de rezistență al ansamblărilor cu flanșe.

3.2.1Generalități:

Pentru calculul ansamblărilor cu flanșe există mai multe metode.Toate acestea sunt de

fapt metodele de verificare și nu de dimensionare propriu-zisă.

Vom folosi in proiectul nostru Metoda ASME (S.U.A) se bazeză pe un bogat material

experimental și permite determinarea separată a tensiunilor inelare, meridionale și

radicale.Calculate sunt în acest caz sunt ușurate de existența graficelor,pe baza cărora

de determină unii factori din relațile de calcul.Metoda este aplicabilă atât pentru

materialele cu elasticitate cât și pentru cele casante, deoarece, în final, starea tensiuni

din flanșă se compară cu o stare limită inferioară limitei de curgere.Deoarece această

metodă acoperă în întregime domeniul de dimensiuni care intersectează, în general în

Muntean Ivan ,IEDM Page 11

Page 12: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

construcția recipientelor sub presiune, a fost adoptată în mai multe țări printre care și

țara noastră.

În vederea calculelor conform metodei ASME, flanșele sunt îpărțite în trei grupe:flanșe

de tip liber,flanșe de tip integral,flanșe de tip opțional.

Verificarea șuruburilor de strângere a flanșelor.

Pentru calculul solicitărilor ce apar în ansamblările demontabile cu flanșe, în condițile de

prestrângere (montaj) cât și în condiții de regim, se consideră o ansamblare cu flanșe

de tip intergral.

Ele sunt flanșe (rigide) a căror construcție garantează solicitarea simultană și în

același măsură a virolei și a flanșei.În această categorie intră flanșele care fac corp

comun cu corpul aparatului,flanșele cu gât sudate cap la cap cu virola,flanșele plate cu

sudură adâncă.

3.2.2 Calculul forțelor ce acționează asupra ansamblărilor cu flanșe.

a.Forța de strângere inițială la montaj, Fg

La strângerea inițială a garniturii trebuie să se asigure deformarea elastoplastică a

acesteia.Elementul de etanșare (garnitura) prin deformare la montaj să anuleze

neregularitățile flanșelor astfel ca ân timpul funcționării, când strângerea acesteia

scade, să nu permită scurgerea fluidului din recipient.

Pentru calculul ariei garniturii Ag , lățimea eficace a garniturii b<B0<B se determină ân

funcție de valoarea lățimii de referință b0.Lățimea b depinde de lățimea de strângere a

garniturii B0,care este în funcție de forma și dimensiunile suprafeței de etanșare.

Muntean Ivan ,IEDM Page 12

Page 13: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

La calculul ariei Ag a garniturii nu se consinderă lățimea efectivă

B a garniturii, ci o așa numită lățime eficace a garniturii b , astfel încât:

Forța totală necesară pentru realizarea presiunii de strângere este dată de relația:

Unde: Agt=aria garniturii, [m2]

q =11 ,presiunea de strivire a garniturii ,[MPa]

b.forța de strângere a garniturii în exploatare, FG.

Această forță reprezintă forța de strângere remanentă totală care asigură etanșarea

asamblării în exploatare.

Unde: pe=presiunea de etanșare

m=2 ,raportul dintre presiunea de strângere a garniturii (etanșare) și

presiunea interioară (presiunea de calcul)

c.Forța totală de strângere a șuruburilor în exploatare Ft, se calculează cu relația:

Muntean Ivan ,IEDM Page 13

B0c d2g

2B0

1058 7182

B0 170[mm]

b0B02

b01702

b0 85[mm]

b 2.52 b0 b 2.52 85 b 23.233 [mm]

Ag D3 b Ag 3.141011.534 23.233 Ag 73793.044[mm]

D3 c 2 b D3 1058 2 23.233 D3 1011.534 [mm]

Fg Ag q

Fg 132827.479 11

Fg 132816.479 [N]

FG 2 D3 b pe

FG 2 3.14 1011.534 23.233 0.9

FG 132827.479 [N]

pe m pc pe 0.452

pe 0.9 [mPa]

Page 14: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Unde: F= forța de exploatare sau forța de desfacere rezultată din aplicarea presiunii

pe aria determinată de diametrul D3.

d.Forța de expoatare rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul

D,FD și se calculează cu relația:

e.Forța FT

3.2.3 Calculul ariei totale a secțiunilor șuruburilor necesare.

a.Asigurarea strângerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj).

b.Prevenirea pierderilor etanșeității ân timpul expoatării (ân regim de funcționare).

Muntean Ivan ,IEDM Page 14

Ft F FG [N]

Ft 361445.765 132827.479 Ft 494273.244 [N]

F

D32

4pc

[N] F

3.141011.53424

0.45 F 361445.765 [N]

FD

D 2

4pc

FD

3.14100024

0.45 FD 353250 [N]

FT F FD

FT 361445.765 353250

FT 8195.765 [N]

AgFg

fas20

[mm2 ]

Ag132816.479

113.043

Ag 1174.92 [mm2]

fas20 Rc

20

cssfas

20 2602.3

fas20 113.043 [MPa]

A0Ft

fast

F FG

fast

[mm2]

A0494273.244

48.17

A0 10261 [mm2]

fast Rc

t

css [MPa]fas

t Rct

css fas

t 110.792.3

fast 48.17fas MPa]

Page 15: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Aria necesară se calculează cu relația:

Aria totală efectivă a secțiunilor șuruburilor este:

Se consideră cî șuruburile sunt corespunzătoare dacă este îndeplinită condiția:

4218.08 1174.92

Unde: n=numărul șuruburilor de ansamblare

d1=diametrul interior al filetului șurubului,[mm]

3.3Verificarea garniturilor.

a.la montaj;

b.în exploatare.

3.4 Verificarea flanșelor.

Muntean Ivan ,IEDM Page 15

Anec max Aq A0

Anec nec 1174.9210261.018( )

Anec 1174.92[mm2]

Aef

3.1413.85324

28 Aef 4218.08 [mm2]Aef d1

2

4 *n [mm2]

Aef Anec

qefFg

D3 bqdistrugere

132816.4793.14742.064 7.969

3 11 7.15 16.5

qef.exF FG

D3 bqdistrugere

361445.765 132827.4793.14742.064 7.969

3 11;

26.619 33

qdistrugere kg q qdistrugere 3 11 qdistrugere 33

Page 16: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Calculul momentelor încovoietoare.

a. strângerea inițială

unde: Ps=forța de calcul din șurub [N]

aG=distanța radială dintre cercul de așezare a șuruburilor și cercul pe care este

reprezentată forța ,FG

b.pentru condițiile de exploatare, pentru flanșe de tip integral.

Determinarea momentului de calcul.

Momentul de calcul , Mc se determină cu relația:

Muntean Ivan ,IEDM Page 16

Ms aG Ps Ms 18.969380397.608 Ms 7215381.82 [Nmm]

Ps

Anec Aef

2fas

20

Ps1174.92 4218.08

2113.043

Ps 304820.45 [N]

aGd2 D3

2aG

1080 1011.5342

aG 34.233

M0 aD FD aG FG aT FT [Nmm]M0 36 353250 34.233132827.479 38.883494273.244

M0 36482909.635 [Nmm]

aD

d2 D

2

sp12

aD

1080 10002

82

aD 36 [mm]

aT

D3 D

4aG

aT

1011.534 10004

36 aT 38.883 [mm]

Mc max Mc1 Mc2 [Nmm]Mc 11644065.5 [Nmm]Mc max 7792612.37611644065.5( )

Mc2 M0 Mc2 11644065.53 [Nmm]

Mc1 Msfaf

t

fas20

Mc1 7215381.829187.5173.3

Mc1 7792612.376[Nmm]

Page 17: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

faf20 min

Rc20

cs1

R20

cs2

faf20 min 173.3191.6( ) faf

20 173.3

Calculul tensiunilor din flanșă.

a.Determinarea factorilor de formă ai flanșei:

- factorul liniar, L0

Unde: spo=sp1=s este grosimea de proiectare a gâtului flanșei la capătul dinspre

elementul de recipient.

-se detrmină factorul K:

Unde: D=diametrul nominal al recipientului

b.Determinarea coeficienților de corecție, se vor determina pentru flanșe de tip integral:

factorul de corecție KM pentru pasul șuruburilor se detrmină cu relația:

Se calculează factorii de corecție:

Muntean Ivan ,IEDM Page 17

faf20 min

2601.5

4602.4

faft min

Rct

cs1

Rt

cs2

faf

t min281.25

1.54602.4

faf

t min 187.5191.6( )

faft 187.5

L0 D spo

L0 1000 8

L0 89.443 [mm]

Kd1D

K11201000

K 1.12

KM d2

n 2d h( )KM

3.14108028 2 16 38( )

KM 1.315

K1KF h

L0K1

0.9089203889.443

K1 0.386

K2KV h3

U L0 spo3

K20.5501338314 89.443 82

K2 0.294

K31 K1

TK3

1 0.3861.80

K3 0.77

Page 18: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

c. Calculul tensiunilor din flanșe:

- în direcție meridională:

-în direcție radială:

-în direcție inelară:

Se verifică următoarele condiții impuse tensiunilor.Dacă aceste condiții sunt îndeplinite

se consideră că flanșa rezistă solicitărilor.

4.RACORDURI ȘI BOSAJE.

4.1 Elemente constructive.

Muntean Ivan ,IEDM Page 18

fA1 1.315 11644065.5

0.771000 82 fA 310.713 [MPa]fA

Kf KM Mc

K3 D sp12

fR

143

K1

KM Mc

K3 D h2 fR

143

0.386

1.315 11644065.5

1.2621000 382

fR 12.727 [MPa] fT

Y KM Mc

D h2Z fR

fT

11 1.315 11644065.53

10003825.8016.52

fT 46.104 [MPa]

fA 1.5 faft 230.66 1.5 187.5 230.66 281.25

fA fR

2faf

t230.66 16.52

2187.5 123.59 187.5

fR fT faft fT 46.104 46.104 187.5

fA fT

2faf

t230.66 46.104

2187.5 138.38 187.5

Page 19: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Recipientele se leagă de celelalte utilaje ale unei instalații prin intermediul racordurilor

(pentru umplere, golire, agenți de încălzire sau de răcire).Racordurile se prevăd pentru

aerisirea recipientului, precum și pentru montarea diferitelor armături.

Racordul de alimentare pentru substanțe puternic corosive este necesar să

depășească suprafața interioară a recipientului cu o anumită cotă.

Racordul de golire trebuie să permită golirea completă a recipientului.Pentru

recipientele verticale nu trebuie să depășească suprafața interioară a fundului.

Lungimea unui racord se alege ținînd seama de stratul de izolație termică (dacă este

cazul) și de necesitatea introducerii lesnicioase a șuruburilor și piulițelor de

strângere.Lungimea cea mai mică se obține cu ajutorul bosajelor, piese masive sudate

pe recipient.

În figură sa prezentant părțile componente ale unui racord.La sudarea racordurilor,

alegerea tipului îmbinării sudate depinde de grosimea elementelor asamblate, de faptul

dacă racordul este cu sau fără inel de compensare, dacă racordul este așezat pe

recipient sau este introdus în acesta.

4.2Alegerea racordurilor.

Țeava.

Se execută din oțeluri pentru țevi utilizate la temperaturi ridicate, având caracteristicile

următoare extrase din STAS 8184-87:

Marca oțelului:OLT 35K

Grosimea tablei:<16

Limita de curgere, MPa: 200 C=185 MPa

Rezistența la rupere MPa :=350-450 MPa

Flanșa

Muntean Ivan ,IEDM Page 19

Page 20: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Se recomandă utilizarea flanșelor plate executate din oțel forjat sau laminat, având

suprafața plană de etanșare.Flanșele se utilizează pentru sudare la capătul țevilor, în

scopul îmbinării elementelor de conductă, pentru diferite presiuni nominale.

Valorile sunt extrase din STAS 8012-84

Dn=25 mm

Țeavă: d=34 mm a=1mm

Flanșă: d1=100 mm d2=75mm nxd3=4x11 mm d4=34.5 mm b=12 mm

Suprafața de etanșare: e=2 mm c=60 mm

Șurub: filet M10

Masa, kg/buc=0.53

Dn=40mm

Țeavă: d=48 mm a=1mm

Flanșă: d1=130 mm d2=100mm nxd3=4x14 mm d4=48.5 mm b=14 mm

Suprafața de etanșare: e=3 mm c=80 mm

Șurub: filet M12

Masa, kg/buc=1.00

Garnituri de etanșare.

Muntean Ivan ,IEDM Page 20

Page 21: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Garniturile se utlizează din materiale nemetalice (materile pe bază de

azbest,cauciuc,teflon,fibre vegetale).Se recomandă utilizarea plăcilor de marsit STAS

3498-81. Se vor utiliza garnituri nemetalice pentru suprafețe de etanșare plane.

Dn=25 mm d1=35 mm d2=65 mm

Dn=40 mm d1=49 mm d2=88 mm

Flanșa oarbă.

Aceste flanșe se folosesc pentru obturarea conductelor.Ele oferă posibilitatea de

închidere temporară a unor circuite ale fluidului și se pot ține loc de găuri de vizitare

pentru recipiente cu diametre nominale relative mici.

În proiect vom folosi : forma A- flanșe oarbe plate pentru 10<Dn<500 și presiuni PN

6.....PN40 bari.Flanșele oarbe se execută din oțel forjat sau laminat.

Datele sunt extrase din STAS 7451-88

Dn=25 mm

Flanșa oarbă: d1=100 mm d2=75 mm nxd3=4x11 mm b=14 mm c5max=-------

Masa buc/kg: A=0.82 B=----

Simbol filet șurub=M12

Dn=40 mm

Flanșa oarbă: d1=130 mm d2=100 mm nxd3=4x14 mm b=14 mm c5max=-------

Masa buc/kg: A=1.39 B=----

Simbol filet șurub=M12

5.APARATE DE MĂSURĂ ȘI CONTROL.DISPOZITIVE DE SIGURANĂ.

Muntean Ivan ,IEDM Page 21

Page 22: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Funcționarea recipientelor sub formă de presiune la parametrii proiectați, conform

cerințelor procesului tehnologic, cât și necesitatea protecției mediului și factorului uman

presupun dotarea acestora cu diverse aparate de măsură și control și dispozitive de

siguranță.

5.1 Aparate de măsură și control.

5.1.1Manometre.

Manometrele se montează pe fiecare recipient prin intermediul unui robinet cu trei căi

de prevăzut cu flanșă.Presiunea de lucru maximă admisă se marchează pe cadranul

manometrului cu o linie roșie, sau pe carcasa manometrului se prevede un indicator

vopsit roșu.Manometrul se alege asrfel încât presiunea maximă de lucru să fie în

treimea mijlocie a scării gradate.Manometrele utilizate la recipente sub presiune trebuie

să fie cel puțin din clasa de precizie 2,5.

Conform STAS 3589/2-86 se va alege manometru cu element elastic cu carcasă

circulară și cu ramă de prindere frontală (fig. a).Manometrul trebuie să reprezinte o

vizibilitate bună când este montant pe recipient.

Forma și dimensiunile pieselor de racordare ale manometrului la recipient se aleg

conform (fig.b),și datele extrase din STAS 3589/2-86.

Muntean Ivan ,IEDM Page 22

Page 23: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Dimensiunea carcasei=100mm

Dimensiunea racord: d1=M20x1.5 mm d3=6mm l1=20 mm l2=4 mm

Presiunea măsurată =160 MPa

5.1.2Termocuple.

Termocuplurile sunt traductoare de temperatură care transformă variația de

temperatură a mediului a cărui temperatură se transformă în variație de tensiune

termoelectromotoare, care apoi prin racordare la un aparat indicator sau înregistrator

este tradusă în unități de temperatură.

Pentru alegerea corespunzătoare a unui traductor de temperatură trebuie să se țină

cont de următorii factori:domeniul de măsurare, inerția termică (constanta în timp),

Muntean Ivan ,IEDM Page 23

Page 24: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

starea corpului a cărui temperatură se măsoară, accesibilitatea punctului de măsurare,

agresivitatea mediului.

Codificarea termocuplului cuprinde un cod format dintr-o parte literară(TTC) și un grup

de 10 caractere numerice împărțite în 9 nivele fiecare nivel reprezentând o

caracteristică.Semnificația nivelelor este următoarea:

a.Tip termocuplu

Cod 1.normal

b.material termoelectrozi și număr termoelemente.

Cod 7

Material termoelectrod (+) fier

Material termoelectrod (-) constantan

Nr. Termoelemente 1

c.dimensiunile țevei de protecție

Cod 13

Diametru D=12 mm

Lg.nominală ,Ln=750 mm

d. materialul țevei de protecție

Cod 2 oțel carbon

e.domeniul de temperatură termoelement

Cod 1

Regim continuu 0....500 C

Regim intermitent 0.....550 C

Termoelement=1 mm

Muntean Ivan ,IEDM Page 24

Page 25: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Tipul termoelementului :fier-constantan

f.Dizpozitiv de fixare

Cod 2 flanșă fixă

g.Lungime de imersie, Li

Cod 9

Lungimea nominală: Ln=400mm

h.tip execuție

Cod 1 normală

i.tip protecție climatică

Cod 0 temperat(N)

După stabilirea nivelelor ,codul termocuplului va fi sub forma:

TTC-1.7.13.2.1.2.9.1.

5.2 Supape de siguranță.

5.2.1Alegerea supapei de siguranță.

Supapele de siguranță (STAS 11148-80) se recomandă pentru situații ân care

suprapresiunea crește lent.Supapele de siguranță parțială a recipientului în cazul

creșterii bruște a suprapresiunii.

Supapele de siguranță nu asigură întotdeauna etanșeitate deplină, îndeosebi datorită

corodării elementelor componente.Supapele se proiectează, execută și încearcă

conform prescripțiilor tehnice C 37-83 ISCIR.

Pentru proiect se va elege supapa de siguranță cu arc și ventil cu suprafață

plană.Fixarea pe recipient se va face cu flanșe.

Supapele cu arc STAS 11754-90

Muntean Ivan ,IEDM Page 25

Page 26: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Diametrul nominal , mm

Intrare DN1=20 mm ieșire DN2=32 mm

5.2.2Elemente de calcul.

1)Supape de siguranță cu arc.

Calculul constă, dimensionarea arcului elicoidal de compresiune , conform STAS

7067/1-87.

a)Alegerea materialului.

Materialele utilizate pentru funcționarea arcurilor s eadoptă în funcție de condițiile de

lucru și de tehnologia de fabricație.

Marca: OLC 65 A

Limita de curgere R0.2=780 MPa

Rezintența la rupere :sr =980MPa

Alungirea la rupere : 10%

Nivelul de solicitare : mediu

b)Dimensionarea arcului elicoidal de compresiune ,STAS 7067/1-87

- forța de deschidere a supapei la presiunea din recipient, Fn se determină cu relația:

Muntean Ivan ,IEDM Page 26

Fn Dn

2

4pi Fn

3.142024

0.3 Fn 94.2 [N]

Page 27: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Unde: Dn=diametrul nominal al supapei ,mm

pi =presiunea interioară din recipient ,MPa

-indicele arcului, i, se alege în funcție de modul de înfășurare i=10

-diametrul sârmei de arc, d, se determină cu relația:

Unde: K-coeficientul de formă al arcului

tat= tensiunea admisibilă la torsiune, MPa

-diametrul mediu al sârmei, Dm se determină cu relația:

-diametrul exterior al spirei:

-diamerul interior al spirei:

-pasul spirelor active în stare liberă, t, se determină din condiția.

-săgeata arcului,fn se determină cu relația:

Muntean Ivan ,IEDM Page 27

dSTAS 2.4 [mm]d8 K Fn i

atd

8 1.16 94.2 103.14490

d 2.384

K 11.610

K 1.16

at 0.5 r at 0.5 980 at 490 [MPa]

Dm i d Dm 10 2.4 Dm 24 [mm]

D Dm d D 24 2.4 D 26.4 [mm]

Di Dm d Di 24 2.4 Di 21.6 [mm]

Dm4

0.2 t23

Dm244

0.2 t23

24 t 11 [mm]

fn8 Dm

3 n

G d4Fn

fn8 243 6

780002.44Fn fn 24.154 [mm]

Page 28: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Unde: n=6....10 , numărul de spire active

G=(78000....80000)MPa,modul de elasticitate tranversal

-numărul total de spire:

-înâlțimea arcului la blocare:

-înălțimea arcului în stare liberă:

-săgeata arcului la blocare:

-unghiul de înclinare al spirei:

-constanta arcului:

-cursa ventilului:

-diametrul de așezare a ventilului:

Muntean Ivan ,IEDM Page 28

nt n nr nt 6 1.5 nt 7.5

Hb nt d Hb 7.5 2.4 Hb 18 [mm]

Ht t n nr 0.5 d Ht 11 6 1.5 0.5( ) 2.4 Ht 68.4 [mm]

fb Ht Hb fb 68.4 18 fb 50.4 [mm]

a0 8.30a0 arctgt

Dm a0 arctg

113.1424

cFnfn

c94.2424.154

c 3.922

Hv 0.1...0.5( ) Dn Hv 0.1 20 Hv 2 [mm]

D1Dn

2

4 HvD1

202

4 2 D1 50 [mm]

Page 29: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

c)verificarea arcului. Pentru ca arcul să reziste la solicitările la care este supus trebuie

îndeplinite condițiile:

d)alegerea flanșei de legaătură.

În funcție de Dn se alege presiunea interioară din recipient , p i , se aleg dimensiunile

flanșei.

Valorile sunt extrase din STAS 8012-84

Dn=20 mm pi=0.3 MPa

Țeavă: d=25 mm a=1mm

Flanșă: d1=90 mm d2=65mm nxd3=4x11 mm d4=25.5 mm b=10 mm

Suprafața de etanșare: e=2 mm c=50 mm

Șurub: filet M10

Masa, kg/buc=0.44

6.SUPORTURI PENTRU RECIPIENTE.

6.1 Suporturi pentru recipiente verticale.

6.1.1 Generalități.

Recipientele verticale se montează suspendate sau rezemate.Recepientele suspendate

se reazemă fie continuu pe un inel de rezemare, fie direct pe un număr determinat pe

suporturi laterale.În mod obișnuit d se utilizează 2...4 suporturi laterale STAS 5455-

82.Pentru aparate foarte mari se poate recurge și la 8 suporturi.

Muntean Ivan ,IEDM Page 29

ef at 483.539 490

ef8 K i

d2Fn ef

8 1.16 10

3.142.4294.24 ef 483.539 [MPa]

Page 30: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Suportul este caracterizat de greutatea pe care o poate prelua.În cazul în care

grosimea peretelui recipientului este relativ mică, pentru a evita pierderea locală a

stabilității corpului recipientului sau o stare de tensiuni nefavorabilă, între suport și

peretele recipientului se interpune o placă de întărire, de grosime egală cu grosime

peretelui pe care se aplică.Placa de întărire se execută din același material cu cel al

recipientului pe care se sudează.

6.1.2 Suporturi-picior.

Tipuri constructive.

Vom folosi pentru proiect:

II , suporturi din țeavă, sudate pe fundul elipsoidal al recipientului, utilizate la recipiente

cu diametrul nominal : Dn 600...Dn3200 mm

Materiale.

Suporturile-picior se execută din oțel carbon, oțel slab aliat sau oțel aliat, cu limita de

curgere de minim 220 N/mm2 în condiții de funcționare.

Se recomandă ca suporturile varianta A și placile intermediare ale suporturilor varianta

B să fie executate din același material ca și fundul sau mantaua recipientului pe care

se montează.

Muntean Ivan ,IEDM Page 30

Page 31: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Alegerea supoturilor-picior.

Alegerea tipului de suport se face în funcție de diametrul nominal al recipientului și de

sarcina maximă pe suport.

Pentru aceasta este necesar a cunoaște greutaea totală a recipientului, care se

determină cu relația:

Unde: Gc=greutatea constructivă, determinată de relația:

În care :Gcorp=greutatea corpului și se detrmină cu relația:

Unde :R=raza recipientului ,m

sp=grosimea corpului recipientului ,m

ρ=7800 kg/m3 densitatea materialului corpului recipientului

g=9,81 m/s2

H=înălțimea părții cilindrice a recipientului

Gflanșe=greutatea tuturor flanșelor ,N

Unde: mi=masa flanșei ,kg

Muntean Ivan ,IEDM Page 31

Gt Gc Glr Fs Fz Fv Fsupl [N]Gt 2446829.215 6042.96 752196.525 75219.65 245287.217 490574.435

Gt 4016150 [N] Gc Gcorp Gflanse Gfund Gcapac Gracord [N]

Gc 124879.809 2321923.406 39 39 10 Gc 2446829.215 [N]

Gcorp 2 R H sp g Gcorp 2 3.14 0.35 1.821 4 7800 Gcopr 124879.809 [N]

Gflanse mi g [N] Gflanse 39 39 10 6042.9639 9.81 Gflanse 2321923.406 [N]

Page 32: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Gfund=greutatea fundului recipientului, N

Gcapac=greutatea capacului, N

Gracord=greutatea lichidului din recipient,N

In care: Vl=volumul lichidului din recipient

ρl= 1100 kg/m3 , densitatea lichidului din recipient

-forța seismică:

-forța datorată zăpezii:

-forța datorată vântului:

-forțe suplimentare:

Diametrul nominal recipient Dn=700 mm

Sarcina maximă pe suport kN: varianta A=12 varianta B=20

sf min=4 r*=270 țeavă dxs=76x6 h=220 a=140

st=12 d1=26 c1=25 sp=4 masa kg/buc: A=3.10 B=3.35

Diametrul nominal al recipientului Dn=700 mm

Sarcina pe suport, kN =4 sf min=4

Muntean Ivan ,IEDM Page 32

Glr V1 1 g Glr 0.561100 9.81 Glr 6042.96 [N]V1 0.8 V V1 0.8 0.7 V1 0.56

Fs 3 Gc Glr Fs 3 2446829.215 6042.96( ) Fs 752196.525 [N]

Fz 0.3...0.5( ) Gc Glr Fz 0.3 2446829.215 6042.96( ) Fz 75219.65 [N]

Fv 0.1 Gc Glr Fv 0.1 2446829.215 6042.96( ) Fv 245287.217 [N]

Fsupl 0.2..0.3( ) Gc Glr Fsupl 0.2 2446829.215 6042.96( ) Fsupl 490574.435

Page 33: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Suport: a=90 s=6 h=210 c=6 a1=100 b=85 b1=120 st=10 c1=30 d=26

Masa pe suport : A=2.40

Placa deîntărire:m=130 k=200 c2=10

sp , masa plăcii , kg/buc

4=0.80 6=1.2 8=1.6 10=----- 12=----- 14=----- 16=----

7.DIMENSIONAREA DISPOZITIVULUI DE AMESTECARE.

7.1Alegerea mecanismului de acționare.

1 – motoreductor; 2 – suport; 3 – cuplaj elastic cu bolţuri; 4 – lagăr superior;5 – lagăr

inferior; 6 – dispozitiv de etanşare;

7 – bosaj; 8 – amestecător; 9 – arbore amestecător; 10 – capac recipient

Muntean Ivan ,IEDM Page 33

Page 34: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Acționarea amestecătoarelor mecanice rotative verticale se poate face prin:

-cuplarea direct motor electric- amestecător când se impun turații mari , ce corespund

gamei de 750;1000;1500 și 30000 rot/min.

-antrenarea cu ajutorul unui reducător în două trepte de tip conico-cilindric, cu arbore de

intrare în poziție orizontală și arborele de ieșire în poziție verticală.

-antrenarea cu ajutorul unui reducător melc- roată melcată sau a unui motoreductor.

- antrenarea cu ajutorul unei transmisii mecanice cu curele trapezoidale.

Se vor alege caracteristicele de bază ale motorreductor și dimensiunile de gabarit și

legătură:

Putere motor P=0.55 kw

Turație ieșire=6 rot/min

Randament total=0.61

Turație motor=750 rot/min

Raport de transmitere: tr.cil.=2.5 tr.melc=50 total=125

Simbol tip de bază=100

Tip bază dimensiuni=100

G1=132 G2=182 m=266 f=290 G3=114 h=155 H=337 Lmin/Lmax=635/670

s=15 d=45k6 l=82 T=48.5 b=14 g=11 B=300 a=224 n=8 masa netă,

kg=64,500

Muntean Ivan ,IEDM Page 34

Page 35: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

7.2Dimensionarea dispozitivului de rezemare a amestecătorului.7.2.1 Arborele amestecătorului.Dimensionarea arborelui.

Dimensionarea se face din condiția de rezistență la torsiune:

În care : M tc=momentul de calcul, N/mm

sat=tensiunea admisibilă la torsiune,MPa

unde:P=puterea motorreductorului, kw

n=turația la ieșirea din motorreductor, rot/min

Muntean Ivan ,IEDM Page 35

d5

3 16 Mtc

atd5

3 16 8786003.1440.5

d5 47.993 [mm]

Mtc 9550000Pn

Mtc 95500000.556

Mtc 878600 [Nmm]

at 0.6...0.65( ) at at 0.6 67.5 at 40.5 [MPa]

atRcc

at2704

at 67.5 [MPa]

Page 36: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Valoarea obținută pentru d5 care reprezintă cea mai mică valoare a diametrului pe toată

lungimea arborelui, cu această valoare se alege din tabel valorile pentru diametrul

niminal d (în dreptul cutiei de etanșare).

Diametrul arborelui în lagărul inferior, d=50 mm

d1=120 mm d2=85 mm d3=45 mm d4 filet=M45x1.5 d5=40 mm

d6=130 mm d7=105 mm d8=155 mm d9=140 mm d10=160mm

7.2.2 Alegerea sistemului de rezemare.

Rezemarea dispozitivului de acționare depinde de lungimea porțiunii de arbore din

recipient.În practică cea mai utilizată este dispunerea acționării pe capacul recipientului.

Funcționarea liniștită a unui dispozitiv de amestecare depinde în mare măsură de

construcția corectă a lagărelor arborelui amestecătorului.Distanța dintre lagăre, L, la

arborii în consolă trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura o săgeată mică la

capătul liber al acestora;în același timp însă distanța L este necesar să aibă o valoare

cât mai mică , pentru a nu mări înălțimea recipientului.

Dispozitivele de rezemare pentru amestecătoarele verticale, cuplate direct la motorul

electric, se execută în 8 mărimi STAS 10868-77 și au dimensiunile următoare:

Muntean Ivan ,IEDM Page 36

Page 37: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Diametrul arborelui în lagărul inferior: d=50 mm

h=49 mm h1=13 mm h2=27 mm h3=9 mm h4=60 mm h5=25 mm d11=330 mm

nxd12=12x18

Dimensiunile rulmenților radiali, oscilanți, cu role butoi pe două rânduri și ale rulmenților

radiali axiali cu role conice pe un rând, se reprezintă :

Rulmenți radiali-oscilanți, cu role butoi pe două rânduri:

Simbol rulment : 22210K

d=50 mm d1=110 mm B=40 mm sarcina radială C=153 N

Rulmenți radiali cu role conice pe un rând:

Simbolul rulmentului : 30210

d3=50 mm d2=90 mm T=21.75 mm sarcina radială C=65.5 N

Muntean Ivan ,IEDM Page 37

Page 38: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

7.2.3 Alegerea suportului.

Suportul este elementul constructiv al unui dispozitiv de amestecare ce asigură

montarea corectă a motoreductorului și a lagărelor argorelui.Prinderea de recipient se

face cu ajutorul unei flanșe prin intermediul căreia se fixează pe bosajul sudat 7 de

recipient.

Operatiile de montare și întreținere ale rulmenților, cuplajului și dispozitivul de atanșare

sunt posibile datorită unor ferestre dreptunghiulare decupate în corpul cilindric al

suportului.Suportul propriu-zis se poate executa în construcție sudată sau

turnată.Rigiditatea acestuia trebuie să fie amortizată cu rigiditatea dispozitivului de

amestecare și cu rigiditatea capacului recipientului.

Muntean Ivan ,IEDM Page 38

Page 39: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Din tabel se extrage dimensiunle executate în construcție sudată, în funcție de

diametrul arborelui în lagărul inferior.

d=50 mm L=225 mm L1=805 mm L2=300 mm L3=1430 mm D=120 mm

D1=270 mm

D2=308 mm D3=130 mm D4=330mm D5=370 mm D6=180 mm D7=215 mm D8=290

mm D9=273 l1=190 mm l2=100mm l3= 140mm l4=100 mm l5=150 mm l6=180mm

s=8 mm h=20 mm h1=12 mm d1=18mm r1=12 mm d2=12 mm n2=4 mm

Muntean Ivan ,IEDM Page 39

Page 40: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

7.2.4 Dimensionarea cutiei de etanșare.

Cele mai uzuale dispozitive de etanșare sunt:

-dispozitive de etanșare mobile cu contact, cu umplutură moale (presetupe)

-dispozitive de etanșare cu inele alunecătoare (sau etanșări frontale)

Dispozitivele de etanșare cu umplutură moale:

Aceste dispozitive se contruiesc în următoarele variante:

-fără răcire a suprafeței interioare a inelelor de etanșare

-cu răcire a suprafeței exterioare a inelelor d eetanșare

-fără răcire a corpului aratat in figură

Muntean Ivan ,IEDM Page 40

Page 41: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

d=50 mm D=70mm D1=94 mm D2=180 mm D3=145 mm D4=110 mm D5=145 mm

D6=180mm n=4mm d=M16 d=M16 s=10 mm h=20 mm H=110 mm H1=163mm

H2=235mm b=18 mm b1=18mm lungimea locaș garnitură, l=68 mm

Dimensionarea cutiei de etanșare.

-lățimea inelelor d eetanșare, b , se alege în funcție de diametrul arborelui în dreptul

cutiei de etanșare d și se calculează cu relația:

Atunci când este necesar, în stratul de umplutură moale se intercalează un inel pentru

ungere,având forma și dimensiunile după cim urmează:

d=50 mm d1=51 mm d2=60.5 mm D=70 mm n=4 mm

Materialul de etanșare trebuie să fie elastic, deformabil, să reziste la acțiunea mediului

etanșat, la parametri de regim(temperatură,presiune), să aibă un coeficient mic de

frecare cu arborele, să poată fi îmbibat cu lubrifiant pe care să-l păstreze un timp

îndelungat și să nu fie abraziv față de materialul arborelui.

Ca materiale pentru execuția inelelor de etanșare se utilizează :

cânepă, bumbac,iută,pâslâ,cauciuc.Inelele se execută din șnur de secțiune pătrată,

secționate înclinat față de rază, iar porțiunea secționată a două inele consecutive se

montează decalat.

-presiunea de etanșare a capacului, se calculează:

Muntean Ivan ,IEDM Page 41

pLpck

e

2 k l

s pL0.30.77

e

2 0.09 0.77 68

10 pL 0.997 [MPa]

Page 42: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

În care:pc=presiunea de calcul ,MPa

k=0.77 , coeficient al etanșării

μ=0.09 pentru azbest uscat , coeficeint de frecare între arbore și garnitură

l=lungimea cutiei de etanșare ,mm

s=lățimea umpluturii pe rază,mm

-verificarea prezoanelor,pentru ca prezoanele să reziste la solicitarea de tracțiune la

care sunt supuse trebuie îndeplinită condiția:

În care: b=1.3 factor ce ține cont de solicitarea suplimentară la torsiune

F0=forța care solicită un prezon

F=forța de precomprimare a garniturii

d2=diametrul prezonului

n=numărul d eprezoane

unde: D=diametrul locașului pentru

garnitură,mm

d=diametrul arborelui în dreptul cutiei de etanșare,mm

sat=tensiunea admisibilă la tracțiune, mm

Muntean Ivan ,IEDM Page 42

t4 F0

d22

at t4 1.3 469.587

3.14162at t 3.03 60

F0Fn

F01878.348

4 F0 469.587 [N]

F4

D2 d2 pL F3.144

702 502 0.997 F 1878.348 [N]

Page 43: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

Prezoanele se execută din OL 37 STAS 500/2-80 cu R0,2=240 MPa.

7.3Amestecătoare de tip cadru.

Acest amestecător s epoate folosi pentru dizolvări, preparări d esuspensii ușoare,

amestecuri de lichide cu vâscozități mici și medii.Pentru volume mari se recomandă

numai dacă vâscozitatea dinamică este mai mică de 0.1 MPa.Se foloseste cu/sau fără

șicane

D=700 mm da=500mm turația: n=32...80 rot/min

Viteza periferică max =2.1 m/s

da=(0.5...0.7)D da=350 mm

h2=(0.05...0.15)da h2=17.5 mm

h1=0.1D h1=70 mm

Muntean Ivan ,IEDM Page 43

atR0.2c

at2404

at 60 [MPa]

Page 44: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

h=(0.05...0.8)da h2=175 mm

s=(0.05...0.15)da s=17.5 mm

H=(1...1.5)D H=700 mm

7.4Alegerea și verificarea cuplajului.

7.4.1Alegerea cuplajului.

Legătura între motoreductor și arborele amestecătorului se realizează cu ajutorul unui

cuplaj cu bolțuri tip N, cu semicuple executate în variantă P.

Dacă momentul de torsiune pe care trebuie să-l transmită cuplajului este M tc , datorită

șocurilor care apar la pornire precum și a unei funcționări neuniforme, alegerea din

STAS 5982-79 a cuplajului se face luându-se în considerare un moment nominal, Mn.

Unde:cs=1.65, coeficient d eserviciu

Mărime cuplaj=7 Mn=1500 N/m semicuplă P d32...70 mm

Dimensiuni constructive

l2=64 mm l3=94 mm d=M8 D=212 mm D1=172 mm D2=130 mm s=4 mm n buc=16

mm

Muntean Ivan ,IEDM Page 44

Mn cs Mtc Mn 1.65878600 Mn 1449690 [Nmm]

Page 45: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

7.4.2 Verificarea cuplajului.

Bolțurile se verifică la:

-presiunea de contact, între manșoanele d ecauciuc și bolț:

Unde: Mn=momentul nominal,N/m

D1=diametrul de așezare a bolțurilor, mm

n=numărul de bolțuri

-încovoiere, în secțuinea de încastrare în semicuplă, pentru bolțuri executate din OLC

45 sau OLC 60.

8. MONTAREA ŞI EXPLOATAREA RECIPIENTELOR SUB PRESIUNE

8.1 Montarea, proba şi punerea în funcţiune a recipientelor sub presiune .

Executate în strictă conformitate cu instrucţiunile tehnice elaborate de întreprinderea constructoare, în baza prevederilor normelor ISCIR, lucrările de montare în instalaţie a recipientelor sub presiune se desfăşoară potrivit proiectelor de montaj care trebuie să precizeze : - amplasamentul recipientului în cadrul instalaţiei ; - sistemele de sprijinire şi fixare ; - echipamente anexe ;

Muntean Ivan ,IEDM Page 45

pF1

l3 l2 4

pas p1090

16 94 64( )4

3.14 1..3

p 2.89 [MPa]

pas 1....3( ) [MPa] F12 1500000

17216F1 1090 [N]F1

2 Mn

D1 n

i

32 F1l3 l2

2s

3ai

i

32 109094 64

24

3.14163 i 51.528 [MPa]

ai 90....100( ) [MPa] 51.528 90

Page 46: Recipient i

Recipiente și aparate tubulare

- sisteme de protecţie şi siguranţă. Recipientele stabile sub presiune se instalează astfel încât să se poată efectua, în bune condiţii, deservirea, curăţirea părţilor interioare şi exterioare, repararea şi verificarea lor ; toate recipientele sub presiune vor fi prevăzute cu placă de timbru, montată la loc vizibil . Recipientele sub presiune se prevăd, după caz, cu scări şi platforme care asigură buna deservire, repararea şi verificarea lor. Suprafeţele exterioare se protejează, încă de la montaj, contra coroziunii atmosferice sau a mediului în care acestea lucrează. Recipientele sub presiune se instalează astfel încât să nu fie posibilă răsturnarea lor. Montajul propriu-zis al recipientului constă în ridicarea, centrarea şi fixarea acestuia pe fundaţie. După efectuarea operaţiilor de control se face fixarea definitivă a recipientului, prin şuruburile de ancorare şi suporturile acestuia.

8.2 Tehnica securităţii muncii privind instalaţiile mecanice sub presiune.

La proiectarea instalaţiilor mecanice sub presiune se vor prevede dispozitivele de siguranţă şi aparatele de măsură şi control necesare, care să permită exploatarea acestorinstalaţii în condiţii de securitate a muncii. Materialele folosite pentru construirea şi repararea elementelor instalaţiilor mecanice sub presiune vor corespunde, în privinţa condiţiilor tehnice, regulilor pentru verificarea calităţii, marcării şi livrării, instrucţiunilor tehnice ale Inspecţiei pentru cazane, recipiente sub presiune şi instalaţii de ridicat, precum şi standardelor de stat în vigoare. Procesele tehnologice, inclusiv operaţiile de control ce trebuie respectate la construirea şi repararea instalaţiilor mecanice sub presiune, vor fi prevăzute în proiectele respective. Conductele îmbinate cu flanşe, prin care se transportă lichide sub presiune ce pot provoca arsuri, vor fi prevăzute cu manşoane de protecţie. Condiţiile de amplasare a instalaţiilor mecanice sub presiune vor ţine cont de condiţiile de prevenire a incendiilor. Proba de presiune la încercare, conform documentelor de execuţie, se va face după construire, reparare, periodic la scadenţe şi ori de câte ori condiţiile de securitate impun efectuarea acestei operaţii. Exploatarea instalaţiilor mecanice sub presiune se va face în conformitate cu instrucţiunile întocmite de beneficiar şi proiectant, cu respectarea normelor tehnice ISCIR.

Muntean Ivan ,IEDM Page 46