МДК0201 Теплотехническое оборудование. Занятие №37.
Конструкции холодильных машин и трубчатых печей.
Листовые конструкции аппаратов, ёмкостей и тепловых агрегатов.
Резервуары — это емкости для хранения жидкостей. И них могут возникать избыточное давление (в следствии испарения жидкости или при наполнении) и вакуум (при выпуске жидкости или быстром охлаждении ее). При повышении давления излишек паров выходит в атмосферу через предохранительные (или «дыхательные») клапаны, что ведет к потерям. Выбор типа резервуара определяется главным образом свойствами хранимой жидкости.
Подземные резервуары обычно сооружают железобетонными со стальной облицовкой или без нее. Наибольшее распространение имеют наземные вертикальные цилиндрические резервуары с плоским днищем. Крышу обычно делают из сварных щитов, опирающихся на корпус резервуара и на центральную стойку. Основанием служит песчаная подушка, покрытая слоем битума для предохранения днища от коррозии.
В резервуарах низкого давления (избыточное давление до 2 кПа) хранят масла, керосин, газолин. Но при хранении в них бензина потери достигают 5% в год, поэтому бензин, спирт, сырую нефть хранят в резервуарах повышенного давления (при 20—50 кПа). Самый простой — вертикальный цилиндрический резервуар, стенки которого заанкерены в кольцевой железобетонный фундамент, чтобы край плоского днища не поднялся имеете со стенкой под действием избыточного давления. Устраивают также выпуклое днище, применяют каплевидные резервуары с плавающей крышей и понтоном.
Сжиженные газы хранят в горизонтальных цилиндрических и шаровых резервуарах под давлением 250— 1800 кПа.
Недостатком шаровых и каплевидных резервуаров является невозможность использовать способ рулонирования.
Газгольдеры — емкости для хранения и смешивания газов. Различают газгольдеры переменного объема (или низкого давления — до 4 кПа) — мокрые и сухие и газгольдеры постоянного объема (или высокого давления — до 250—2000 кПа).
Достоинства сухих газгольдеров по сравнению с мокрыми: а) отсутствует резервуар, не нужен подогрев воды в зимнее время; б) хранимый газ не увлажняется; в) расход металла на 1 м3 газа меньше примерно в 2 раза. Но мокрые газгольдеры безопаснее в эксплуатации, а поэтому широко распространены.
Газгольдеры — крупные сооружения. Сухой газгольдер вместимостью 100 тыс. м3 имеет диаметр около 45 м и высоту 71,5 м. Вместимость самых больших в мире газгольдеров: сухого 566 гыс. м3, мокрого 425 тыс. м3.
Газгольдеры высокого давления — это стальные герметические сосуды, имеющие форму шара или цилиндра. Цилиндрические газгольдеры имеют диаметр 3,25 м, вместимость от 50 до 270 м3. Перевозят их по железной дороге в готовом виде или двумя отправочными марками. Из-за большого давления газа днища их делают сферическими или эллипсовидными. Габаритные цилиндрические газгольдеры на газгольдерной станции устанавливают группами («батареями») в горизонтальном или вертикальном положении. Шаровые газгольдеры проектируют негабаритными, применение их дает экономию металла до 30%, но трудоемкость монтажа резко возрастает.
Наибольший в мире шаровой газгольдер имеет вместимость 87 тыс. м3 и диаметр 55 мм. Он рассчитан на давление 1700 кПа и эксплуатационную температуру 235° С.
В газгольдерах высокого давления при малых габаритах сосудов можно хранить большое количество газа, так как фактический объем хранимого газа кратен его давлению в атмосферах (1 атм). Так, в постоянный по объему газгольдер вместимостью 100 м3 при давлении в 10 атм (1 МПа) можно вместить 1000 м3 газа. Поэтому эти газгольдеры по удельному расходу металла являются самыми экономичными.
Бункера — саморазгружающиеся хранилища сыпучих материалов. Они представляют собой коробку, в нижней части которой есть воронка Различают жесткие (пирамидальные или с плоскими стенками), гибкие (висячие или параболические) и круглые (конические и цилиндро-конические) бункера.
Жесткий бункер состоит из плоской обшивки, ребер жесткости и бункерных балок. Листовую обшивку приближенно можно рассчитать как балку, защемленную на опорах, которыми являются ребра жесткости.
Гибкий бункер состоит из листовой параболической висячей оболочки, подвешенной к нижним поясам двух продольных бункерных балок, двух поперечных балок-распорок и двух плоских торцевых стенок. Оболочку рассчитывают только на растяжение- Плоские торцевые стенки работают на изгиб (аналогично стенкам жестких бункеров) и поэтому подкрепляются горизонтальными ребрами жесткости.
Круглые бункера состоят из верхней цилиндрической и нижней конической оболочек, работающих почти исключительно на растяжение. Круглый бункер с высокой цилиндрической частью называется силосом.
Жесткие бункера применяют преимущественно при небольших вместимостях, когда толщина обшивки определяется не расчетом, а принимается минимальной по конструктивным соображениям (6 мм). Но встречаются и большие бункера, когда ячейки вместимостью до 200 м3 (и даже 500 м3) располагаются в два-три ряда. Достоинство жестких бункеров — простота изготовления, а недостаток— большой расход стали.
Гибкие бункера используют при больших вместимостях и тяжелом сыпучем материале. При большой длине их делят диафрагмами на ячейки.
Круглые бункера обычно устраивают одиночными, они рациональны при средних объемах хранимых материалов.
Силосы применяют при очень больших объемах хранимых материалов и ограниченной площади. Особенностью силосом является систематическое возникновение динамических ударов, вызванных обрушением естественных сводов, возникающих в сыпучем материале при опорожнении силоса (в бункерах это явление проявляется в меньшей мере). Угол наклона стенки воронки к горизонту обычно принимают 45—60е. Он обязательно должен быть больше угла естественного откоса хранимого сыпучего материала. При сползании заполнителя стенки воронки интенсивно истираются. Поэтому часто применяют предохранительную футеровку — стальную, чугунную, железобетонную, деревянную или из клинкерного кирпича на ребро.
Газгольдер – это цилиндрическая емкость из металла, оснащенная специальным оборудованием и предназначенная для закачивания, подачи и непосредственно хранения газа (обычно – смесь углекислого газа, пропана и бутана) в сжиженном виде. Агрегат может монтироваться наземным и подземным способом, последний – более распространен.
Компактное газохранилище устанавливают для того, чтобы решить проблему теплоснабжения в местах, где по различным причинам не работает центральная газификация. Газгольдер должен быть оборудован в строгом соответствии с правилами безопасности. Стоимость газового топлива не высока, а его эффективность превышает аналогичный показатель у мазута и угля. Для обеспечения работы котла необходимо провести коммуникации от газгольдера к дому.