Постоянные нагрузки
Градирни с мк каркасом (1 слайд)
Градирни – это Устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями. В настоящее время градирни большой производительности применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов
История градирен берет свое начало в 1918 году — тогда профессор машиностроения Фредерик ван Итерсон построил первую в мире гиперболоидную башню. Она находилась в городе Херлен на юге Голландии. В том же году Итерсон запатентовал изобретение. И вот уже более 100 лет градирни используются на крупных предприятиях
Как это работает?
Промышленные гиганты потребляют огромное количество технической воды для охлаждения оборудования, вода при этом нагревается и затем снова охлаждается при помощи градирен. Таким образом, создается замкнутый цикл и экономится огромное количество воды. Часть, конечно, теряется — испаряется в процессе работы установки.
* Указать на слайд и обяснить
Мы с вами видим как раз этот пар, исходящий из огромных «труб». Поэтому как бы зловеще ни выглядели градирни со стороны, их работа совершенно не наносит ущерба экологии, а валит из них не «ядовитый дым», а обычный пар от горячей воды.
Виды градирен, бывают мокрые, бывают сухие, сначала рассмотрим сухой тип
Градирни сухого типа
Главным достоинством сухих градирен является отсутствие парообразования, из-за чего не меняется влагосодержание воздуха вблизи градирен.
Другим достоинством является герметичность системы, что позволяет охлаждать любые жидкости, в том числе и токсичные, при соблюдении соответствующих правил безопасности.
Единственным, но достаточно серьёзным недостатком является «привязка» температуры охлаждения к температуре сухого термометра: в стандартной сухой градирне невозможно охладить теплоноситель до температуры окружающего воздуха.
Мокрые – это все остальные и они делятся на закрытые и открытые
Рассмотрим закрытые градирни
Закрытые градирни
Закрытая (двухконтурная) градирня представляет собой промышленный охладитель с двумя контурами циркулирующей жидкости: циклом охлаждения и циклом орошения.
В стальном нержавеющем корпусе заключен трубчатый теплообменник из нержавеющей стали через который циркулирует нагретый в охлаждаемом оборудовании хладагент. Теплообменник охлаждается воздухом, нагнетаемым вентиляторами, а также водой второго контура, орошаемой на теплообменник.
Хладагент в контуре охлаждения не контактирует с окружающей средой, поэтому он не подвержен загрязнению и остается чистым долгое время. Это позволяет сохранить охлаждаемое оборудование чистым, тем самым снижая затраты на эксплуатацию и продлевая срок службы оборудования.
Рассмотрим открытые градирни
У них хладогент это и есть вода подающаяся из форсунок
Эжекционные градирни – это открытый охладитель воды испарительного типа, в котором вода и воздух движутся попутно (прямоток).
Расход воздуха через такой тип градирен обеспечивается за счет подхвата наружного воздуха (создание области пониженного давления) струей капель воды.
Состав такой теплообменной установки – это трубопровод и стальной корпус. По трубопроводу проходит вода, доведенная до мелких рассеянных капель. Водяной столб на большой скорости притягивает наружный воздух, а тот, перемешиваясь, остужает воду.
В таких градирнях давление при распылении жидкости около 4-7 бар. Это позволяет раздробить капли до очень мелких размеров - 1/5 мм, при этом обеспечивается высокая скорость перемещения – примерно 18 м/с. Эта мелкодисперсная вода смешивается с воздухом, что позволяет протекать нужному теплообмену.
Оросительные делятся на Башенные и Вентиляторные, рассмотрим башенные
Главная цель этих градирен – снижение температуры большого количества воды на незначительный перепад – 5-10 градусов, но без использования электроэнергии.
Классическим примером башенных градирен служат градирни на ТЭЦ и АЭС.
Принцип естественной тяги – основной при работе этих градирен.
Форма таких установок – усеченный конус. Состоят из из металла или железобетона.
Схема башенной градирни (14 слайд)
Вентиляторные градирни
Температура оборотной воды снижается за счет испарения её части и поверхностного теплообмена. Нагретый воздух и пар отводятся вентилятором, принудительно создающим поток воздуха.
Теплая водная масса, требующая охлаждения, рассекается на блоках оросителя в тонкую пленку и мелкие капли, имеющие развитую площадь поверхности.
Холодный воздух проходит через низ корпуса установки и потом устремляются наверх благодаря работе вентилятора.
Схема Вентиляторной градирни (16 слайд)
Расчет строительных конструкций производится на основные и особые сочетания нагрузок:
¡ основные сочетания нагрузок состоят из постоянных, длительных и кратковременных;
¡ особые сочетания нагрузок состоят из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых.
Постоянные нагрузки
¡ вес сооружения (вес несущих и ограждающих конструкций);
¡ вес и давление грунтов (насыпка и засыпка).
Длительные нагрузки
¡ от водораспределительной системы;
¡ от оросителей и веса водяной пленки;
¡ от водоуловителей;
¡ от веса вентилятора, электродвигателя, конфузора и диффузора;
¡ от пыли.
Кратковременные нагрузки
¡ вес людей, ремонтных материалов в зонах ремонта оборудования;
¡ снеговая нагрузка, принимаемая по СП 20.13330.2016 для климатических районов;
¡ от наледей;
¡ аэродинамическая.
Особые нагрузки
¡ сейсмические;
¡ от дебаланса ротора вентилятора;
¡ аварийная при отрыве лопасти у вентилятора.
* ДЕБАЛАНС (от де... и баланс) (дисбаланс) - неуравновешенность вращающихся частей машин (роторов, коленчатых валов, шкивов и т. п.).
Постоянная нагрузка
Вертикальная расчетная нагрузка на один погонный метр окружности на расстоянии z от верха башни равна:
где: – коэффициент перегрузки, равный 1,1;
– масса 1 м2 обшивки,
;
– масса каркаса на 1 м2 поверхности,
;
– масса конструкции площадки на 1 метр окружности,
;
Нагрузка по мере увеличения высоты z будет возрастать.
Для нахождения нагрузки, действующей на стойку, необходимо выделить грузовую дугу .
Таким образом, на центрально-сжатую стойку будет действовать нагрузка:
Ветровая нагрузка (7-9 слайд)
Нормативное значение основной ветровой нагрузки w, кПа, по п. 11.1.2 [СП 20.13330.2016]:
где: нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки, кПа;
нормативное значение пульсационной составляющей основной ветровой нагрузки, кПа.
Нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки , кПа, определяем по п. 11.1.3 [СП 20.13330.2016]:
,
где – нормативное значение ветрового давления, кПа, п. 11.1.4 [СП 20.13330.2016];
– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, п. 11.1.5 и 11.1.6 [СП 20.13330.2016];
– аэродинамический коэффициент, п. 11.1.7 [СП 20.13330.2016].
Ветровой район по карте СП 20.13330.2016, следовательно, по т. 11.1 [СП 20.13330.2016]
Эквивалентная высота для башенных сооружений . Значения
для нормируемых высот приведены в приложении Б.
Значение определим по формуле:
где и
параметры, определяемые по т. 11.3 [СП 20.13330.2016] в зависимости от типа местности.
Аэродинамический коэффициент:
где зависит от относительного удлинения элемента
.
зависит от параметра
в т. В.10 [СП 20.13330.2016],
приведены на рисунке В.16 [СП 20.13330.2016] для различных чисел Рейнольдса.
Число Рейнольдса:
где диаметр сооружения, м;
коэффициент перегрузки,
учитываемый в расчете скоростной напор,Па,
кинематическая вязкость воздуха,
.
Тогда по т. В.5 [СП 20.13330.2016] методом интерполяции определяем
Нормативное значение пульсационной составляющей основной ветровой :
,
где нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки, кПа;
коэффициент пульсации давления ветра, т. 11.4 [СП 20.13330.2016];
коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, по п. 11.1.11 [СП 20.13330.2016]
Значение определим по формуле:
где и
параметры, определяемые по т. 11.3 [СП 20.13330.2016] в зависимости от типа местности
Таким образом, получим нормативное значение пульсационной составляющей основной ветровой нагрузки.
Приведем ветровые нагрузки к линейным, кН/м:
где коэффициент надежности по нагрузке, т. 7.1 [СП 20.13330.2016],
для зданий высотой более 250 м коэффициент надежности по ответственности следует принимать не менее 1,2 по п. 10.1 [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. ].
Снеговая нагрузка
Согласно п. 10.1 СП 20.13330.2011 нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле:
где - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов;
- термический коэффициент;
- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие;
- нормативное значение веса снегового покрова на 1
горизонтальной поверхности земли
Расчетное значение снеговой нагрузки:
где =1,4– коэффициент надежности по нагрузке.
Нагрузка на покрытие от снеговых «мешков» у диффузора по схемам приложения Б14 для участков покрытий, примыкающих к возвышающимся над кровлей вентиляционным шахтам и другим надстройкам.