Racorduri. guri de vizitare, armaturi

RACORDURI. GURI DE VIZITARE, ARMATURI

Recipientele sub presiune sint prevazute cu elemente care le leaga de celelalte utilaje aflate in fluxul tehnologic. Aceste elemente pot fi: ra­corduri, bosaje sau mufe. Ele se executa, in general, din acelasi material ca virola, capacul sau fundul de care se sudeaza.

Racorduri

Racordurile sint alcatuite dintr-o teava care la un capat se sudeaza pe recipient si la celalalt capat de o flansa de legatura plata sau cu git, in functie de parametrii de lucru(fig1.36.). Din punctul de vedre al im­binarii tevii racordului cu elementul de recipient se intilnesc mai multe forme constructive de imbinari: racorduri introduse in mantaua recipien­tului, racorduri asezate pe manta, racorduri inclinate . Ale­gerea detaliului de imbinare, precum si a cusaturii sudate, depinde de conditiile de lucru pentru care a fost proiectat recipientul. in cazul in care recipientul lucreaza in conditii de coroziune se recomanda utilizarea racordurilor la care teava patrunde in recipient. Aceasta constructie im­piedica prelingerea lichidului corosiv pe corp sau pe capac.-Daca grosi­mea recipientului este redusa (~ 0,003 m), orificiile se pot bordura la cald si de acest guler se sudeaza teava racordului.

La alegerea racordurilor trebuie sa se rezolve mai multe probleme: determinarea diametrului stutului (tevii) tinind seama de debitul de fluid care trece prin racord si de viteza fluidului; lungimea tevilor, aleasa in asa fel incit acestea sa poata fi sudate pe recipient si in acelasi timp sa se poata stririge usor suruburile flanselor; compensarea orificiilor, pro­blema mai dificil de rezolvat.

Indiferent de forma pe care o au orificiile practicate in elementele de constructie ale recipientelor, ele sint niste concentratori de eforturi uni­tare. Valorile maxime ale coeficientului de concentrare (raportul dintre efortul unitar maxim in dreptul orificiului si efortul unitar membrana) se intilnesc la marginea orificiului, pentru ca ele sa scada cu departarea de orificiu (fig. 1.37)- pentru un orificiu circular practicat intr-un ci­lindru si intr-o sfera supuse presiunii interioare). Concentrarea de efor­turi unitare creste in cazul in care corpul cilindric are abateri mari de la

Fig 1.36. Racorduri: a- cu flansa plata; b- cu flansa cu gat; 1- flansa plata; 2- flansa cu gat; 3- teava

Fig 1.37 Coeficientul de concentrare a eforturilor unitare

circularitate, de asemenea, si la ner.egularitati ale conturului orificiului. Figura 1.38 prezinta variatia coeficientului de concentrare a eforturilor unitare a_K pentru diferite' ovalitati u la cilindrii de raport D"Js (O_m - diametru mediu, s - grosime) dat. De aceea se recomanda ca muchiile interioare ale capatului tevii sa fie rotunjite, iar orificiul in care se sudeaza teava racordului sa fie de asemenea, prelucrat.

Concentrarea eforturilor unitare in jurul orificiilor poate fi atenuata, nu inlaturata complet, in doua moduri: prin compensare generala, care consta in repartizarea grosimii de compensare pe intreaga suprafata a in­velisului, sau prin compensare locala, adica distribuirea locala in jurul orificiilor a grosimii de compensare. Prima sqlutie se poate folosi pentru funduri si capace, dar ea este scumpa prin consumul suplimentar de ma­terial, in ceea ce priveste intarirea locala, ea .trebuie sa respecte urma­toarele cerinte: sa se prevada metal de adaos suficient pentru a com­pensa slabirea datorita orificiului; adaosul trebuie aplicat in asa fel incit tabloul liniilor de forta sa fie readus, pe cit este posibil la forma initiala (neperturbata); materialul de adaos trebuie sa fie asezat adiacent deschi­derii, insa astfel dispus incit sa nu introduca concentrari de eforturi uni­tare suplimentare.

Compensarea locala a orificiilor se poate realiza prin inele de intarire, aplicate la interior, exterior, sau pe ambele parti, prin ingrosarea peretelui racordului sau prin bordurarea marginilor orificiului din recipient spre exterior. Realizarea constructiei cu inele de intarire nu se face la intimplare. Astfel, inelele de intarire se vor realiza dimtr-o bucata, cel mult din doul bucati, vor fi bine ajustate pe elementul de recipient si se vor suda de acesta la montarea racordului. De asemenea, inelele de compen­sare nu se amplaseaza peste imbinarile sudate ale corpului recipientului, iar fiecare inel trebuie prevazut cel putin cu o gura de control filetata (max. M 10), pentru verificarea etanseitatii imbinarii sudate dintre racord si manta. La compensarea prin ingrosarea racordului, diametrul interior al acestuia trebuie sa fie egal cu al orificiului. De asemenea, trebuie sa
se asigure o trecere lina de la portiunea ingrosata la grosimea normala a racordului .

Fig 1.38Variatia lui ak in functie de ovalitatea u[%]

Pe corpul capacul sau fundul recipientului se vor prevedea racorduri pentru alimentare, golire, racord de aerisire, racorduri pentru guri de vizitare, vizoare, pentru aparate de masura a temperaturi! si presiunii, pentru dispozitive de siguranta.

In cazul in care recipientul sub presiune cuprinde mai multe com­partimente, fiecare dintre ele va avea prevazut un racord pentru aerisire si scurgere. Uneori, racordurile pentru aerisire pot fi inlocuite cu o gaura filetata astupata cu un dop de aerisire. Pentru recipientele care contin substante letale nu se vor folosi imbinari cu filet la racorduri (filetul nu asigura o etansare perfecta si aceste substante scapa in mediul incon­jurator) Racordul pentru golirea recipientului va fi astfel realizat incit teava nu va depasi suprafata interioara a fundului pentru a putea per­mite scurgerea lichidului.

Guri de verificare

Gurile de verificare se monteaza pe recipiente sau pe compartimente ale acestora cu scopul examinarii vizuale, curatire sau spalare a spatiului interior, precum si pentru montarea unor dispozitive interioare. Se poate renunta la gurile de verificare in cazul in care recipientul are dimensiuni mici, capac demontabil, sau racorduri, functionale care sa asigure o exa­minare interioara usoara, precum si in cazul in care recipientul contine fluide necorosive sau care nu produc depuneri. 'Normele in vigoare [1-2] prevad urmatoarele tipuri si dimensiuni de guri de verificare:

- guri de examinare vizuala-vizoare (fig. 1.39);

-guri de mina, pentru introducerea miinii operatorului cu o lampa;

-guri de cap, pentru introducerea simultana a capului si a unui brat cu o lampa;

- guri de vizitare, care permit intrarea si iesirea unui om;

Fig 1.39.Fereastra de observatie: 1- corp; 2- capac; 3- sticla; 4,5- garnitura; 6-prezon; 7- piulita; 8- surub.

varianta a varianta b

Fig1.40. Gura de vizitare rotunda, cu capac plan fix: 1- racord; 2- flansa; 3- capac; 4-garnitura; 5,6- surub, piulita ; 7- maner.

b

a

c

Fig 1.41 . Gura de vizitare cu capac plan rabqatabil: a- vedere; b- balama; c- bolt; 1- racord; 2-flansa; 3- garnitura; 4- capac; 5 ,6- surub, piulita; 7- balama; 8- splint; 9- saiba; 10-maner; 11- bolt.

-guri de salvare, ce permit intrarea si iesirea unui om cu echipamentul de protectie si cu trusa de scule.

INCALZIREA S| RACIREA RECIPIENTELOR

Temperatura este factorul care influenteaza constantele fizice ale sub­stantelor, vitezele reactiilor, echilibrele chimice, precum si echilibrele dintre fazele unui sistem, in interiorul aparaturii chimice. incalzirea apa­ratelor, in majoritatea cazurilor se face cu un agent purtator de caldura,care preia energia termica de la o sursa de energie chimica (combusti­bil), hidraulica (centrale hidro-electrice), mecanica (pompa de caldura) si o transporta la locul.de utilizare. Sursa primara de energie se gaseste fie in imediata apropiere a aparatului care se incalzeste (putind fi inclusauneori chiar in aparat) sau la distante mari.

Incalzirea se poate face direct-sau indirect, dupa cum exista sau nu un perete despartitor intre agentul purtator de caldura si materialul care trebuie incalzit. incalzirea directa are avantajul unui contact mai bun intre material si purtatorul de caldura, ceea ce inseamna un randament superior sau un timp mai scurt de incalzire, dar de multe ori nu poate fi folosita din cauza impurificarii cu agentul de transmitere a caldurii.'Incalzirea si racirea rationala a aparatelor, in care se include in pri­mul rind economia de combustibil, reprezinta una dintre principalele probleme ale proiectarii utilajelor industriei chimice.

Incalzirea cu agent termic gazos

Acest tip de incalzire se prezinta sub doua forme principale:

incalzirea cu gaze, cand agentu termic nu-si schimba starea fizica (este vorba de incalzirea cu. gaze de ardere sau cu aer cald);

incalzirea cu vapori (saturati),cand agentul isi schimba starea fi­zica (cedeaza caldura latenta).

Datorita caldurii specifice mici a gazelor sau agentului gazos, coeficien­tul de transfer termic este redus. Alt dezavantaj il prezinta faptul ca, cedind caldura sensibila, temperatura lor scade continuu in timpul in­calzirii.

Incalzirea cu gaze de ardere este cel mai obisnuit mod de incalzire cu gaze. Temperatura inalta a gazelor de ardere compenseaza in parte, dezavantajele agentilor gazosi, dar introduce alte dificultati: supraincal­ziri locale, imposibilitatea reglarii si mentinerii temperaturilor cerute in utilajul respectiv. Randamentul termic este scazut, deoarece temperatura gazelor evacuate este superioara materialului incalzit

Incalzirea cu aer cald se aplica in cazurile in care este necesara us­carea, aerul cald avind dublul rol de a furniza -caldura necesara. vaporizarii apei din material si de a transporta vapbrii rezultati.

Incalzirea cu vapori este cel mai raspmdit procedeu-de-incalzire^ de­oarece asigura un coeficient de transfer termic foarte mare, temperatura constanta a agentului termic in timpul cedarii _ caldurii si evita supra­incalzirile locale datorita diferentei relativ mici intre temperatura agen­tului termic si temperatura mediului incalzit.

Incalzirea cu vapori de apa este modul obisnuit de incalzire in in­dustria chimica. Vaporii de apa, pe linga avantajele~expuse mai sus pre­zinta si alte avantaje: viscozitate acceptabila, cost redus, nu sint infla­mabili si nici toxici.- Cu toate aceste avantaje, utilizarea vaporilor de apa ca agent termic este limitata la temperaturi de 200°C, ca urmare a dependentei dintre temperatura si presiunea acestora.

Principalele forme prin care se realizeaza incalzirea cu vapori de apa sint: incalzirea directa, incalzirea cu serpentina interioara sau exterioara, mantale de incalzire, fascicule de tevi. In cazul incalzirii directe, vaporii de apa sint introdusi direct in mediul incalzit printr-o teava perforata. Conditia care se impune este aceea ca vaporii de apa sau condensatul rezultat sa nu degradeze sau sa dilueze prea mult mediul incalzit.

Incalzirea cu serpentina interioara are avantajul aducerii caldurii la locul dorit, cum ar fi, de exemplu, zona de agitare maxima. In cazul ser­pentinelor, aria de transfer termic este mare, iar teava de diametru mic permite utilizarea unor presiuni inalte, deci si realizarea unor tempera­turi ridicate. Serpentinele sunt dezavantajoase in cazul in care se lucreaza cu paste sau rezulta precipitate. Serpentina interioara se executa din teava trasa, fara sudura, in cele mai dese cazuri, curbata elicoidal sau spiral {fig. 1.42, a), sau din portiuni 'paralele imbinate prin coturi (fig. 1.42, b). in primul caz, distanta intre axele a doua imbinari sudate circulare, va fi de cel putin 4 m, iar lungimea tevii terminale de

Fig 1.42 Serpentine interioare.

0,5 m. Daca curbarea pevii in spirala se executa la cald, teava fiind
umpluta cu nisip, se poate reduce distanta dintre imbinarile sudate, circu­
lare, in al doilea caz,'se'admite o imbinare sudata circulara, cel mult
doua, pe fiecare portiune rectilinie, situate la cel putin 0,2 m de locul
inceperii curburii .

Serpentinele interioare se fixeaza in recipient pe suporturi speciale si se fixeaza de acestea cu bride de prindere, astfel incit sa poata fi de­montate si scoase la nevoie. La iesirea tevii serpentinei prin capacul, corpul sau fundul recipientului se prevad etansari simple, piesele ne-f iind in miscare relativa.

Mantalele de incalzirea frecvent utilizate pentru incalzirea recipiente­lor, prezinta avantajul, in comparatie cu serpentinele, ca lasa liber spa­tiul din interiorul recipientului, in acelasi timp, mantalele de incalzire prezinta si dezavantaje, cum ar fi consumul mare de material si limitarea ariei de. transfer de caldura la aria-peretelui recipientului.

Mantalele de incalzire se pot realiza in. doua variante: fixe si demontabile.' Pentru mantalele'fixe este caracteristica racorda­rea la 45° a acesteia cu corpul cilindric si degajarea la 90° cu bordurarea mantalei, la partea inferioara, pentru amplasarea racordului de fund.(fig 1.43)

Fig 1.43. Racordarea mantalei de incalzire a- la 45°; b-la 90

Alte tipuri constructive de imbinari ale mantalei de incalzire cu corpul recipientului sunt prezentate in fig 1.44.

Fig1.44 Tipuri de imbinari manta de incalzire-recipient.

Mantaua de incalzire, indiferent de tipul adoptat, trebuie prevazuta cu supapa de siguranta in cazul agentilor termici sub presiune si cu racord de aerisire pentru a asigura evacuarea gazelor din spatiul de in­calzire. Uneori se foloseste un simplu dop de aerisire, amplasat la par­tea superioara a mantalei, alteori este necesar sa se monteze b oala de condens, ce ofera posibilitatea evacuarii periodice a gazelor care se acu­muleaza in zona racordului de scurgere a condensului.

La recipiente de diametre mici si temperaturi de pina la 200°C, solutia incalzirii cu abur care trece prin.manta de incalzire este 6 solutie econo­mica. Pentru diametre mari si temperaturi ridicate, din conditia ,de veri­ficare la 'stabilitate, rezulta de obicei grosimi mari ale peretelui .reci­pientului, in acest caz se adopta alte constructii: manta de incal­zire cu antretoaze tubulare sau mantaua de incalzire cu puncte de intarire.

Fig1.45. incalzirea cu agenti termici

in stare lichida

Avantajul principal al incalzirii cu agenti termici lichizi rezulta din volumul specific redus si din caldura specifica mare. Ca agenti termici in stare lichida se enumera:

apa calda, pina la 80°C la presiune atmosferica si peste aceasta tem­peratura la presiuni ridicate;

uleiuri minerale, pina la temperaturi de aproximativ 30CTC (tem­peratura este limitata de sensibilitatea termica a uleiului);

substante organice, pentru temperaturi intre 200 si 400°C, cum ar fi difenilul si difenileterul, glicerina, siliconii;

saruri topite, pentru temperaturi intre 400 si 550°C; se recomanda amestecuri eutectice de azotiti si azotati, ca de exemplu: 45°/o azotit de sodiu si 55°/o azotat de potasiu sau amestecul format din 40% azotit de sodiu, 7% azotat de sodiu si 53% azotat de potasiu;

metale topite, amestecuri de plumb 87«/o si de antimoniu 13%, care
se folosesc foarterar.

Caracteristicile acestor substante si amestecuri de substante sint date in literatura de specialitate.

Incalzirea cu agenti termici lichizi se utilizeaza pentru temperaturi in­ferioare punctului de fierbere la presiune atmosferica. in cazul in care se lucreaza la temperaturi apropiate de punctul de fierbere, cind pier­derea de lichid prin evaporare este mare, trebuie sa se foloseasca bai in­chise sau recipiente cu manta prevazute cu refrigerent de reflux pentru condensarea vaporilor. Astfel, daca se utilizeaza amestecul diferiil-dife-nileter lichid, la temperaturi intre 200 si 250°C, instalatia trebuie pre­vazuta cu refrigerent. in afara de aceasta trebuie sa se ia o serie de ma­suri constructive, tinind seama de toxicitatea agentului. La fel si pentru cazul in care se utilizeaza saruri topite. Acestea prezinta pericol de ex­plozie in cazul in care in amestecul topit ar patrunde substante organice.