Universitatea Petrol-Gaze din Ploieşti, Facultatea: Tehnologia Petrolului şi Petrochimie, Specializarea:Tehnologii Avansate în Prelucrarea Petrolului

PROIECT

TUNURI DE RǍCIRE

Coordonator proiect: Student:Şef. lucrări dr.ing. Negoita Loredana Purice Marian-Emil GRUPA 31203 - MASTER

PLOIEŞTI2016

1

CUPRINSNo table of contents entries found.

1.TURNURI DE RǍCIRE

1. GENERALITATI

1.1. Definitie si rolTurnurile de racire sunt constructii speciale caracteristice, destinate racirii

cu circuit inchis a apei din schimbatoarele de caldura. Realizarea acestora a

devenit necesara odata cu cresterea necesitatilor de apa rece, ce nu au mai

putut fi asigurate de sursele naturale fara sa fi condus la poluare termica.

Turnurile de raciere pot fi cu tiraj natural sau cu tiraj fortat. La cele cu tiraj

natural, circulatia aerului este determinata de diferenta intre greutatea aerului

exterior rece si cea a aerului din turn, incalzit, de multe ori mai umed decat aerul

exterior. La cele cu regim de functionare umed, apa calda cedeaza prin contact

direct cu aerul, racindu-se prin evaporare, prin convectie si prin radiatie.

Sistemul de racire din interiorul turnului consta intr-un procedeu de

stropire a apei sau prelingere a ei sub forma unor pelicule subtiri pe panouri din

lemn, azbociment sau materiale polimerice. Reducerea pierderilor de apa se

obtine utilizandu-se sistemul de functionare in regim uscat, la care racirea se

produce in convectori asezati in jurul turnului de tiraj.

La turnurile de racire cu tiraj fortat circulatia aerului se asigura prin

ventilatoare de absorbtie sau de refulare. Instalatiile de racire sunt identice

turnurilor cu tiraj natural. Deoarece turnurile cu tiraj fortat au consumuri de

energie mari si performante de racire mai scazute, s-au impus cu preponderenta

turnurile de racire cu tiraj natural si cu regim de functionare uscat.

Dimensiunile principale ale turnurilor de racire se obtin din calcule termice.

2

1.2. ClasificariTurnurile de racire pot fi clasificate pe baza urmatoarelor criterii:

dupa sistemul de tiraj:

o cu tiraj natural;

o cu tiraj fortat;

dupa materialul din structura:

o din beton armat monolit;

o din beton armat prefabricat;

dupa forma:

o cilindrice;

o cilindrice cu nervuri;

o cilindrice cu evazare inferioara;

o hiperboloizi de rotatie;

o tronconice.

3

Turn de racire hiperbolic

1 – bazin de colectare a apei racite; 2 – fundatie; 3 – peretele turnului; 4 – stalp

Turn de racire hiperbolic. Sectiuni orizontale:5 – grinda secundara; 6 – grinda principala; 7 – placa azbociment; 8 – stalp;

9 – perete despartitor

4

Turn de racire hiperbolic. Sectiune verticala prin instalatia de racire:1 – bazin de colactare a apei racite; 2 – fundatie; 3 – peretele turnului; 4 –stalp;

5 – grinda secundara; 6 – ginda principala; 7 – placa azbociment; 8 – stalp; 10 – tub azbociment;

11 – jgheab principal de distributie; 12 – conducta de aductiune

1.3. Elemente componenteTurnurile de racire sunt alcatuite din urmatoarele parti principale:

bazinul de apa;

instalatia de racire a apei;

scheletul de sustinere a cosului (instalatie de racire + goluri admisie

aer);

cosul de tiraj.

5

Schema de functionare a turnurilor de racirea – cu tiraj natural; b – cu tiraj fortat;

1 – turn; 2 – instalatie de racire; 3 – bazin de colectare a apei racite; 4 - ventilator

2. ASPECTE TEHNICE SI CONSTRUCTIVEAceste constructii se caracterizeaza prin inaltimea mare in raport cu

dimensiunile sectiunii transversale.

2.1. BAZINUL DE APA

Bazinul de apa este rezervorul in care se inmagazineaza apa dupa ce a

trecut prin instalatia de racire. Din bazin, apa racita este recirculata prin conducte

alimentate de la partea inferioara a rezervorului. Bazinul are in plan forma

circulara sau poligonala. Dimensiunile in plan ale bazinului sunt determinate de

suprafata de colectare a apei, care depinde de instalatia de racire. Bazinele se

executa ingropate partial sau pe toata inaltimea.

Pentru a evita intreruperea functionarii turnului pe durata lucrarilor de

intretinere sau reparatii, bazinele sunt prevazute de regula cu pereti despartitori

care asigura functionarea independenta a unei parti din turnul de racire.

Asigurarea izolarii peretilor si asigurarea deplasarii independente intre rezervor si

turn se realizeaza cu materiale hidrofuge intre peretele bazinului si inelul de

sustinere a cosului. Uneori inelul de sustinere a cosului indeplineste si rolul de

perete lateral al rezervorului (teren de fundare cu tasari reduse).6

La turnurile de forma cilindrica, realizarea bazinelor independente de

structura sunt dificil de obtinut.

Pozitionarea bazinului in raport cu turnul de racire1 – inelul de fundatie al conului turnului; 2 – scheletul de sustinere al turnului, prevazut cu

goluri de admisie a aerului; 3 – peretele turnului; 4 – bazinul de apa; 5 - argila

2.2. SCHELETUL DE SUSTINERE AL COSULUI

Cosul turnului reazema pe inelul de fundatie prin intermediul unui schelet

prevazut cu goluri necesare admisiei aerului in turn. Deasupra golurilor de

admisie se realizeaza inelul superior al scheletului de sustinere. Acesta

reprezinta elementul de rezistenta prin care peretele cosului reazema pe

scheletul de sustinere si care adaposteste instalatia de racire a apei. Din motive

tehnologice zona turnului care cuprinde golurile pentru admisia aerului si

instalatia de racire se evazeaza in raport cu cosul propriu zis. Acest fapt creeaza

dificultati la alcatuirea structurilor de rezistenta ale turnurilor cilindrice si avantaje

turnurilor hiperbolice.

Asigurarea unor goluri de admisie a aerului cat mai mari se obtine prin

alcatuirea scheletului de sustinere a cosului turnului sub forma de grinzi

Vierendel sau sub forma de grinzi cu zabrele cu diagonale simple sau

incrucisate.

Inelul inferior are la baza o fundatie necesara preluarii greutatii proprii a

cosului si actiunii vantului. Aceasta fundatie se realizeaza orizontala sau

inclinata, iar inelul inferior impreuna cu talpa fundatiei se alcatuiesc ca o grinda

inelara continua, pe care reazema montantii sau diagonalele scheletului cu goluri

ce sustin cosul. Inelul superior leaga elementele scheletului cu goluri si face corp

comun cu peretele cosului.

7

2.3. COSUL TURNULUI

Cosurile turnurilor de racire se realizeaza din beton armat turnat monolit

sau din elemente prefabricate monolitizate prin executarea unor imbinari umede

sau asamblate prin precomprimare.

Forma geometrica a cosurilor turnurilor de racire poate fi cilindrica,

tronconica, prismatica, troncopiramidala sau hiperboloid de rotatie.

COSURI DIN BETON ARMAT MONOLIT

Aceste cosuri se pot realiza de forma cilindrica, tronconica sau hiperboloid

de rotatie.

Cosurile cilindrice au avantajul ca pot fi realizate cu cofraje glisante.

Dezavantajul turnurilor cu cos cilindric apare din necesitatea evazarii zonei

inferioare a turnului, in care sunt dispuse golurile pentru admisia aerului. Initial, la

primele cosuri cilindrice din beton armat, trecerea de la sectiunea cosului propriu-

zis la sectiunea turnului care adaposteste instalatia de racire, s-a realizat prin

intermediul unei cupole semisferice. In acest caz aceasta cupola este prevazuta

la partea inferioara cu un inel solicitat la compresiune pe care reazema peretii

cilindrici ai cosului propriu-zis, instalatia de racire a apei fiind construita sub

aceeasi cupola.

Cosul de forma cilindrica poate rezema si pe constructia inferioara a

turnului, realizata prismatica sau cilindrica, prin intermediul unui inel conic sau

direct pe teren prin intermediul unor stalpi care se sprijina pe radier sau pe

fundatii proprii strabatand radierul.

Cosul propriu-zis se executa cu grosime constanta, determinata de

utilizarea cofrajelor glisante. Pentru a se obtine un aspect architectural mai

placut, peretii cosului pot fi prevazuti cu nervuri ce pot avea aport si ca elemente

de rezistenta, grosimea placii in acest caz putand fi redusa. Aceasta solutie este

mai dificila din punct de vedere al executarii lucrarilor. Peretii cosurilor cilindrice

se armeaza cu o retea dubla pozitionata spre interior si spre exterior, in vederea

imbunatatirii comportarii la fisurare a peretilor solicitati defavorabil de efectul

variatiilor mari de temperatura provenite din exploatarea turnului. Armatura

8

inelara a cosurilor cilindrice rezulta in general constructiv. S-au realizat si turnuri

de racire cu forma usor conica, folosind cofraje glisante.

Cosurile in forma de hiperboloid de rotatie reprezinta solutia cea mai

avantajoasa pentru turnurile de mare capacitate, cu toate ca in acest caz nu se

pot utiliza cofraje glisante. Aceste turnuri se realizeaza prin utilizarea cofrajelor

refolosibile alcatuite de regula din panouri mari imbinate intre ele dupa directia

generatoarelor rectilinii ale suprafetei hiperboloidului de rotatie. Forma

hiperbolica exclude necesitatea evazarii zonei inferioare care adaposteste

instalatia de racire a apei. In acest caz, peretele cosului face corp comun cu

peretele ce acopera instalatia.

Forme cosuri la turnuri de racire din beton armat monolit:a – cilindric, fara nervure; b – cilindric, cu nervuri; c – cilindric, cu evazare in zona

inferioara; d – hiperboloid de rotatie

COSURI DIN ELEMENTE PREFABRICATE

Sistemul prefabricat a aparut ca o alternativa acelui monolit in vederea

eliminarii consumului important de manopera si material pentru cofraje. Solutiile

cele mai moderne sunt constituite tot de cosurile in forma de hiperboloid de

rotatie, executate din panouri mari sau din retele de grinzi pe care reazema

9

panourile prefabricate si cosurile executate din elemente prefabricate asamblate

prin precomprimare.

In ambele cazuri partea inferioara a turnului (scheletul de sustinere si

rezervorul) se executa din beton armat monolit. Etapele principale in realizarea

sistemului prefabricat sunt:

- executare elemente prefabricate curbe sub forma de boltari;

- transportarea boltarilor pe santier;

- asamblarea boltarilor in inele prefabricate cu armaturi inelare

pretensionate;

- montare suprapusa a inelelor obtinute cu ajutorul macaralelor pe

pneuri;

- asamblare pe verticala a inelelor prin precomprimare.

Prefabricatele utilizate sunt realizate in forma de clavouri sau de panouri

din care se alcatuiesc pe retele spatiale.

Daca se realizeaza turnuri cilindrice elementele prefabricate sub forma de

clavouri reprezinta o solutie avantajoasa prin folosirea unui singur tip de

prefabricat. Bazinul de apa are forma cilindrica si constructia de sustinere a

cosului este alcatuita din stalpi din beton armat monolit care strabat radierul

bazinului de apa, fiind rezemati pe o grinda dodecagonala situata sub radier.

Utilizarea clavourilor pentru turnurile hiperbolice prezinta dezavantajul

realizarii unor elemente prefabricate la care unele fete sunt tesite pentru

permiterea realizarii formelor hiperbolice. Legatura intre prefabricate se

realizeaza prin intermediul stalpisorilor turnati dupa cele doua familii de drepte

care genereaza suprafata turnului si cu ajutorul armaturilor transversale inelare

dispuse intre clavouri. Pentru rigidizare se pot utiliza si inele monolite dispuse la

diferite inaltimi. La partea superioara a turnului, stalpisorii si clavourile sunt legati

cu o centura din beton armat monolit. Suprafata neteda interioara se obtine in

cazul turnurilor din clavouri prin tencuirea sau torcretarea peretilor.

Un alt sistem pentru turnurile hiperbolice prefabricate il reprezinta

utilizarea panourilor prefabricate romboedrice sau triunghiulare. Astfel, din inelul

superior al scheletului de sustinere executat monolit sunt lasate dupa directia

generatoarelor rectilinii ale hiperboloidului, la distanta egala cu latimea

panourilor, mustati din otel beton de 4 - 5 m lungime. Intre aceste mustati se 10

monteaza panourile prefabricate romboedrice. Dupa solidarizarea armaturii

longitudinale cu mustatile lasate din peretii panourilor se toarna nervurile

corespunzatoare primului rand de prefabricate. Mustatile longitudinale sunt

prelungite cu alte bare longitudinale s.a.m.d. pana la realizarea integrala a

turnului. La partea superioara panourile prefabricate si reteaua de nervuri sunt

solidarizate printr-un inel monolit.

O solutie mai simpla o constituie elementele prefabricate liniare dispuse

dupa generatoare rectilinii si inele orizontale formand o retea triunghiulara

spatiala. Elementele sunt asamblate dupa unul din sistemele utilizate la

constructiile lamelare. Golurile create de elemente se completeaza cu placi plane

subtiri prefabricate. Structura de rezistenta obtinuta este mai rigida prezinta

deformatii in timp mai mici si are o capacitate de rezistenta mai mare.

O alta solutie avantajoasa pentru turnuri prefabricate o reprezinta folosirea

panourilor mari cu nervuri. Aceste sisteme sunt utilizate de regula la turnuri

prismatice, panourile fiind in acest caz dreptunghiulare. La aceste turnuri se

adopta de regula tirajul fortat.

Pentru corpurile troncopiramidale se folosesc panouri mari plane sub

forma trapezoidala.

Turnurile sub forma de trunchi de con sunt rationale din punct de vedere

functional, ele fiind racordate printr-un inel monolit si construite din panouri mari

cu nervuri.

11

Turnuri cu profil variabil pe inaltime, din prefabricate:a– hiperbolic din clavouri; b – hiperbolic din panouri; c – tronconic din clavouri

12