Η Επιταγή Σεισμικού Σχεδιασμού
Μια υδρομεταλλουργική μονάδα σε μια σεισμικά ενεργή περιοχή-Σεισμική ζώνη 4 ανά UBC ή ASCE 7-εγκαθιστά εναλλάκτες θερμότητας PTFE σε δεξαμενές έκπλυσης. Οι εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να παραμείνουν δομικά άθικτοι κατά τη διάρκεια και μετά από έναν σεισμό βάσης σχεδιασμού-. Μια αστοχία του πλαισίου στήριξης που ρίχνει ένα θερμαινόμενο με ατμό πηνίο σε μια δεξαμενή διαβρωτικού διαλύματος ενώ το εργοστάσιο ανταποκρίνεται σε ζημιές από σεισμό δημιουργεί έναν κίνδυνο σύνθετης σύνθεσης.
Τα τυπικά πλαίσια στήριξης εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι σχεδιασμένα για στατικά φορτία-αυτό-βάρος, θερμική διαστολή και κανονικές δυνάμεις ανάδευσης. Ο σεισμικός σχεδιασμός προσθέτει δυναμικά οριζόντια και κατακόρυφα φορτία που μπορούν να υπερβούν τα στατικά φορτία κατά συντελεστή 3-5. Το πλαίσιο στήριξης πρέπει να αντιστέκεται σε αυτά τα φορτία, διατηρώντας παράλληλα επαρκή ευελιξία για να δέχεται την υψηλή θερμική διαστολή των σωλήνων PTFE χωρίς να τους περιορίζει υπερβολικά.
Ο σεισμικός σχεδιασμός του πλαισίου στήριξης διέπεται από τις ίδιες αρχές με οποιοδήποτε μη δομικό στοιχείο σε μια σεισμική εφαρμογή: το πλαίσιο πρέπει να μεταφέρει αδρανειακά φορτία από τη μάζα του εναλλάκτη στη δομή του κτιρίου μέσω μιας καθορισμένης διαδρομής φορτίου και αυτό πρέπει να το κάνει χωρίς εύθραυστη αστοχία ή απώλεια του ορίου πίεσης του εναλλάκτη.
Υπολογισμός Σεισμικού Φορτίου
Η σεισμική δύναμη σχεδιασμού στον εναλλάκτη θερμότητας υπολογίζεται σύμφωνα με τον ισχύοντα οικοδομικό κώδικα (ASCE 7, Ευρωκώδικας 8 ή ισοδύναμο). Η οριζόντια σεισμική δύναμη Fp είναι:
Fp=(0,4 × ap × SDS × Wp) / (Rp / Ip)
Όπου ap είναι ο συντελεστής ενίσχυσης εξαρτήματος (συνήθως 2,5 για άκαμπτα εξαρτήματα), SDS είναι η φασματική επιτάχυνση σχεδιασμού σε μικρές περιόδους, Wp είναι το λειτουργικό βάρος του εξαρτήματος, Rp είναι ο συντελεστής τροποποίησης απόκρισης εξαρτήματος και Ip είναι ο παράγοντας σημασίας.
Για έναν εναλλάκτη θερμότητας PTFE βάρους 50 kg (λειτουργεί, συμπεριλαμβανομένου του ατμού και του συμπυκνώματος που περιέχεται) σε μια ζώνη υψηλής-σεισμικής ενέργειας με SDS=1.5g, ap=2.5, Rp=2.5, Ip=1.5, η σεισμική δύναμη σχεδιασμού είναι περίπου 1,5 × Wp ισοδύναμο {{7}. Αυτή η δύναμη εφαρμόζεται στο κέντρο μάζας του εναλλάκτη, δημιουργώντας ροπές ανατροπής και δυνάμεις διάτμησης στις συνδέσεις στήριξης.
| Παράμετρος Σεισμικού Σχεδιασμού | Παράδειγμα Value for Design | Πηγή/Υπολογισμός |
|---|---|---|
| Βάρος λειτουργίας εξαρτήματος (Wp) | 50 kg (490 N) | Εναλλάκτης θερμότητας +-σωλήνες γεμάτοι νερό |
| Φασματική επιτάχυνση μικρής-περιόδου (SDS) | 1.5g | Ανάλυση σεισμικής επικινδυνότητας συγκεκριμένης τοποθεσίας- |
| Συντελεστής ενίσχυσης εξαρτήματος (ap) | 2.5 | ASCE 7 Πίνακας 13.6-1 (άκαμπτο εξάρτημα) |
| Συντελεστής τροποποίησης απόκρισης εξαρτήματος (Rp) | 2.5 | ASCE 7 Πίνακας 13.6-1 (συγκολλημένος χαλύβδινος σκελετός) |
| Συντελεστής σημασίας (IP) | 1.5 | Βασικές εγκαταστάσεις (περιέχει επικίνδυνες χημικές ουσίες) |
| Σχεδιασμός οριζόντιας σεισμικής δύναμης (Fp) | 735 N (75 κιλά ισοδύναμο) | Τύπος Fp ανά ASCE 7 Ενότητα 13.3 |
| Σχεδιασμός κάθετης σεισμικής δύναμης | ±0,2 × SDS × Wp=±147 N | ASCE 7 Ενότητα 13.3 |
| Αριθμός σημείων αγκύρωσης πλαισίου στήριξης | 4 (ελάχιστο) | Κατανέμει το σεισμικό φορτίο στη δομή της δεξαμενής |
| Τύπος άγκυρας | Μέσω-βιδωμένο με παξιμάδια κλειδώματος. χωρίς αγκύρια επέκτασης | Οι αγκυρώσεις διαστολής είναι αναξιόπιστες υπό κυκλικό σεισμικό φορτίο |
| Υλικό άγκυρας | Ανοξείδωτο ατσάλι 316 με μονωτικά μανίκια από PTFE | Αντοχή στη διάβρωση; γαλβανική μόνωση από πλαίσιο PTFE |
Η ευελιξία-ισοζύγιο σεισμικής αντοχής
Οι σωλήνες PTFE διαστέλλονται κατά προσέγγιση 12-15 mm ανά μέτρο μήκους όταν θερμαίνονται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος στους 140 βαθμούς. Το πλαίσιο στήριξης πρέπει να επιτρέπει αυτή τη διαστολή ελεύθερα στη διαμήκη κατεύθυνση για να αποτραπεί ο λυγισμός του σωλήνα. Αυτό απαιτεί συρόμενες συνδέσεις ή εύκαμπτα στοιχεία στο πλαίσιο που επιτρέπουν τη θερμική κίνηση.
Ο σεισμικός σχεδιασμός προτιμά συνήθως άκαμπτες συνδέσεις που μεταφέρουν φορτία απευθείας. Μια άκαμπτη σύνδεση που αποτρέπει τη θερμική διαστολή λύνει τη διαδρομή του σεισμικού φορτίου αλλά δημιουργεί πρόβλημα θερμικής καταπόνησης. Μια συρόμενη σύνδεση που εξυπηρετεί τη θερμική διαστολή αφήνει τον εναλλάκτη ασυγκράτητο υπό σεισμικά φορτία.
Η λύση είναι ένα-σύστημα συγκράτησης πολλαπλών κατευθύνσεων. Το πλαίσιο στήριξης είναι αγκυρωμένο στο ένα άκρο (το σταθερό σημείο) με άκαμπτες συνδέσεις που μεταφέρουν σεισμικά φορτία προς όλες τις κατευθύνσεις. Το αντίθετο άκρο (το σημείο ολίσθησης) χρησιμοποιεί συνδέσεις με σχισμή που επιτρέπουν τη διαμήκη θερμική διαστολή ενώ παρέχουν εγκάρσια και κατακόρυφη συγκράτηση για σεισμικά φορτία. Η συρόμενη σύνδεση ενσωματώνει ένα επίθεμα ρουλεμάν PTFE χαμηλής-τριβής που επιτρέπει την ομαλή θερμική κίνηση ενώ οι οπές των μπουλονιών με σχισμή εμπλέκονται κατά τη σεισμική μετατόπιση, παρέχοντας πλευρική συγκράτηση μετά την ανάληψη ενός μικρού αρχικού κενού.
The Anchor Embedment in Tank Structure
Οι άγκυρες του πλαισίου στήριξης πρέπει να μεταφέρουν σεισμικά φορτία στη δομή της δεξαμενής χωρίς να τραβήξουν προς τα έξω ή να σπάσουν το υλικό της δεξαμενής. Για τις χαλύβδινες δεξαμενές, μέσω-βιδωμένων συνδέσεων με πλάκες στήριξης κατανέμεται το φορτίο αγκύρωσης σε μεγαλύτερη περιοχή. Για δεξαμενές από σκυρόδεμα, χρησιμοποιούνται-χυτευμένοι-βίδες αγκύρωσης ή τοποθετημένες{5}}εποξειδικές άγκυρες (κατάλληλες για σεισμική υπηρεσία ανά ACI 355.2).
Ο σχεδιασμός αγκύρωσης περιλαμβάνει συντελεστή ασφάλειας 4 στην τελική ικανότητα έλξης για να ληφθεί υπόψη η κυκλική υποβάθμιση της χωρητικότητας αγκύρωσης υπό επαναλαμβανόμενη σεισμική φόρτιση. Η απόσταση και η απόσταση των άκρων αγκύρωσης πληρούν τα ελάχιστα όρια του κώδικα για την αποφυγή αστοχίας διάρρηξης σκυροδέματος.
Περίληψη
Τα πλαίσια στήριξης εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε σεισμικές ζώνες έχουν σχεδιαστεί για οριζόντιες σεισμικές δυνάμεις 3-5 φορές το στατικό αυτό- βάρος, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα συγκράτησης πολλαπλών-κατευθύνσεων που παρέχει μια άκαμπτη διαδρομή φορτίου στο ένα άκρο και μια συρόμενη σύνδεση που δέχεται θερμική διαστολή στο άλλο. Η ενσωμάτωση αγκύρωσης στη δομή της δεξαμενής χρησιμοποιεί-βιδωμένες ή σεισμικά κατάλληλες συνδέσεις μετά την εγκατάσταση με συντελεστή ασφάλειας 4 στην τελική χωρητικότητα.
Ο σεισμικός σχεδιασμός διασφαλίζει ότι ο εναλλάκτης παραμένει δομικά άθικτος και το όριο πίεσης ατμού διατηρείται κατά τη διάρκεια και μετά από έναν σεισμό βάσης σχεδιασμού-, αποτρέποντας την απελευθέρωση επικίνδυνου υλικού κατά τη διάρκεια ενός ήδη κρίσιμου συμβάντος.
Η μηχανική υποστήριξη για το σχεδιασμό πλαισίου στήριξης σεισμικού εναλλάκτη θερμότητας PTFE είναι διαθέσιμη με την υποβολή των-συγκεκριμένων σεισμικών παραμέτρων, των λεπτομερειών κατασκευής της δεξαμενής, των διαστάσεων και του βάρους του εναλλάκτη και της ισχύουσας έκδοσης κώδικα κτιρίου.
