اصول کار با PDMS
(The Principles of PDMS)
چگونه PDMS می تواند به شما کمک کند؟
سیستم مدیریت طراحی کارخانه Plant Design Management System یا PDMS یک نرم افزار کامپیوتری است که به شما اجازه می دهد یک مدل به اندازه واقعی و با تمام جزئیات از تمام قسمتهای قابل توجه یک کارخانه فرآیندی در حافظه کامپیوتر بسازید.
با نصب PDMS روی رایانه های مناسب این کار، PDMS به شمار اجازه می دهد که با پیشرفت کار طراحی پروژه، یک مدل کامل رنگ و نورپردازی شده از کارخانه را مشاهده کنید که این کار باعث می شود، تکنیک های طراحی به حدی به واقعیت نزدیک شود که تا کنون سابقه نداشته است.
در مدل رایانه ای شما می توانید حجم عظیمی از اطلاعات مرتبط با به وضعیت مکانی، اندازه، تعداد قطعات و ارتباط جغرافیایی نسبت به قسمتهای مختلف کارخانه را ذخیره کنید.
این مدل به این منبع واحد اطلاعات مهندسی برای تمام بخشها و دیسیپلین های مرتبط با طراحی پروژه تبدیل می شود.
تمام این اطلاعات در یک بانک اطلاعات ذخیره می شود.
کانالهای خروجی بسیاری برای دریافت اطلاعات از بانک اطلاعات (Data Base) وجود دارد.
این روشها شامل گزارشهای نوشتاری در مورد هر آیتم و نیز نقشه های مهندسی با مقیاس مشخص و اندازه گذاری و نیز نقشه های سه بعدی رنگی است که شما می توانید داخل آن حرکت کرده و مدل طراحی را مشاهده کنید.
مثالهایی از انواع مدارک تولید شده توسط PDMS
با وجود امکانات پیشرفته ای که PDMS ارائه می دهد، کماکان مهمترین روش ارتباط بین طراح و سازنده پروژه، نقشه ها هستند.
بدون نقشه های مهندسی، ساخت یک کارخانه امکان ناپذیر است.
برای تامین این نیاز، PDMS می تواند انواع مختلف نقشه، از تصاویر سه بعدی پیچیده گرفته تا نقشه های با اندازه دقیق و نقشه های آیزومتریک لوله کشی را تولید کند.
قابل ذکر است که اگر ما نتوانیم کیفیت اطلاعات طراحی را تضمین کنیم، اطلاعات موجود در یک نقشه PDMS ارزش چندانی نخواهد داشت.
در حقیقت دلیل ایجاد کردن چنین سیستم رایانه ای بزرگی، ارتقاء تکنیک های موجود بوده است.
PDMS به طرق زیر، کیفیت طراحی را ارتقاء می بخشد:
· تضمین ثبات و قابلیت اطمینان اطلاعات
در محیط طراحی معمول، با استفاده از تکنیک های ترسیم، اندازه هر Fitting باید قبل از ترسیم تعیین شده باشد.
این روش بسیار زمان بر است و معمولاً منجر به خطاهای گران قیمتی می شود که فقط در مرحله نصب مشخص می شود.
در PDMS، اندازه و شکل هندسی تمام قسمتهای لوله کشی قبلاً در کاتالوگ تعیین شده است.
این کاتالوگ که Component Catalogue نامیده می شود، قابل تغییر توسط کاربر نیست.
با این روش می توان مطمئن بود که اندازه تمام آیتم ها حقیقی بوده و در تمام مراحل طراحی، بدون توجه به تعداد کاربران ثابت باقی می ماند.
· وفاداری به مشخصات فنی
برای اطمینان از طراحی مقرون به صرفه همراه با ثبات اطلاعات از مشخصات بسیار دقیق لوله کشی استفاده شده است.
در PDMS مشخصات لوله کشی در داخل سیستم طراحی شده است، بنابراین هر آیتمی که شما به کار می برید، باید جزو یک لوله با مشخصات فنی معین باشد.
· تضمین وضعیت هندسی معین و ارتباط با لوله مشخص
خطاهای طراحی به طرق مختلف ایجاد می شود، مانند طول نادرست برای اتصالات، Rating نامناسب برای فلنج، یا خطا در هم راستایی قطعات، PDMS می تواند تمام این موارد را کنترل کند و عدم تناسب قطعات مختلف را با یکدیگر پیدا‌کند.
(به طوری که خواهید دید، در طراحی جزئیات لوله کشی نیز مطرح است).
· پیشگیری از تداخل قطعات
با وجود تمام مهارت و تجربه طراحان، کماکان در تکنیک های معمول طراحی خطای انسانی پیش می آید.
قرار دادن لوله های پیچیده در یک نقشه دو بعدی، ناگزیر منجر به تداخل لوله ها می شود یعنی برای دو لوله، فضای فیزیکی واحدی در نظر گرفته می شود.
PDMS شما را قادر می کند تا به دو طریق از بروز چنین مسائلی پیشگیری کنید:
1.
شما می توانید ضمن طراحی، طرح خود را دوران داده و از نقطه دید دیگری به آن نگاه کنید و در نتیجه مشکلات احتمالی را پیدا کنید.
2.
شما می توانید از امکانات ردیابی برخوردها در PDMS استفاده کنید که با این کار هر نوع تداخل و برخوردی در هر کجای نقشه ردیابی می شود.
· برداشت ابعاد فقط از بانک اطلاعات طراحی
تمام اطلاعات دریافتی از بانک اطلاعات PDMS از قبیل نقشه های مقیاس دار، نقشه های آیزومتریک لوله کشی یا گزارش ها، شامل اطلاعات به روز هستند که فقط از یک منبع گرفته شده اند.
در طی مدت طراحی، اطلاعات به طور مداوم در حال تغییر هستند و باید نسخه های جدید نقشه ها تهیه شود.
وقتی چنین اتفاقی می افتد، شما می توانید با صرف حداقل نیرو نسخه های جدید نقشه ها را تهیه کنید و مطمئن باشید که اطلاعات روی آنها به روز هستند.
ساختار PDMS
PDMS نرم افزار بسیار بزرگی است و به همین دلیل به چند برنامه عملیاتی تقسیم شده است که هر یک از آنها با هدف خاصی به بانک اطلاعات دسترسی پیدا می کند.
این برنامه ها که Module نامیده می شود و هدفشان در زیر نشان داده شده است.
DESIGN
طراحی مدل 3 بعدی
DRAFT
تولید نقشه دو بعدی
ADMINISTRATION
کنترل پروژه و کاربران
ISODRAFT
طراحی آیزومتریک
PARAGON
تولید کاتالوگ
SPECON
تولید مشخصات فنی (Specification)
PROPCON
تولید خصوصیات (Properties)
DATAL
فهرست بانک اطلاعات
DICE
کنترل صحت بانک اطلاعات
RECONFIGURER
مرتب سازی بانک اطلاعات
DESIGN
DESIGN، ورودی گرافیکی اصلی در PDMS است.
شما از DESIGN برای مدل سازی استفاده خواهید کرد.
بانک اطلاعات PDMS حاوی توصیف سه بعدی تمام آیتمهای موجود در پروژه است.
با ایجاد مشخصات لوله که فقط اجازه استفاده از ملحقات متناسب با مشخصات لوله را می دهد، شما می توانید انتخاب ملحقات را کنترل کنید.
قابلیت های DESIGN عبارتست از:
ایجاد مدل طراحی جدید یا عناصر اضافی
تغییر دادن عناصر طراحی موجود در طرح
دریافت اطلاعات و مشاهده مدل و تغییر نقطه دید
ایجاد گزارشهای مربوط به نازل ها، شیرها و آیتم های خاص
فهرست گیری از ملحقات هر لوله و نیز طول لوله و انواع گزارشهای مرتبط.
اجرا کردن برنامه ردیابی برخوردها برای یافتن عناصر طراحی که با هم تداخل می‌کنند.
DRAFT
DRAFT برای ایجاد و دستکاری نوشته ها و اندازه گذاری روی نقشه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
نوشته های روی نقشه عبارتند از: برچسب عناصر طراحی، Noteهایی که به نقشه اضافه می شود.
چارچوبهای نقشه، جدولها و خطوط مورد نیاز.
نوشته روی نقشه باید متصل به یک عنصر طراحی روی نقشه باشد به طوری که هر تغییر در وضعیت سه بعدی عنصر منجر به تغییر نوشته همراه آن باشد.
ابعاد عبارتند از تصویر فاصله بین نقاط اتصال (نقاط P) روی محورهای مختصات در نقشه سه بعدی.
این ابعاد به طور اتوماتیک محاسبه می شوند و هربار که نقشه تغییر کند، ابعاد نیز تغییر پیدا می کنند.
شما می توانید از بانک اطلاعات طراحی (DESIGN Data Base) اطلاعات بگیرید، اما نمی توانید آنها را از طریق DRAFT Module تغییر دهید.
مثالی از خروجی DRAFT
Administration
پروژه های وسیعی را که با PDMS طراحی می کنید، باید با توجه به اندازه فیزیکی، پیچیدگی و نوع پروژه به ناحیه های (Areas) مختلف تقسیم کنید (این ناحیه‌ها، می توانند ناحیه های فیزیکی یا ناحیه های طراحی باشند).
در یک پروژه وسیع، مدیر سیستم (System Administration) اول باید در مورد تقسیم پروژه به قسمت هایی با خصوصیات زیر با مدیر پروژه و مدیر مهندسی توافق کند.
ناحیه ها باید مطابق با نیازهای گزارش گیری و کنترل پروژه باشند.
ناحیه ها باید زیر مجموعه هایی با مرز و محتوای طراحی مشخص باشند.
طراحان مختلف باید بتوانند به طور موازی روی ناحیه های مختلف کار کنند.
PDMS مانند یک دفتر طراحی (که دارای رئیس بخش، نقشه کشها و غیره است) شامل تیم (Team) هایی است که از کاربرها (Users) تشکیل شده است.
این تیم ها می‌توانند شامل تعداد لازم کاربر باشند که در یک ناحیه دلخواه (فیزیکی یا مربوط به دیسیپلین های مختلف) کار کنند.
ترتیب دادن ناحیه های طراحی (DESIGN Areas) با استفاده از Administration Module انجام می گیرد که در این صورت موارد زیر تعیین می شود:
بانکهای اطلاعاتی چند گانه Multiple Data Bases (MDB’s)
بانکهای اطلاعاتی Data Basess (DB’s)
ناحیه‌های مربوط به دیسیپلین‌های مختلف (تیم ها و کاربرها) (Teams, Users) Discipline Areas
با استفاده از Administration Module، کاربرها فقط می توانند در ناحیه مربوط به خود کار کنند.
با اجرای هر یک از Moduleها، PDMS باید فایلهای اطلاعاتی بسیاری را بخواند.
در Administration Module، هر Module تعریف شده و نحوه دسترسی آن به فایلهای مختلف تعیین می شود.
نوع دسترسی هر کاربر به ناحیه ها و مدارک مختلف نیز در این Module تعیین می شود.
ISODRAFT
با استفاده از ISODRAFT نقشه های آیزومتریک سمبولیک مقیاس دار لوله کشی برای مقاصد ساخت و نصب تولید می شود.
این Module می تواند برحسب نیاز نقشه‌های آیزومتریک را در فرمتهای مختلف تولیدکند.
امکانات آن شامل موارد زیر است:
فهرست Full Material Lists
مشخصه گذاری اتوماتیک Automatic Spool Identification
تقسیم کردن اتوماتیک نقشه های پیچیده
ایجاد شیتهای نقشه که به وسیله کاربر تعریف شده
انتخابهای بسیاری که در مرحله طراحی در اختیار دارید.
مثالی از خروجی ISODRAFT
PARAGON
PARAGON برای وارد کردن و تغییر دادن کاتالوگ پروژه که در بانک اطلاعات ذخیره شده، مورد استفاده قرار می گیرد.
این کار مشابه مراجگعه به کاتالوگ سازنده‌ها در هنگام طراحی به طور سنتی است.
کاتالوگ PDMS برای مشخص کردن شکل هندسی، اطلاعات مربوط به انشعابات، Obstruction و اطلاعات تفصیلی ملحقات لوله کشی است.
از PARAGON برای ایجاد کاتالوگ پروژه استفاده می شود که مشابه استفاده از DESIGN برای ایجاد اطلاعات طراحی است.
اطلاعات کاتالوگ به صورت طبقه‌بندی شده در بانک اطلاعات خاصی ذخیره می شود.
هنگامی که یک قطعه در DESIGN انتخاب می شود، یک
Specification Reference یا (SPREF) تعریف شده و در اطلاعات طراحی (DESIGN Data) نگهداری می شود.
Specification Reference به Specification Component یا (SPCON) در مشخصات متعلق به Catalogue Referece یا (CATREF) رجوع می کند که آن نیز به نوبه خود به Catalogue Component یعنی (ACOMو BCOM و غیره) در کاتالوگ رجوع می کند.
باید توجه کرد که اطلاعات طراحی مختص هر طراحی خاص است اما کاتالوگ‌ها و مشخصات می توانند متعلق به چندین پروژه در شرکت باشند.
به عنوان مثال کاتالوگ قطعه خاصی ممکن است در نقشه های دیگری که برای پروژه دیگر در شرکت تهیه می شود، نیز وجود داشته باشد.
باید توجه کرد که اطلاعات طراحی مختص هر طراحی خاص است اما کاتالوگ‌ها و مشخصات می توانند متعلق به چندین پروژه در شرکت باشند.
به عنوان مثال کاتالوگ قطعه خاصی ممکن است در نقشه های دیگری که برای پروژه دیگر در شرکت تهیه می شود، نیز وجود داشته باشد.
SPECON SPECON برای وارد کردن و یا تغییر دادن مشخصات قطعات Component Specification مربوط به پروژه مورد استفاده قرار می گیرد.
مشخصات فنی مورد استفاده در PDMS مشابه مشخصات فنی (Specification) مورد استفاده در طراحی دستی لوله کشی است که در انتخاب قطعات برای کاربردهای مختلف به طراحی کمک می کند.
تمام قطعات در PDMS باید از مشخصات فنی PDMS انتخاب شده باشد.
در شروع کار طراحی لوله کشی، باید مشخصات فنی مورد استفاده در طی پروژه، تهیه شود.
SPECON دارای تسهیلاتی برای وارد کردن مشخصات فنی جدید یا تغییر دادن مشخصات فنی قدیمی می باشد.
مشخصات فنی علاوه بر ارجاع (Reference) به کاتالوگ قطعات (Component Catalogue) که حاوی سیمبول های ترسیم، وضعیت هندسی Obstruction و اطلاعات مربوط به انشعابات است، دارای متن های تفصیلی نیز می باشد.
این ارجاع به کاتالوگ می تواند ضمن وارد کردن مشخصات فنی باشد یا اینکه در مراحل بعدی طراحی انجام گیرد و نیز بعهدها می تواند تغییر داده شود.
در ضمن تسهیلاتی برای حفظ سازگاری بین اطلاعات طراحی قدیمی و مشخصات فنی که برای تنظیم این اطلاعات مورد استفاده قرار گرفته است حتی بعد از اعمال تغییرات وسیع روی مشخصات فنی، وجود دارد.
PROPCON این Module برای ساختن اطلاعات در داخل یک بانک اطلاعات خصوصیات Properties Data Base مورد استفاده قرار می گیرد.
بانک اطلاعات حاوی اطلاعاتی برای استفاده با نرم افزارهای Stress Analysis می باشد و شامل موارد زیر است: این بانک اطلاعات در ابتدا برای اجرای نرم افزار STRESSP تهیه شده بود، اما ساختار اطلاعات در آن طوری طراحی شده است که برای نرم افزارهای محاسبه استرس دیگر نیز مناسب باشد.
DATAL فهرست سازی بانک اطلاعات، توصیف کامل تمام یا قسمتی از بانک اطلاعات را به صورت نوشته تولید می کند.
البته، خروجی DATAL فرمت قابل قبول برای ورود به Module سازنده (به عنوان مثال DESIGN) را دارد، و روشی برای آرشیو کردن طراحی ها و انتقال طرح ها بین کامپیوترهاست.
کاربرد اصلی DATAL تولید اطلاعات “dump” به منظور ثبت مرحله ای از طراحی در زمان خاص است و به این عنوان برای ثبت در آرشیو کاربرد دارد.
اما برای تولید مدارک کاری مثل لیست نازلها یا لیست لوله‌ها(Nozzle Schedules or Pipe Lists)، شما باید از امکانات گزارش‌گیری در DESIGN استفاده کنید.
DICE DICE یا The Data Integrity Checker برای ردیابی و گزارش کردن وضعیت ساختار داخلی بانکهای اطلاعاتی پروژه در PDMS به کار می رود.
یکی از نقشهای آن این است که به هماهنگ کننده پروژه اجازه می دهد تا اندازه و کیفیت ذخیره اطلاعات در بانک اطلاعات را کنترل کند.
RECONFIGURER از آنجائیکه مرتباً عناصری به بانک اطلاعات اضافه شده و از آن حذف می شود، نظم و ترتیب اطلاعات در بانک اطلاعات به هم می خورد و به اصطلاح سوراخ هایی ایجاد می شود و در نتیجه فضای بانک اطلاعات تلف می شود.
در این مواقع RECONFIGURER برای نظم بخشیدن به بانک اطلاعات و فشرده سازی آن مورد استفاده قرار می گیرد.
از آن می توان برای انتقال بانک اطلاعات بین کامپیوترهای غیر همسان استفاده کرد.
در ضمن هنگامی که نسخه جدیدی از PDMS نصب می شود، می توان با استفاده از RECONFIGURER، بانکهای اطلاعات را به روز کرد.
تجهیزات Equipment مبحث دیگری که به بررسی آن می پردازیم، تجهیزات مورد نیاز در صنعت Piping می باشد.
به طور کلی تجهیزات در صنعت Piping به دو گروه کلی تقسیم بندی می‌شوند.
1) Rotary Equipment 2) Fixed Equipment ابتدا به بررسی گروه دوم از تجهیزات می پردازم که شامل تجهیزاتی مانند مخازن تحت فشار و مبدلهای حرارتی و… می باشد.
به معرفی این دسته از تجهیزات می‌پردازیم.
مخازن تحت فشار Pressure Vessele مخازن تحت فشار، یکی از انواع محفظه هایی هستند که برای نگهداری مواد، مورد استفاده قرار می گیرند.
این مخازن به شکلهای مختلف در صنعت وجود دارند.
انتخاب نوع مخزن بسته به شرایط کاری و شرایط سرویس دهی آن فرق می کند، مخازن استوانه‌ای و کروی هستند که در جاهای مختلف به کاربر روند.
مخازن استوانه‌ای می‌توانند دارای سطح مقطع یکسان باشند یا بسته به نیاز سطح مقطع آنها تغییر کند.
انواع مخازن استوانه ای در صنعت با ابعاد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
اندازه این مخازن حتی به طول صدیتر و قطر چندین متر هم می رسد.
به عنوان مثال برجهای تقطیر، یکی از مخازن تحت فشار است.
مخازن استوانه ای تحت فشار به صورت افقی و عمودی وجود دارند یک مخزن تحت فشار معمولاً از اجزای زیر تشکیل می شود: پوسته استوانه ای که از رول کردن ورق ساخته می شود.
کلگیها (عدسی انتهایی) که با فرم دادن ورق ساخته می شوند.
رینگ تقویتی که معمولاً از پروفیل استاندارد انتخاب می شوند.
لوله و فلنج ها.
تکیه گاه مخازن که در مخازن افقی به نام Saddle و در مخازن عمودی به نام Skirt، Leg و Lug وجود دارند.
مخازن عمودی اغلب بزرگتر از مخازن افقی هستند، در طراحی قسمتهای مختلف مخازن، پارامترهای متعددی مورد استفاده قرار می گیرند.
از جمله این پارامترها می توان به طول و قطر یا حجم مخزن، فشار طراحی مخزن اعم از داخلی و خارجی، تعداد نازلها، طریقه اتصال و غیره اشاره کرد.
برای داشتن یک مخزن مناسب باید تمام پارامترهای آن به طور صحیح بررسی شوند.
علاوه بر آن پارامترهای دیگری نیز وجود دارند که باید به طور مناسب بررسی شوند.
از جمله این پارامترها می توان به محل کار مخزن، نوع ماده مورد استفاده در مخزن، عوامل جغرافیایی، مثل باد و زلزله و غیره، اشاره کرد.
همچنین قیمت مخزن مورد نظر با توجه به سرویس دهی و عمر مفید آن از جمله پارامترهای مهم در طراحی یک مخزن می‌باشد در طراحی مخازن تحت فشار سه مرحله وجود دارد.
مرحله اول: طراحی اولیه (Primary Design) مرحله دوم: تحلیل تنش (Stress Analysis) مرحله سوم: طراحی نهایی (Final Design) در مرحله اول فقط استانداردها برای طراحی مورد استفاده قرار می گیرند.
نتایج طراحی مرحله اول باید در مرحله دوم مورد تحلیل تنش قرار گیرد.
ابعاد و اندازه های بدست آمده برای بارهای دیگری که به مخزن اعمال می شوند، نیز مورد بررسی قرار گیرند.
مخزن طراحی شده بعد از مرحله دوم، برای زمان ضد طراحی شده است.
در مرحله سوم با توجه به عمر مخزن و مدت زمان کاری آن، پارامترهای طراحی مورد بازبینی قرار می گیرند.
در این قسمت به توضیح اجمالی در مورد اجزاء تشکیل دهنده مخازن تحت فشار می پردازیم.
پوسته های کروی و استوانه‌ای پوسته های استوانه ای از رول کردن ورقها با ضخامت های مختلف ساخته می‌شود.
معمولاً ورقهای استاندارد به عرضهای معولم موجودند.
در پاره ای از اوقات برای ساختن یک سیلندر نمی توان با رول کردن تنها یک ورق سیلندر مزبور را به دست آورد.
در این مواقع از دو یا چند کورس ورق استفاده می شود.
در این قسمت به معرفی پارامترهای عمومی در طراحی مخازن تحت فشار می‌پردازیم: حداقل ضخامت مورد نیاز برای پوسته ها و کلگیها دمای طراحی فشار طراحی نیروها حداکثر تنش مجاز رینگهای تقویت برای پوسته های استوانه ای تحت فشار خارجی رینگهای تقویتی از پروفیلهای استاندارد ساختمانی یا از ورق که به صورت یک رینگ در می آید ساخته می شوند.
این اجزاء برای جلوگیری از کمانش کردن مخزن تحت فشار به مخزن اضافه می شوند.
اتصال آنها می تواند هم در داخل پوسته استوانه ای و هم در خارج آن باشد.
ولی اتصال خارجی این رینگها معمولی تر است.
همچنین این رینگها می توانند به عنوان تقویت برای تکیه گاههای مخازن افقی نیز مورد استفاده قرار گیرند.
کلگیها انتهای مخزن به کلگی بسته می شود.
با فرم دهی ورق به دست می آیند از انواع مختلف و متداول کلگی ها می توان به کلگی های بیضوی (Ellipsoidal)، کروی (Hemispherical)، شبه کروی (Torispherical)، مخروطی (Conical) و کلگی های مسطح اشاره کرد.
لوله و فلنج ها در مخازن تحت فشار بسته به نیازی که پروسه مشخص می کند باید یک سری اتصالات به مخزن وصل شود.
عمده این اتصالات اغلب این اتصالات لوله های استانداردی هستند که اغلب برای ورود و خروج ماده مورد استفاده قرار می گیرند.
به خاطر ایجاد این گونه اتصالات در مخزن، نیاز به سوراخ کردن پوسته مخزن است.
به دلیل ایجاد این سوراخها در مخزن و وجود جوش در این نقاط احتمال گسستگی آنها از سایر قسمتها بیشتر است.
به همین خاطر در پاره ای از اوقات نیاز به تقویت این اتصالات است که معمولاً این امر با یک ورق دایره ای توخالی که قطر داخلی آن قطر خارجی لوله است صورت می گیرد.
به مجموعه نازل فلنج و اتصالات آن دریچه می‌گویند.
تکیه‌گاههای مورد استفاده برای مخازن تحت فشار تکیه گاه LEG: برای مخازن تحت فشار کوتاه عمودی که تحت تأثیر زیاد ارتعاشات نباشد مورد استفاده قرار می گیرد.
مخازنی که از لحاظ اندازه کوچک یا متوسط باشند.
همچنین روی زمین قرار گیرند.
پایه ها به هر تعدادی می توانند باشند.
وی تعداد معمول در پایه ها 3،4،6،8،12،16 و 20 است.
پایه ها باید در فواصل مساوی با یکدیگرروی محیط یک دایره قرار گیرند.
پایه ها اغلب از پروفیل ساختمانی و یا لوله انتخاب می شوند.
می توانند به مخزن جوش شوند.
(به پوسته یا کلگی) بهتر است.
که مرکز پایه ها با مرکز پوسته یکی باشد.
تکیه گاه Leg معمولاً در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.
اتصال Leg به زمین از طریق پیچ (Anchor Bolts) و صفحه پایه (Base Plate) صورت می گیرد.
تکیه گاه LUG LUG یکی از کم خرج ترین و مستقیم ترین راههای حمایت یک مخزن می باشد LUG با حداقل مقدار جوش به مخزن متصل می شود.
از آنجا که LUG حمایت کننده ای است که تمام دور مخزن را در بر نمی گیرد.
بنابراین در پوسته ایجاد نیروهای کششی، فشاری و برشی می نماید.
نیروهای ناشی از ممانهای نا هم مرکز ممکن است، ایجاد تنشهای بالای محلی نماید که با تنشهای ناشی از فشار داخلی و خارجی ترکیب شوند در مخازن جدار نازک این نیروهای محلی ایجاد تغییر شکل در مخزن می نمایند این تغییر شکل باعث تغییر مکان زاویه ای LUG شده و آن نیز به نوبه خود باعث تغییر مکان و جابجایی زاویه ای فلز حمایت کننده می شود.
در بعضی موارد آن قسمت از پوسته را که به LUG متصل می شود.
می توان ضخیم تر گرفت تا تنشهای محلی را محدود کند در انتهای LUG، عایق بودن یا عایق نبودن مخزن مهم است زیرا گرادیانهای دما در نزدیکی LUG و همچنین وجود نیروهای محلی در اطراف LUG باعث ایجاد خطر می شوند.
بنابراین ابعاد LUG مستقیماً به عایق بودن و یا نبودن مخزن مرتبط است.
تکیه گاه Skirt یکی از معمولترین روشهای حمایت مخازن عمودی توسط یک پوسته رول شده به شکل استوانه یا مخروط ناقص است که Skirt نامیده می شود.
Skirt می تواند مستقیماً به صورت Lap Joint و Fillet یا But Joint به مخزن جوش شود.
این نوع تکیه گاه از نظر طراحان مقبول است.
چون تنشهای موضعی (Local) را در نقطه اتصال به حداقل می رساند.
و نیرو به صورت یکنواخت در محیط دایره ای اتصال پخش می‌شود.
مدل مخروطی Skirt گرانتر است.
برای بیشتر حالات طراحی غیر ضروری است.
طراحی hot box (دما یکنواخت) برای دماهای بالا به کار می رود.
تا نوسانات تنش در اتصال را با یکنواخت کردن دما، کم نماید.
به علاوه Skirtها برای دماهای بالا.
معمولاً تا چند فوت زیر اتصالشان (اتصال با مخزن) عایق بندی می شود.
(از داخل و خارج Skirt) روشهای مختلفی برای ایجاد اتصال جوش Skirt به پوسته استوانه وجود دارد.
روشی که ترجیح داده می شود این است که خط مرکز پوسته و Skirt بر هم منطبق باشند این روش تنشهای اتصال را حداقل می نماید.
معمولی ترین روش این است که قطر خارجی Skirt با قطر خارجی پوسته یکی باشد.
بازده اتصال (Joint Efficiency) مربوط به اتصال نیز با توجه به نوع روش تغییر می کند و معمولاً روی ضخامت Skirt تأثیر می گذارد جوش ممکن است.
تحت بارهای سیکلی سخت،ترک بخورد.
معمولاً برای Skirt از ماده SA283C در ضخامت‌های کمتر از اینچ، برای ضخامت های بیشتر از اینچ SA285C استفاده می شود.
هر ماده ای که برای Skirt انتخاب می شود باید با نوع ماده مخزن (قسمتی از مخزن که به Skirt متصل می شود) سازگار باشد تا این دو ماده قابل جوش به یکدیگر باشند.
مبادلهای حرارتی از مبادلهای حرارتی که در صنایع به کار می روند، مبادلهای لوله ای بیش از همه در پروسس های انتقال حرارت دیده می شوند، شاید بدین دلیل باشد که چون مدت زیادی مورد استفاده قرار گرفته اند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می باشند و بیشتر مهندسین به آنها خو گرفته اند.
انواع مدل های استاندارد آنها در ظرفیت های مختلف توسط سازندگان با تجربه ساخته و در قیمت های نسبتاً پائین به بازار عرضه می شوند.
استانداردهای طراحی، روش های کاربردی، تعمیراتی، نگهداری و تست آنها به خوبی تعمیم و توسعه یافته است و به صورت جزوه های استاندارد در همه جا در دسترس مهندسین طراح می باشد [4] به علاوه می توانند برای همه فشارها، درجه حرارت‌ها و دبی های جریانی طراحی گردند و از این بابت محدودیتی وجود ندارد.
از مبادلهای لوله ای در پالایشگاهها، صنایع پروسسی و نیروگاههای حرارتی به صورت وسیعی استفاده شده است.
معهذالک در بعضی از موارد کاهش قیمت تمام شده، وزن و حجم مبادل، کاربرد مبادلهای صفحه ای را موجه می نماید.
امروزه تکنولوژی ساخت این نوع مبادلها به مرحله ای رسیده است که در بعضی از صنایع جای مبادلهای لوله‌ای را گرفته‌اند اگرچه هنوز هم در حال توسعه و مراحل تحقیقاتی می باشند.
برای درجه حرارتهای خیلی بالا و یا خیلی پائین در طراحی آنها می باید دقت شود واز نظر ماکزیمم فشار کارکرد محدودیت هایی وجود دارد، اما رویهم رفته در درجه حرارت ها و فشارهای متوسط می توانند جای بسیاری از مبادلهای لوله ای را در صنایع بگیرند.
یکی از مسائلی که در تکنولوژی مبادلهای حرارتی برای افراد مبتدی و بدون تخصص در این رشته عجیب به نظر می آید نبودن دقت کافی در طراحی و تخمین عملکرد مبادلها می باشد.
برای سیستم های جدید بندرت اتفاق می افتد که در تخمین عملکرد مبادلهای حرارتی دقتی بیش از داشته باشیم، بعلاوه مبادلهای حرارتی هنگامی که در سرویس قرار می گیرند سطوح داخلی و انتقال حرارت آنها به مرور کثیف می شود و این موجب خراب شدن عملکرد حرارتی آنها می گردد تا جایی که ممکن است بعد از مدتی حرارت انتقال یافته به نصف مقدار اولیه خود برسد در چنین وضعیتی مبادل حرارتی می باید از سرویس خارج شود و بعد از تمیز شدن دوباره در سرویس قرار گیرد لذا، در طراحی مبادلهای حرارتی می باید نحوه تمیز کردن و ساده تمیز شدن آنها مورد توجه باشد.
ارتعاشات یکی از مطالب مهم و قابل توجه در تکنولوژی مبادلهای حرارتی است مخصوصاً در سیستم های بزرگ که دبی و سرعت سیال ها زیاد است.
ارتعاش ممکن است از حرکت سیال به علت به وجود آمدن پالس های فشاری ناشی شود یا ارتعاشات مکانیکی خارجی از طریق بدنه مبادل به قسمت های مختلف آن منتقل شود.
هنگامیکه فرکانس ارتعاشات مهیج با فرکانس طبیعی سیستم و یا با فرکانس طبیعی بعضی از اجزاء سیستم یکی شود دامنه ارتعاشات ممکن است به سطح خطرناکی برسد که منجر به خسارات فیزیکی به ساختمان مبادل گردد و یا نشت بین جریان های مختلف به وجود آید [5].
2-1- طبقه بندی مبادلهای حرارتی مبادلهای حرارتی را می توان براساس اصول زیر طبقه بندی نمود: 1) شکل ساختمانی 2) آرایش جریان سیال ها 3) میزان فشردگی سطح انتقال حرارت 4) پروسس انتقال حرارت 5) مکانیزم انتقال حرارت 6) تعداد سیال ها 1-2-1- طبقه بندی مبادلهای حرارتی براساس شکل ساختمانی مبادلهای حرارتی که جهت انتقال حرارت بین جریان های دو و یا چند سیال به کار می روند را می توان به دو دسته عمده تقسیم نمود: (a مبادلهای حرارتی جبرانی (Recuperators): این مبادلها دارای کانال ها و مجاری مجزا برای هر یک از سیال ها می باشند و سیال ها بطور همزمان در داخل مبادل حرارتی در مسیرهای جداگانه جریان می یابند.
انرژی حرارتی از طریق جداره کانال و یا مجرا به سیال سرد انتقال می‌یابد.
این مبادلها خود به دو دسته مهم دیگر یعنی لوله‌ای و صفحه ای تقسیم می گردند.
(b مبادلهای حرارتی خازنی (Regenerators): این مبادلها دارای یک سری کانال جهت عبور جریان سیال می باشند.
این مجاری از ماتریس جامد و نسبتاً وزینی تشکیل می شوند و جریان سیال های سرد و گرم بطور متناوب از ماتریس عبور می کنند.
هنگامی که سیال گرم از ماتریس عبور می کند گرما از سیال به ماتریس منتقل شده و بعداً که سیال سرد از آن عبور می کند گرما از ماتریس به سیال سرد منتقل می شود.
این مبادلها نیز به دو دسته ماتریس ثابت و دوار تقسیم می شوند.
مبادلهای حرارتی لوله ای (Tubular Heat Exchangers) این مبادلها معمولاً از لوله های با سطح مقطع دایره ای ساخته می شوند (از لوله‌های با سطح مقطع بیضی و مربعی نیز استفاده می شود).
یکی از امتیازات این دسته از مبادلهای حرارتی این است که به طراحی میدان عمل وسیع تری می دهد.
با انتخاب لوله هایی با قطر و طول و آرایش مختلف هسته مرکزی مبادل را می توان در انواع شکلهای مختلف بدلخواه تغییر داد.
یکی دیگر از امتیازات این مبادلها این است که برای فشار و درجه حرارت های بالا می توانند طراحی شوند، بعلاوه شرایط ترمودینامیکی دو سیال از قبیل فشارو درجه حرارت می توانند اختلاف فاحشی با هم داشته باشند.
این مبادلها خود به پنج دسته تقسیم می شوند مبادلهای حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube Heat Exhangers) در این مبادلها تعدادی لوله در داخل یک پوسته استوانه ای و موازی با محور طولی پوسته نصب می شوند.
یکی از سیال ها داخل لوله و سیال دیگر در خارج لوله ها و به صورت متقاطع- موازی نسبت به لوله ها حرکت می کند.
اجزاء عمده این مبادلها عبارتند از لوله ها (Tubes)، پوسته (Shell)، محفظه توزیع و جمع آوری سیال (Header)، بافل ها (Baffels)، صفحه- لوله (Tube-Sheet) و سیستم نگهدارنده بسته لوله می باشد.
مبادلهای پوسته و لوله برای سرویس ها و شرایط مختلف با ساختمان و جزئیات متنوع ساخته می شوند.
میزان انتقال حرارت، افت فشار، تنش های حرارتی، نشت سیال ها و نحوه تمیز کردن مبادل، کنترل خوردگی، درجه حرارت و فشار سیال ها از جمله فاکتورهای مهمی هستند که در انتخاب نوع مبادلهای پوسته و لوله تأثیر مستقیم دارند.
مبادلهای پوسته و لوله یکی از خشن ترین مبادلهای حرارتی هستند و تقریباً برای همه ظرفیت های حرارتی و در همه شرایط کاری (مثلاً فشار و درجه حرارت بالا و سیالات خورنده) طراحی و ساخته می شوند.
مبادلهای پوسته و لوله به صورت وسیعی در صنایع پروسسی، شیمیایی، پالایشگاه، نیروگاههای حرارتی به عنوان مولد بخار، کندانسور و پیشگرمکن های آب تغذیه بویلر و کولر روغن یاتاقان توربین های نیروگاههای بخاری مورد استفاده قرار می گیرند.
مبادلهای حرارتی دو لوله ای (Double Pipe Heat Exchangers) ساختمان اصلی این مبادلها معمولاً از دو لوله هم محور تشکیل می‌شود(شکل3-1)، یکی از سیالها در لوله داخلی و سیال دیگر در مقطع حلقه ای شکل بین لوله ها به صورت موازی غیر همسو نسبت به یکدیگر حرکت می کنند.
این شاید ساده ترین نوع مبادل حرارتی می باشد، برخلاف مبادلهای پوسته و لوله توزیع جریان مسئله ای ایجاد نمی‌کند و تمیز کردن آن به آسانی با جدا نمودن چند قطعه صورت می پذیرد.
یکی دیگر از امتیازات این مبادلها این است که هر دو سیال پروسس شونده می توانند تحت فشار زیاد باشند زیرا نگهداری سیال فشار قوی در لوله های با قطر کوچک تر هزینه کمتری بر می دارد تا اینکه در سیلندرهای با قطر بزرگتر قرار داده شود.
مبادلهای دو لوله ای معمولاً برای سطح انتقال حرارت کمتر از 50m2 مورد استفاده قرار می گیرند، برای سطح انتقال حرارت بزرگتر استفاده از این نوع مبادلها اقتصادی نیست زیرا خرج اولیه، نصب، کارکرد و نگهداری آنها بیشتر از مبادلهای پوسته و لوله می‌گردد.
مبادلهای حرارتی کویلی (Coiled-tube Heat Exchangers) این نوع مبادلها معمولاً از یک و یا چند لوله کویلی شکل تشکیل می گردند که در داخل یک پوسته قرار می گیرند.
یکی از امتیازات این مبادلها این است که به علت کویلی بودن لوله ها ضریب انتقال حرارت سیال داخل لوله بیشتر از لوله های مستقیم است بعلاوه سطح انتقال حرارت نسبتاً بزرگی را می توان در حجم کوچکی جای داد.
معهذالک این مبادلها برای سطح انتقال حرارت بیشتر از 5m2 مناسب نیستند.
مبادلهای حرارتی لامیلا (Lamella Heat Exchangers)