+ All Categories
Home > Documents > INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 -...

INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 -...

Date post: 29-Jul-2020
Category:
Upload: others
View: 7 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
21
INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena (C2H2 ): este un gaz incolor, cu miros specific, volatil si extrem de inflamabil este foarte periculoasă, deoarece este reactivă și se aprinde ușor, datorită legăturilor triple dintre atomii de carbon constituie baza pentru obținerea unui număr foarte mare de compuși în industria chimică are densitatea mai mica decat aerul (se acumuleaza in partea superioara a incaperilor) datorita proprietatilor sale fizico-chimice are cea mai ridicata temperatura a flacarii, viteza de aprindere si putere dintre toate gazele combustibile industriale Gazul cu cea mai mare temperatură şi mai eficient dintre toate gazele combustibile, acetilena oferă nivele înalte de productivitate datorită unei încălziri bine localizate cu un minim de risipă de energie termică. De asemenea, are nevoie de cantitatea cea mai mică de oxigen pentru a asigura arderea completă. Acest gaz inflamabil şi incolor este mai uşor decât aerul, aşa că nu se acumulează la nivelele inferioare, unde ar putea cauza un potenţial pericol, de aceea este singurul gaz combustibil recomandat pentru condiţii de lucru subterane. Aplicaţiile tipice includ încălzirea cu flacără, decaparea cu flacără, sudura, întărirea cu flacără, curăţarea la flacără, îndreptarea la flacără, pulverizarea termică, încălzirea locală, brazare, texturare, profilare, marcarea paleţilor din lemn, maturarea lemnului, învelirea cu carbon etc. De asemenea, este singurul gaz combustibil, care poate fi utilizat pentru sudura oţelului. La tăiere, oxiacetilena oferă cea mai rapidă încălzire şi străpungere din toate combinaţiile de gaze. Acetiena in stare gazoasa in amestec cu aerul, oxigenul dar si cu alte gaze cu care interactioneaza usor formeaza amestecuri explozive. Limitele de explozie, exprimate in concentratii volumice sunt prezentate in figura 1. Fig. 1 Limite de explozie
Transcript
Page 1: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5

1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI

Acetilena (C2H2 ):

este un gaz incolor, cu miros specific, volatil si extrem de inflamabil

este foarte periculoasă, deoarece este reactivă și se aprinde ușor, datorită legăturilor triple

dintre atomii de carbon

constituie baza pentru obținerea unui număr foarte mare de compuși în industria chimică

are densitatea mai mica decat aerul (se acumuleaza in partea superioara a incaperilor)

datorita proprietatilor sale fizico-chimice are cea mai ridicata temperatura a flacarii,

viteza de aprindere si putere dintre toate gazele combustibile industriale

Gazul cu cea mai mare temperatură şi mai eficient dintre toate gazele combustibile, acetilena

oferă nivele înalte de productivitate datorită unei încălziri bine localizate cu un minim de risipă

de energie termică. De asemenea, are nevoie de cantitatea cea mai mică de oxigen pentru a

asigura arderea completă. Acest gaz inflamabil şi incolor este mai uşor decât aerul, aşa că nu se

acumulează la nivelele inferioare, unde ar putea cauza un potenţial pericol, de aceea este singurul

gaz combustibil recomandat pentru condiţii de lucru subterane.

Aplicaţiile tipice includ încălzirea cu flacără, decaparea cu flacără, sudura, întărirea cu

flacără, curăţarea la flacără, îndreptarea la flacără, pulverizarea termică, încălzirea locală,

brazare, texturare, profilare, marcarea paleţilor din lemn, maturarea lemnului, învelirea cu carbon

etc. De asemenea, este singurul gaz combustibil, care poate fi utilizat pentru sudura oţelului. La

tăiere, oxiacetilena oferă cea mai rapidă încălzire şi străpungere din toate combinaţiile de gaze.

Acetiena in stare gazoasa in amestec cu aerul, oxigenul dar si cu alte gaze cu care

interactioneaza usor formeaza amestecuri explozive. Limitele de explozie, exprimate in

concentratii volumice sunt prezentate in figura 1.

Fig. 1 Limite de explozie

Page 2: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Proprietati:

la temperaturi de 305 oC se descompune in carbon si hidrogen rezultand cresteri

semnificative ale temperaturii si presiunii in butelii

punctul de topire: -80.8 oC

punctul de fierbere: -84 oC

temperatura de autoaprindere: in aer 335 oC, in oxigen 300 oC

formeaza o legatura cu cuprul si aliajele sale foarte periculoasa si exploziva

este solubila in apa – cu raportul de 1:1 insa solubilitatea scade odata cu cresterea

temperaturii

este solubila si in solventi organici

Stocarea acetilenei:

se face in butelii speciale confecționate din otel cu grosimea pereților de 5...8 mm

buteliile sunt umplute cu masa poroasa (kiselgur) cu scopul de a evita o posibila

descompunere a acetilenei

pentru a mari capacitatea utila a buteliilor, acetilena se dizolva in acetona ( un volum de

acetona dizolva 23 volume de acetilena la temperatura de 15 oC)

prezenta acetonei reduce pericolul de explozie al acetilenei

Page 3: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

in general, o butelie contine 25% masa poroasa, 38% acetona, 29% acetilena dizolvata iar

restul de 8% formeaza la partea superioara a buteliei un spatiu de siguranta pentru a evita

antrenarea acetonei impreuna cu acetilenain timpul lucrului

Fig. 2 Butelii de acetilena

Recipienti butelii de acetilena:

continutul de acetilena din butelie se determina prin cântărire deoarece presiunea este

dependenta de temparatura

presiunea de umplere este intre 7 si 20 bar

culoarea buteliei : rosu-maroniu

Robinetul buteliei de acetilena este confecționat din otel si nu are roata de manevra,

deschiderea si inchiderea facundu-se cu ajutorul unei chei tubulare. In timpul transportului si

utilizarii bteliilor de acetlena se iau masuri de evitare a pericolelor de incendii si explozii.

Page 4: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

1- tija filetata;

2- ventil;

3- dop de închidere;

4- garnitura;

5- bucșă.

Fig. 3 Robinet de închidere pentru butelia de acetilena

Producerea acetilenei.

Exista 2 metode de obtinere industriala a acetilenei:

prin cracare termica sau in arc electric la 1500 oC a metanului rezultand acetilena si

hidrogen

2CH4 → C2H2 + 3H2

prin reactie chimica dintre carbura de calciu (carbid) si apa – rezultand acetilena si

hidroxid de calciu (var stins) - reactia este exoterma, cantitatea de caldura degajata de 1 kg

CaC2 chimic pura este de 1983,4 kJ

CaC2 + 2H2O→ C2H2 + Ca(OH)2

Carbura de calciu (CaC2):

se livreaza sub forma de granule cu dimensiuni cuprinse intre 2 si 80 mm; granulele cu

dimensiuni mai mici nu se utilizeaza deoarece genereaza instantaneu acetilena, fenomen

ce poate produce explozii

la cantitatea de 1 kg CaC2 este necesara o cantitate de 0.58 kg apa rezultand 373 dm3

acetilena si 1,15 Kg namol

impuritatile din carbura de calciu au urmatoarele influente asupra procesului de obtinere

a acetilenei:

micsoreaza viteza de formare a acetilenei

Page 5: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

conduc la aparitia unor combinatii chimice nocive proceselor tehnologice

(hidrogen sulfurat, ammoniac, hidrogen fosforat)

2. ELEMENTELE COMPONENTE ALE INSTALATIEI INDUSTRIALE PENTRU

PRODUCEREA SI DISTRIBUTIA ACETILENEI

1 – sursa de acetilena ; 2 – reteaua de

distributie a acetilenei; 3 – echipamente de

protectie si pt curatirea si reducerea presiunii

acetilenei; 4 – consumatorul de acetilena

Fig. 4 Schema generala a instalatiei de acetilena

2.1. Sursa de acetilena asigura debitul de acetilena in instalatie la presiunea de regim pr= 1.05pn

[bar]. Aceasta poate fi:

generator stabil de acetilena

generator mobil de acetilena

recipienti butelii de acetilena

baterii de butelii de acetilena

a. b. c.

a-generator mobil; b- generator fix; c- baterie de butelii

Fig. 5 Surse de acetilena

Generatoarele de acetilena sunt aparate in care are loc reactia chimica intre carbura de calciu si

apa pentru formarea acetilenei. Acestea se clasifica dupa urmatoarele criterii:

Page 6: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

dupa presiunea maxima a acetilenei generate

generatoare de joasa presiune (<0.2 bar)

generatoare de medie presiune (0.2- 1.5 bar)

dupa mobilitatea generatorului

generatoare portabile

generatoare semiportabile

generatoare stabile

dupa modul de contact dintre carbura de calciu si apa

prin caderea carburii de calciu in apa

prin curgerea apei peste carbura de calciu

prin contact intermitent (prin inundarea carbidului in apa sau prin

imersiunea in apa a carbidului continut intr-o colivie perforata)

1-recipient;

2 – clopot;

3- tija;

4- plutitor;

5- opritor;

6- ghidaj;

7- cos de carbid;

8- clapete articulate;

9- teava imersata pentru acetilena;

10- robinet de inchidere;

11- conducta de golire.

Fig. 6 Schema generatorului de acetilena cu functionare prin caderea carbidului in apa

Generatorul de acetilena cu functionare prin caderea carbidului in apa (fig. 6) este alcatuit, in

principal, dintr-un recipient partial umplut cu apa necesara reactiei si un clopot mobil. La scaderea

presiunii in spatiul cu gaz, clopotul coboara simultan cu o tija ghidata de un inel. Coborarea este

Page 7: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

limitata de un opritor. Aceasta deplasare determina ridicarea conului de inchidere care

permitecaderea carbidului din rezervor in spatiul cu apa al recipientului. Presiunea acetilenei

generate ridica nin nou clopotul si inchide conul de alimentare cu carbid. Acetilena trece prin

conducta imersata in spatiul de apa si printr-un robinet spre instalatia de utilizare. Namolul adunat

pe fundul vasului se elimina periodic prin robinetul de purjare.

Acest tip de generator este utilizat in instalatiile stabile avand o productivitate de peste

20m3N/h. Randamentul acestuia este de 50...80% iar gazul produs este uscat si racit.

1- recipient;

2 – clopot;

3- pârghie;

4- ventil;

5- rezervor de apa;

6- conducta pentru alimentare cu apa

peste carbid;

7- sertar;

8- teava imersata pentru acetilena;

9- supapa hidraulica de siguranta;

10- teava imersata pentru evacuarea

acetilenei.

Fig. 7 Schema generatorului de acetilena cu functionare prin curgerea apei peste carbid

Generatorul de acetilena cu functionare prin curgerea apei peste carbid (fig. 7) produce

acetilena ca urmare a contactului periodic dintre o cantitate determinata de apa si carbidul aflat

intr-un vas. In lipsa acetilenei clopotul 2 coboara, iar parghia 3, solidara cu el, printr-o articulatie,

ridica ventilul care permite curgerea unei cantitati de apa din vas prin conducta in primul

compartiment al sertarului. Acetilena produsa la contactul apa – carbid este captata printr-un tub,

spalata si racita prin supapa hidraulică. Acetilena produsa dezvolta pe partea inferioara a clopotului

o presiune care il ridica si determina oprirea alimentarii cu apa. Reacția continua si pe masura ce

se formeaza, acetilena trece prin conducta imersata spre consumator.

Randamentul acestui tip de generator este 83...85% in cazul tipului portabil si de 85...95% in

cazul generatorului stabil.

Page 8: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

1 – rezervor;

2 – plutitor;

3 – tija de fixare;

4 – clopot;

5 – cos de carbid;

6 – tava de reziduuri;

7, 8, 9 – conducte de legatura;

10 – aparat de epurare;

11 – supapa de siguranta cu garda

hidraulica;

12 – robinet acetilena;

13 – conducta;

14 – robinet de purjare;

15 – robinet de nivel

Fig. 8 Schema de principiu a generatorului de acetilena cu functionare prin contact intermitent

intre apa si carbid

Generatorul de acetilena din figura 8 funcționează cu contact intermitent, cu refularea apei

cand se realizeaza o anumita presiune a acetilenei. Acesta se compune din rezervorul 1 in care se

afla plutitorul 2, fixat de rezervor prin tija 3, iar in plutitor este introdus clopotul 4 in care se afla

cosul de carbid 5 si tava de reziduuri 6. Acetilena produsa la contactul carbidului cu apa trece prin

tevile de legatura 7, 8, 9, epuratorul 10, supapa hidraulica de siguranta 11 si robinetul 12, la

arzator./ consummator sau in reteaua de distributie. Daca consumul de acetilena este mic sau daca

robinetul 12 este inchis, acetilena trece prin conducta 13 si se acumuleaza in plutitor; cand

presiunea acetilenei creste, apa este refulata deasupra plutitorului si se intrerupe contactul

carbidului cu apa. Daca se deschide robinetul 12, pe masura ce acetilena este consumata, apa,

datorita presiunii patrunde din nou sub clopot si vine in contact cu carbidul, generand acetilena.

Baterii de butelii:

se utilizeaza la consumuri lunare intre 300 si 400 m3

pot fi unilaterale sau bilaterale

numarul de butelii se determina pe baza consumului de acetilena

se pot lega in paralel formand un “grup de baterii”

reglarea presiunii se face de la un regulator de presiune central

Page 9: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

fiecae loc de munca si de preluare a acetilenei este echipat cu supapa hidraulica de

siguranta.

1- butelie;

2- dispozitiv de fixare abuteliei;

3- colier;

4- robinet butelie;

5- conducta de inalta presiune;

6- regulator de presiune;

7- conducta de joasa presiune;

8- robinet de preluare pentru locul de

munca;

9- supapa hidraulica de siguranta;

Fig. 9 Schema unei baterii de butelii bilaterale

2.2. Echipamente de protectie si pentru curatirea si reducerea presiunii acetilenei

Acestea asigura funtionarea in conditii de siguranta cu ajutorul supapelor de siguranta si a

robinetelor cu ventil de retinere, asigura presiuni normale de utilizare la consumatori cu ajutorul

regulatoarelor de presiune, respectiv separarea impuritatilor si diferitelor substante chimice din

acetilena prin aparate pentru epurare.

➢ Aparat pentru epurarea acetilenei

1-intrare acetilena;

2- placa perforata;

3- iesire acetilena

Fig. 10 Schema aparatului pentru epurarea acetilenei

Page 10: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Aparat pentru epurarea acetilenei:

• are rolul de a retine impuritatile si umiditatea

• este construit in mai multe variante in functie de debitul de acetilena si tipul de generator

• are forma cilindrica

• in interior se gasesc subtante active (carbune sau granule de caramida) care actioneaza

asupra combinatiilor volatile de sulf si fosfor si le transforma in combinatii chimice

nevolatile

➢ Dispozitive de siguranta pentru instalatiile de acetilena:

• au rolul de a mentine presiunea din generator la o valoare maxima

• impiedica propagarea flacarii de la consumatorul de acetilena la generator

• se construiesc in mai multe tipuri:

cu garda hidraulica

cu ventil de reținere

cu arc

1- intrare acetilena;

2– rezervorul supapei;

3 – iesire acetilena;

4 – robinet de control

al nivelului apei;

5 – teava de evacuare;

6 –orificiu;

7 – rezervor deschis;

8 – robinet de golire.

a- functionare in regim normal; b –functionare la suprapresiune;

Fig. 11 Supapa de siguranță cu garda hidraulică

Page 11: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Supapa de siguranta cu garda hihraulica (fig. 11) este utilizata la generatoarele

portabile de joasa presiune. In timpul functionatii normale, gazul vine din generator, trece prin apa

din supapa si se aduna la partea superioara a acesteia de unde trece spre consumator. Daca in

conducta apare un curent din sens invers, nivelul apei din supapa coboara pana la extremitatea

tubului de siguranta prin care gazul scapa in atmosfera. Umplerea supapei se verifica printr-un

robinet de control.

Supapa de siguranta cu ventil de retinere (fig. 12) in functionare normala permite

accesul acetilenei de la generator catre consumator, un plutitor sferic (ventil de retinere) se afla

intr-o pozitie care permite curgerea gazului. In cazul intoacerii flacarii oxiacetilenice de la arzator,

teava spirala amortizeaza unda de soc. Datorita suprapresiunii apa este refulata si determina

ridicarea plutitorului, oprind unda de soc catre generatorul de acetilena. Excesul de gaz se elimina

in atmosfera.

1- intrare acetilena;

2– iesire acetilena;

3- plutitor sferic;

4 – serpentina;

5 – rezervor deschis;

6 – robinet de inchidere;

7 – robinet pentru controlul nivelului apei;

8 – robinet de golire.

Fig. 12 Supapa de siguranță cu ventil de

reținere

➢ Reductoare de presiune

reduc presiunea acetilenei la presiunea nominala a consumatorului

mentin presiunea de lucru constanta

se utilizeaza in special la instalatiile cu recipienti butelii de acetilena

cele mai utilizate sunt regulatoarele de presiune cu membrana

Page 12: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

1-robinet butelie;

2-Surub de presiune;

3- colier;

4- butelie;

5- tub de racors;

6- manometru de inalta presiune;

7- orificiu de intrare a acetilenei;

8- parghie;

9- supapa de siguranta cu arc;

10- conducta de joasa presiune;

11- manometru de joasa presiune;

12- membrana;

13- resort de reglaj;

14- surub de reglaj;

15- orificiu de egalizare a presiunii;

16- camera de presiune a regulatorului.

Fig. 13 Reductor de presiune cu membrana

Acetilena din butelie, avand presiunea masurata de manometrul 6, iese prin conducta 5 si

intra in regulator prin orificiul 7. Acetilena acumulata in camera 16 împinge membrana 12, presand

arcul 13. Capatul din dreapta al parghiei 8 este ridicat in sus, provocand obturarea partiala sau

totala a orificiului 7. Cu ajutorul surubului de reglaj 14, care mareste sau micsoreaza tensiunea

arcului 13, se stabileste o valoare a presiunii in camera 16 in care orificiul 7 este mentinut inchis.

Prin deschiderea ventilului de pe conducta 10, acetilena din camera 16 trece spre utilizare. Ca

urmare, resortul13 preseaza membrana 12 si parghia 8, care deschide orificul 7 pana la refacerea

presiunii. Orificiul 15 compenseaza variatiile de presiune atmosferica, permitand reglarea pentru

o suprapresiune constanta in raport cu atmosfera. Supapa de siguranta permite iesirea acetilenei

din camera 16, cand inchderea orificiului 7 nu este perfect etansa. Membrana 12 este confectionata

din cauciuc. Fixarea reductorului pe butelia de acetilena se face cu ajutorul colierului 3 ai al

surubului de presiune 2.

2.3. Reteaua de distributie a acetilenei

realizeaza transportul de la sursa de acetilena la consumator

poate fi inelara sau directa

Page 13: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Conductele prin care se deplaseaza acetilena la punctele de consum sunt:

conducte din otel fara sudura longitudinala

furtune din cauciu din clasa P10

se evita utilizarea conductelor de cupru deoarece in contact cu acetilena formeaza

acetilura de cupru , combinatie care explodeaza la incalzire

In cazul in care acetilena este destinata sudurii sau taierii metalelor, in functie de presiunile

efective de lucru se diferentiaza urmatoarele categorii:

conducte de joasa presiune pu < 0.2 bar

conducte de medie presiune pu = 0.2 – 1.5 bar

conducte de inalta presiune pu = 1.5 - 25 bar

! Pentru a evita riscul de condensare a acetilenei in conducte, presiunea se limiteaza in functie de

temperatura mediului ambient

! Conductele de presiune joasa si medie pentru acetilena umeda vor fi prevazute cu dispozitive

de separarea si evacuarea apei si se vor monta cu panta spre aceste dispozitive

Prevederi generale:

conductele pentru acetilena trebuie sa reziste la toate solicitarile mecanice , termice si

chimice previzibile, ținându-se cont si de impuritatile pe care acetilena le poate contine,

precum si de alte substante care pot insoti acetilena in mod normal sau intamplator

conductele trebuie sa fie si sa ramana perfect etanse in conditii normale de exploatare si

in toate situatiile ce ar putea surveni ocazional

conductele de acetilena vor fi montate de regula suprateran, astfel incat sa fie usor

accesibile

la pozarea conductelor trebuie avut grija sa nu intre in contact cu conductori sau cabluri

electrice

nu se admite montarea conductelor:

in spatii greu accesibile

in locuri cu circulatie intense,

in hale in care acetilena nu intervine in procesele tehnologice

in canale mari in care se poate circula sau se pot monta alte conducte

Page 14: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

in blocuri de beton sau zidarie

Retelele exterioare de acetilena se monteaza: - aparent ( pe estacade )

- ingropat (sub limita de inghet)

Distantele conductelor ingropate fata de:

- cladiri, canale sau camine este de min 3m;

- cabluri electrice ingropate – min 1m;

- conducte de alimentare cu apa – min 1.5m;

- conducte cu lichide inflamabile – min 5m.

Conductele se moneaza cu panta de 5%o catre punctele retelei unde se amplaseaza

separatoare de apa.

Pe traseele exterioare comune in incintele industriale, conductele de acetilena se

monteaza la circa 500mm deasupra celor de oxigen.

Retelele interioare se monteaza aparent, pe suporturi proprii, deasupra celorlalte categorii

de conducte;

Distanta de montare fata de cablurile electrice trebuie sa fie de cel putin 1 m;

Inainte de punerea in exploatare a conductelor de acetilena cu o presiune de 1,5 bar, se

face o proba de presiune (p1=13(1.5+1)-1)

Proba de etanseitate se face cu aer comprimat la o presiune de de trei ori mai mare decat

presiunea de lucru

Inainte de de a introduce acetilena in conducte, acestea se sulfa cu un gaz inert

3. DIMENSIONAREA INSTALATIILOR DE ACETILENA

3.1. Debitul de acetilena produs de generator

Debitul de acetilena Ma la temperatura de 293.15 K si presiunea de 1.01325 bar, produs

de generator, se determina cu relatia:

𝑀𝑎 =𝜂∙𝑎∙𝑚𝑐

103∙𝑡 [m3/s] (1)

Unde:

Page 15: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Ma – debitul de acetilena produs de generator la temperatura de 20 oC si presiunea de 1 at

[m3/s]

𝜂 – randamentul generatorului de acetilena, definit ca raportul intre volumul de gaz produs

intr-un interval de timp dat si volumul care corespunde carburii folosite ( variaza in functie

de sistemul constructiv al generatorului si de modul de exploatare intre 0.75 si 0.95)

a – volumul de acetilena degajat de 1 Kg carbura de calciu [ dm3/kg]

𝑡– durata de functionare a generatorului intre 2 încărcări ( 1...3 ore pentru generatoare

stationare; 0.3 ... 1 ora pentru generatoare portabile)

mc – masa unei incarcaturi de carbura [kg] pentru durata 𝑡 de functionare a generatorului.

Volumul de C2H2 obtinut dintr-un kg de CaC2 cu diferite granulatii in conditii normale:

3.1. Debite de apa necesare pentru producerea si racirea acetilenei

Debitul de apa Mar consumat pentru reactia chimica de obtinere a acetilenei este dat de relatia:

𝑀𝑎𝑟 =𝑚𝑐

𝑡[

2𝑀𝑊

𝑀𝐶∙

𝑎

𝑎0+

𝑀𝑊

𝑀0𝐶(0.94 −

𝑎

𝑎0)] [kg/s] (2)

In care:

a0 – cantitatea de acetilena degajata de 1 kg de carbura de calciu chimic pura [l/kg] la temperatura

de 293.15 K si presiunea de 10.01325 bar ( a0 =373.4 l/kg]

a/a0 – gradul de utilizare a carburii de calciu; in medie 1 kg carbura de calciu contine 6%

substante straine care nu se descompun, astfel incat, oxidul de calciu din 1 kg de carbura tehnica

este: (0.94 - a/a0) kg

MW, MC, M0C – masele moleculare ale apei ( MW =18.016 kg/kmol), carburii de calciu ( MC

=64.1 kg/kmol) si oxidului de calciu (M0C = 56.08 kg/kmol).

Page 16: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

Inlocuind masee moleculare ale apei, carbidului si oxidului de calciu cu valorile lor in

relatia 2, se obtine:

𝑀𝑎𝑟 =𝑚𝑐

𝑡[0.562 ∙

𝑎

𝑎0+ 0.322 (0.94 −

𝑎

𝑎0)] [kg/s] (3)

Debitul total de apa necesar reactiei chimice si racirii acetilenei, care se introduce in generatorul

de acetilena este dat de relatia:

𝑀 = 𝑀𝑎𝑟 +𝑄𝑎

𝑐𝑎∙(𝜃2−𝜃1) [kg/s] (4)

In care:

ca – caldura specifica a apei [J/kg K]

𝜃1, 𝜃2- temperaturile initiala, respectiv finala ale apei [ oC]

Qa – debitul de caldura preluat de apa [W]

3.2.Dimensionarea conductelor pentru distributia acetilenei

In procesul de curgere sub presiune, in conducte, acetilena gazoasa se destinde izotermic si se

aplica aceleasi ecuatii generale de la aerul comprimat.

Diametrul interior al conductei de acetilena se calculeaza cu relatia:

𝑑 = 0.96√𝜆∙𝜌𝑎∙𝑙∙𝑄𝑎

2

∆𝑝𝑎

5 [m ] (5)

d – diametrul interior al conductei [m]

𝜌𝑎 − densitatea acetilenei [kg/m3]

l – lungimea tronsonului de conducta [m]

λ – coeficientul de rezistenta hidraulică (se recomanda valoarea medie λ = 0.02)

Qa – debitul volumic de acetilena [m3/s]

∆pa = pi - pf este caderea de presiune a acetilenei, admisa pentru dimensionarea conductelor si

egala numeric cu pierderea de sarcina [Pa]

pi – presiunea initiala, la intrarea acetilenei in tronsonul de conductă care se dimensioneaza [ Pa]

pf – presiunea finala, la iesirea acetilenei din tronsonul de conductă care se dimensioneaza [ Pa]

Page 17: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

4. CONSUMATORI DE ACETILENA

Consumatorii de acetilena sunt:

• aparatele de sudura cu flacara oxiacetilenica

• aparatele de taiere cu flacara oxiacetilenica

Structura şi forma flăcării depinde de raportul volumetric „k” al componentelor amestecului

gazos:

(6)

Unde:

QO2 – debitul de oxigen [m3/s]

QC2H2 – debitul de acetilena [m3/s]

Fig. 14 Tipuri de flacără oxiacetilenica

k = 1,1 – 1,2 – flacara este neutra

- zonele flăcării sunt perfect delimitate, structura si nuanţa flăcării sunt constante

- este flacăra cea mai utilizată la sudarea metalelor feroase şi neferoase

k = 0.7 – 1.0 – flacara carburanta

- zonele flăcării se întrepătrund, flacăra este deformată, lungă, de culoare roşiatică.

- in zona primară există carbon

Page 18: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

- se utilizează doar pentru sudarea aluminiului si a fontelor

k = 1,1 – 1,5 – flacara oxidanta

- flacăra este redusă ca dimensiuni, arde zgomotos, este violetă pe fond albastru, ca nuanţă.

- este utilizată doar pentru sudarea alamelor.

Fig. 15 Arzător de sudura

Fig. 16 Arzator de taiere

Page 19: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

➢ Instalatii localepentru distributia si utilizarea acetilenei

Pentru punctele de lucru nepermanente, se poate utiliza fie un generator portabil de acetilena,

prevazut cu supapa hidraulica de siguranta, fie cu butelii cu acetilena dizolvata. Distributia

acetilenei la consumatori se face prin furtun de cauciuc.

1 – butelie oxigen

2 – butelie acetilena

3 – regulator presiune oxigen

4 - regulator presiune acetilena

5 – furtun presiune inalta

6 – robinet

7 , 8 – supapa de sens

9 – dop

10 – conducta inalta presiune

11 – robinet distributor

12 – instructiuni

13 – suport butelii

14 – bucla de expansiune

15 - cuple

16 - clema

17 – tub de protective

18 – robinet

19 - regulator de presiune

20 - ecartament

21 - dispozitiv de protective impotriva

intoarcerii flacarii

22 - cablu siguranta

23 - furtune pt oxigen si acetilena

24 - arzator

25 - conducta presiune redusa oxigen

26 - conducta presiune redusa acetilena

Fig. 17 Instalatie locala de sudura cu butelii de oxigen si acetilena

Page 20: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

➢ Statii centrale pentru producerea si distributia acetilenei :

• cladirea statiei de acetilena trebuie executata din material neinflamabil si cu acoperis usor

iar pardoseala se face din ciment;

• iluminarea artificiala se admite numai exterior prin ferestre

• intreaga retea electrica trebuie sa fie exterioara

• usile si ferestrele se vor deschide in exterior

• incalzirea statiei se va face cu agent termic abur sau apa calda

• depozitul de carbid nu trebuie incalzit, doar ventilat pe cale naturala sau cu instalatie de

ventilare mecanica

• instaltatiile pentru producerea acetilenei se amplaseaza, de regula, intr-o cladire comuna

cu statia pentru distributia oxigenului dar in incaperi complet separate.

1 – generator de acetilena; 2 – supapa hidraulica de siguranta; 3 – aparat de spalare si racier a

acetilenei; 4 – gazometru; 5 – aparat de epurare a acetilenei; 6 - supapa hidraulica de siguranta;

7 – conducta de distributie a acetilenei; 8 – redactor de presiune; 9 – conducta de distributie a

acetlenei cu presiune redusa; 10 – conduct ade ocolire; 11- robinet.

Fig. 18 Instalatie centrala pentru producerea si distributia acetilenei

Page 21: INSTALAŢII DE ACETILENA - Cursul 5 1. PROPRIETATILE SI ...users.utcluj.ro/~cteodor/AN4IHI/Curs 5 - Instalatii de acetilena.pdf · 1. PROPRIETATILE SI UTILIZARILE ACETILENEI Acetilena

1 – generator de acetilena;

2 – supapa hidraulica de siguranta;

3 – aparat de spalare si racier a acetilenei;

4 – gazometru;

5 – aparat de epurare a acetilenei;

6 - supapa hidraulica de siguranta;

7 – conducta de distributie a acetilenei;

8 – redactor de presiune;

9 – conducta de distributie a acetlenei cu

presiune redusa;

10 – conduct ade ocolire;

11- robinet;

12 – butelii de oxigen;

13- redactor de presiune oxigen;

14 – conducta de distributie a oxigenului.

A – incaperea generatorului de acetilena;

B – depozitul intermediar pentru carbid;

C – incapere pentru deschiderea butoaielor de

carbid;

D – incaperea rampei de distributie a

oxigenului;

E – camera tampon;

F – bazine pentru namol de var.

Fig.19 Statie centrala de acetilena - plan


Recommended