Seismisen suunnittelun ehdoton
Hydrometallurginen laitos seismisesti aktiivisella alueella-Seisminen vyöhyke 4 per UBC tai ASCE 7-asenna PTFE-lämmönvaihtimia uuttosäiliöihin. Lämmönvaihtimien on pysyttävä rakenteellisesti ehjinä suunnitteluperusteisen maanjäristyksen aikana ja sen jälkeen. Tukikehyksen vika, joka pudottaa höyryllä lämmitetyn kierukan syövyttävän liuoksen säiliöön, kun laitos reagoi maanjäristyksen vaurioihin, aiheuttaa pahenemisvaaran.
Vakiomuotoiset PTFE-lämmönvaihtimen tukikehykset on suunniteltu kestämään staattisia kuormia-omapainoa{1}}, lämpölaajenemista ja normaaleja sekoitusvoimia. Seisminen rakenne lisää dynaamisia vaaka- ja pystykuormia, jotka voivat ylittää staattiset kuormat kertoimella 3-5. Tukikehyksen on kestettävä nämä kuormitukset säilyttäen samalla riittävä joustavuus PTFE-putkien suuren lämpölaajenemisen huomioon ottamiseksi ilman, että niitä rajoitetaan liikaa.
Tukikehyksen seismiseen suunnitteluun sovelletaan samoja periaatteita kuin mitä tahansa ei--rakennekomponenttia seismisessä sovelluksessa: rungon on siirrettävä inertiakuormat vaihtimen massasta rakennuksen rakenteeseen määritellyn kuormitustien kautta, ja sen on tehtävä tämä ilman haurautta tai vaihtimen painerajan menetystä.
Seismisen kuormituksen laskenta
Lämmönvaihtimeen kohdistuva seisminen suunnitteluvoima lasketaan soveltuvan rakennusmääräyksen (ASCE 7, Eurocode 8 tai vastaava) mukaan. Vaakasuora seisminen voima Fp on:
Fp=(0,4 × ap × SDS × Wp) / (Rp / Ip)
Kun ap on komponentin vahvistuskerroin (tyypillisesti 2,5 jäykille komponenteille), SDS on suunniteltu spektrikiihtyvyys lyhyillä jaksoilla, Wp on komponentin toimintapaino, Rp on komponentin vasteen muutoskerroin ja Ip on tärkeystekijä.
PTFE-lämmönvaihtimelle, joka painaa 50 kg (joka toimii sisältäen höyryn ja lauhteen) korkea-seismisellä vyöhykkeellä, jossa on SDS=1.5g, ap=2.5, Rp=2.5, Ip=1.5, suunniteltu seisminen voima on noin 1,5 × Wp=75 kg vastaava vaakasuuntainen voima. Tämä voima kohdistetaan vaihtimen massakeskipisteeseen, mikä luo kaatumismomentteja ja leikkausvoimia tukiliitoksissa.
| Seisminen suunnitteluparametri | Suunnitteluesimerkki | Lähde/Laskelma |
|---|---|---|
| Komponenttien käyttöpaino (Wp) | 50 kg (490 N) | Lämmönvaihdin + vedellä-täytetyt putket |
| Lyhyen{0}}jakson spektrikiihtyvyys (SDS) | 1.5g | Sivustokohtainen-seismisten vaarojen analyysi |
| Komponentin vahvistuskerroin (ap) | 2.5 | ASCE 7 -taulukko 13.6-1 (jäykkä komponentti) |
| Komponentin vasteen muutoskerroin (Rp) | 2.5 | ASCE 7 Taulukko 13.6-1 (hitsattu teräsrunko) |
| Tärkeystekijä (Ip) | 1.5 | Välttämätön laitos (sisältää vaarallisia kemikaaleja) |
| Suunnittele vaakasuora seisminen voima (Fp) | 735 N (75 kg:n ekvivalentti) | Fp-kaava ASCE 7:n kohdan 13.3 mukaan |
| Suunnittele pystysuora seisminen voima | ±0,2 × SDS × Wp=±147 N | ASCE 7, kohta 13.3 |
| Tukikehyksen kiinnityspisteiden lukumäärä | 4 (minimi) | Jakaa seismisen kuorman säiliön rakenteeseen |
| Ankkurin tyyppi | Läpi-pultattu lukkomuttereilla; ei laajennusankkureita | Laajennusankkurit ovat epäluotettavia syklisessä seismisessä kuormituksessa |
| Ankkurin materiaali | Ruostumaton teräs 316, PTFE-eristysholkit | Korroosionkestävyys; galvaaninen eristys PTFE-rungosta |
Flexibility{0}}Seismic Strength Balance
PTFE-putket laajenevat noin 12-15 mm/metri pituus, kun ne kuumennetaan ympäristön lämpötilasta 140 asteen käyttölämpötilaan. Tukikehyksen on sallittava tämä laajeneminen vapaasti pituussuunnassa putken nurjahduksen estämiseksi. Tämä edellyttää liukuliitoksia tai joustavia elementtejä rungossa, jotka mukautuvat lämpöliikkeeseen.
Seisminen rakenne suosii tyypillisesti jäykkiä liitoksia, jotka siirtävät kuormia suoraan. Jäykkä liitos, joka estää lämpölaajenemisen, ratkaisee seismisen kuormituksen, mutta luo lämpöjännitysongelman. Lämpölaajenemista mukautuva liukuliitos jättää vaihtimen rajoittumatta seismisessä kuormituksessa.
Ratkaisu on monisuuntainen{0}turvajärjestelmä. Tukikehys on ankkuroitu toisesta päästä (kiinteästä pisteestä) jäykillä liitoksilla, jotka siirtävät seismiset kuormat kaikkiin suuntiin. Vastakkaisessa päässä (liukupisteessä) käytetään uritettuja liitoksia, jotka mahdollistavat pitkittäisen lämpölaajenemisen samalla kun ne tarjoavat poikittaisen ja pystysuoran rajoituksen seismisille kuormille. Liukuliitoksessa on pienikitkainen PTFE-laakerityyny, joka mahdollistaa tasaisen lämpöliikkeen samalla kun uritetut pultin reiät kytkeytyvät seismisen siirtymisen aikana, mikä tarjoaa sivuttaisrajoituksen, kun pieni alkurako on täyttynyt.
Ankkurin upottaminen säiliörakenteeseen
Tukikehyksen ankkureiden tulee siirtää seismiset kuormat säiliörakenteeseen vetämättä tai murtamatta säiliön materiaalia. Terässäiliöissä -pulttiliitokset ja tukilevyt jakavat ankkurikuorman suuremmalle alueelle. Betonisäiliöissä käytetään -kiinni -ankkuripultteja tai jälkiasennettuja epoksiankkureita (jotka ovat ACI 355.2:n mukaan hyväksyttyjä seismisessä kunnossa).
Ankkurisuunnittelu sisältää 4-kertaisen turvallisuuskertoimen lopulliselle ulosvetokapasiteetille, jotta voidaan ottaa huomioon ankkurikapasiteetin syklinen heikkeneminen toistuvan seismisen kuormituksen aikana. Ankkurin reunan etäisyys ja etäisyys täyttävät koodin vähimmäisvaatimukset betonin rikkoutumisen estämiseksi.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimen tukikehykset seismisillä vyöhykkeillä on suunniteltu vaakasuuntaisille seismisille voimille, jotka ovat 3-5 kertaa staattisen oma-painon suuruisia, ja niissä käytetään monisuuntaista pidätysjärjestelmää, jonka toisessa päässä on jäykkä kuormitusreitti ja toisessa päässä lämpölaajenemista vastaava liukuliitos. Ankkuri upottaminen säiliörakenteeseen käyttää -pultattuja tai seismisesti hyväksyttyjä jälkiasennettuja liitoksia, joiden turvallisuuskerroin on 4 lopullisessa kapasiteetissa.
Seisminen rakenne varmistaa, että vaihdin pysyy rakenteellisesti ehjänä ja höyrynpaineraja säilyy suunnitteluperusteisen maanjäristyksen aikana ja sen jälkeen, mikä estää vaarallisten aineiden leviämisen jo ennestään kriittisen tapahtuman aikana.
Teknistä tukea seismisen PTFE-lämmönvaihtimen tukikehyksen suunnittelulle on saatavilla, kun toimitetaan paikkakohtaiset seismiset parametrit, säiliön rakennetiedot, vaihtimen mitat ja paino sekä soveltuvat rakennusmääräykset.
