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.