Chłodnie kominowe CHŁODNIE KOMINOWE

Transkrypt

1 Chłodnie kominowe CHŁODNIE KOMINOWE 1. WSTĘP KLASYFIKACJA I WYBÓR TYPU CHŁODNI OBCIĄŻENIA CHŁODNI KOMINOWYCH SŁUPY SKOŚNE FUNDAMENT PIERŚCIENIOWY... 7 KONSTRUKCJA... 8

2 1. WSTĘP Zakłady przemysłowe takie jak: elektrownie, huty szkła, zakłady metalurgiczne, rafinerie, zakłady azotowe itp. potrzebują dużej ilości wody do chłodzenia agregatów i urządzeń. O ile nie ulega ona zanieczyszczeniu może brać udział w procesie technologicznym wielokrotnie, krążąc w zamkniętym obiegu technologicznym (rys. 1.). Rys. 1. Schemat układu wymiennik ciepła chłodnia kominowa 1 wymiennik ciepła (np. kondensator), 2 chłodnia, 3 pompa wody obiegowej, 4 rurociąg wody dodatkowej 2

3 Ponieważ woda chłodząc urządzenie produkcyjne nagrzewa się, to konieczne jest obniżenie jej temperatury przed ponownym użyciem. W tym celu stosuje się specjalne urządzenia chłodnicze, tzw. chłodnie kominowe. Zasada działania chłodni polega na odparowywaniu i nasycaniu powietrza przepływającego kominem wywiewnym parą wodną. Na wysokości komina para schładza się, skrapla i spływa na zraszalnik ociekowy a z niego do zbiornika umieszczonego w dnie chłodni. Ze zbiornika do produkcji. Woda z produkcji dostaje się do koryta głównego a z niego do koryt rozdzielczych z których jest odparowywana. Komin wywiewny chłodni opiera się na konstrukcji ażurowej składającej się z szeregu słupów rozstawionych na obwodzie jego podstawy. Może on mieć różne kształty (rys. 2 6). Poprzez przestrzeń pomiędzy słupami napływa do komina powietrze i wskutek naturalnego, bądź wymuszonego ciągu przepływa do wylotu. W chłodniach żelbetowych słupy są zazwyczaj skośne i stanowią ciągły układ zastrzałowy usytuowany wzdłuż dolnego obwodu powłoki. Słupy są zakotwione w fundamencie będącym przeważnie żelbetową, pierścieniową ławą fundamentową. Z fundamentu wypuszczona jest na zewnątrz płyta wspornikowa (tzw. taca), która ma na celu zapobieżenie rozpryskiwaniu się wody poza zbiornik. 3

4 2. KLASYFIKACJA I WYBÓR TYPU CHŁODNI W zależności od efektu chłodzenia, rodzaju obiegu chłodzącego i warunków lokalizacji stosuje się chłodnie różnego rodzaju, typu i konstrukcji. Zasadnicze części chłodni to: urządzenie rozprowadzające wodę, zraszalnik, zbiornik wody ochłodzonej, komin (w przypadku chłodni kominowej), wentylator wraz z napędem (w przypadku chłodni wentylatorowych), eliminator (oddzielacz) kropelek wody. Typ chłodni należy wybrać w oparciu o analizę techniczno ekonomiczną. Chłodnie kominowe wymagają większych nakładów inwestycyjnych i dłuższego czasu budowy niż chłodnie wentylatorowe. Schemat urządzeń rys. 6a. Rys. 6a Schemat urządzeń żelbetowej chłodni hiperboloidalnej: 1 urządzenia rozprowadzające wodę, 2 zraszalnik, 3 powłoka, 4 słupy skośne, 5 fundament pierścieniowy, 6 zbiornik, 7 dopływ wody, 8 odpływ wody, 9 drabina włazowa na koronę powłoki. 4

5 Chłodnie wentylatorowe zajmują mniej miejsca niż chłodnie kominowe, posiadają dodatkowe urządzenia mechaniczne (wentylatory napędzane energią elektryczną). Obecnie buduje się już tylko takie chłodnie. Wzrost gabarytów chłodni zróżnicował ich kształty. Jednak w budowie chłodni kominowych prawie powszechnie stosuje się hiperboloidalny lub stożkowy kształt kominów (chłodnie średniej i dużej wydajności) z uwagi na aspekty ekonomiczne i architektoniczne. Chłodnie żelbetowe walcowe buduje się o małych gabarytach. Obecnie do budowy chłodni mają zastosowanie również tworzywa sztuczne. 3. OBCIĄŻENIA CHŁODNI KOMINOWYCH Na chłodnię kominową działają obciążenia pochodzące od: 1. ciężaru własnego konstrukcji, 2. parcia i ssania wiatru, 3. wpływów termicznych będących wynikiem różnicy temperatur na zewnątrz i wewnątrz komina wywiewnego, 5. SŁUPY SKOŚNE Słupy skośne podpierające dolny brzeg powłoki obciążone są siłami południkowymi P i poziomymi H. 5

6 Rys. 10. Siły te wyznacza się ze wzorów: P = N c ϕ b H = S b Wartość siły osiowej w słupie wyznacza się z wzoru: N S = P 2sin ± α H 2cos α Oprócz tego słupy podlegają zginaniu momentami M t, które powstają wskutek różnicy odkształceń termicznych fundamentu i powłoki. Zakładając, że w stosunku do sztywności słupów fundament i powłoka są bardzo sztywne, można rozpatrywać słupy jako obustronnie utwierdzone. Założenie to upraszcza obliczenia, ale daje wyniki wystarczająco dokładne. Momenty zginające na obu końcach słupa można wyznaczyć ze wzoru: M gdzie: t 15 C różnica temperatur, L S rzeczywista długość słupa, t 6 EJ α = L t S t r r 2 średnia arytmetyczna promieni dolnej krawędzi powłoki i górnej ściany fundamentowej (zbiornika). 2 6

7 6. FUNDAMENT PIERŚCIENIOWY Ścisłe obliczenia fundamentu pierścieniowego, jako pierścienia na podłożu sprężystym stanowi skomplikowane zagadnienie teorii sprężystości. W praktyce posługujemy się więc rozwiązaniami uproszczonymi. Jednym z nich jest myślowe rozwinięcie fundamentu w belkę długą, spoczywającą na półprzestrzeni sprężystej, obciążoną siłami od słupów. Rys. 11. Poza obciążeniami od sił południkowych uwzględnia się oddziaływanie poziome: L s rzeczywista długość słupa 4M t H t =. LS 7

8 KONSTRUKCJA Górna część powłoki o wysokości 3 4 m z uwagi na to, że pracuje wraz z galerią jako górny pierścień usztywniający, wymaga zwiększonego zbrojenia, zwłaszcza południkowego. Dolna część powłoki ma pogrubioną ściankę i stanowi pierścień podporowy, pracujący w przybliżeniu jako zakrzywiona w planie belka-ściana oparta na słupach skośnych. Sama powłoka na wysokości około 10 m od dolnej krawędzi wymaga zwiększonego zbrojenia południkowego dla przejęcia występujących w powłoce momentów zginających, wynikających z zaburzeń brzegowych. Stosuje się przeważnie pręty φ mm co 20 cm. W dolnym pierścieniu poza zbrojeniem południkowym i równoleżnikowym należy stosować dodatkowe strzemiona przejmujące zaburzenia brzegowe. Stanowią one dla zbrojenia południkowego dobre przejście do pracy w belce ścianie. Rys.8. Zbrojenie pierścienia dolnego 8

9 Rys.9. Zbrojenie słupów Słupy skośne mają najczęściej przekrój poprzeczny ośmiokątny lub kołowy, a rzadziej prostokątny lub kwadratowy. Grubość słupów jest na ogół taka sama jak grubość powłoki powyżej dolnego pierścienia podporowego. Zbrojenie słupów powinno być wprowadzone zarówno w ścianki powłoki jak i w fundament bez ostrych odgięć. 9