Wydział Technologii Żywności
Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

P R O J E K T

Z B I O R N I K A C I Ś N I E N I O W E G O

wykonanie:

Alicja Krzeczek

Kacper Kuziora

Katarzyna Magdalena Kwiecień

Przemysław Machura

KRAKÓW 2009

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 1 -

1. Dane do zaprojektowania zbiornika:

• objętość obliczeniowa: V

o

=2,5m

3

,

• temperatura obliczeniowa: t

o

=250°C,

• ciśnienie obliczeniowe: p

o

=0,7MPa,

• czynnik: para wodna,

• usytuowanie zbiornika: pionowe,

• rodzaje króćców: cieczowy, parowy, właz

2. Określenie klasy zbiornika:

Projektowany zbiornik należy do klasy B zbiorników bo:

300

200

≤

<

o

t

[°C]

0

,

2

07

,

0

≤

≤

o

p

[MPa]

Ponieważ jeden z parametrów (temperatura obliczeniowa) jest w klasie B przyjęto wyższą z dwu
wartości.

3. Określenie głównych wymiarów zbiornika (BN-64/2221-08):

mm

D

w

1000

=

- średnica wewnętrzna zbiornika,

mm

L

w

3580

=

- orientacyjna długość części walcowej zbiornika,

dobór orientacyjnych wymiarów króćców:

• króciec - ciecz -

mm

d

w

100

=

,

mm

l

w

150

=

,

• króciec - para -

mm

d

w

150

=

,

mm

l

w

300

=

,

• króciec - właz zbiornika -

mm

d

w

400

=

,

mm

l

w

120

=

,

w

d

- orientacyjna średnica wewnętrzna króćca,

w

l

- orientacyjna długość króćca,

4. Dobór materiału do wykonania zbiornika (PN-81/H-92123):

Stal St41

5. Określenie naprężeń dopuszczalnych:

oznaczenia:
k - naprężenia dopuszczalne w ściankach stalowych i staliwnych,

to

Re

- najmniejsza gwarantowana granica plastyczności w temperaturze obliczeniowej elementu wg

normy PN-81/H92123, dla stali St41 - 205MPa,
x=1,65 - współczynnik bezpieczeństwa, dla stali stopowych i stalowych rur kotłowych

MPa

k

24

,

124

=

x

k

to

Re

=

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 2 -

6. Określenie współczynnika wytrzymałościowego z:

dop

z

- współczynnik z jakim dany zakład został dopuszczony do wykonywania złączy w naczyniach

ciśnieniowych (przyjęto

8

,

0

=

dop

z

).

7. Wyznaczanie grubości ścianki elementu walcowego podlegającego ciśnieniu

wewnętrznemu:

oznaczenia:

o

p

- ciśnienie obliczeniowe [MPa],

w

D

- średnica wewnętrzna zbiornika [mm],

z - obliczeniowy współczynnik wytrzymałościowy w kierunku wzdłużnym,
k - naprężenia dopuszczalne [MPa],

α

- współczynnik zależny od

β

(

1

=

α

),

mm

g

o

07

,

3

=

najmniejsza wymagana grubość ścianki wynosi:


naddatki grubości wedle założeń projektowych przyjęto:

mm

c

mm

c

mm

c

0

3

1

3

2

1

=

=

=

mm

g

00

,

6

=

nominalna grubość elementu walcowego (wyrobu hutniczego) przeznaczonego na element walcowy
naczynia:

1

c

g

g

n

+

≥

→

mm

g

n

00

,

7

≥

1

c

g

g

n

rz

−

=

→

mm

g

rz

00

,

6

=

4

,

1

012

,

1

≤

=

=

w

z

D

D

β

- warunek spełniony

8. Średnica największego otworu niewymagającego wzmocnienia części walcowej

przyjmuje najniższą z wartości:

o

w

o

p

z

k

D

p

g

−

⋅

⋅

⋅

=

α

3

,

2

0

3

2

0

c

c

g

g

+

+

=

(

)

(

)

mm

c

g

k

c

g

D

p

z

rz

rz

w

o

rz

82

,

0

3

,

2

2

2

=

−

⋅

⋅

−

+

⋅

=

α

(

) (

)

[

]

mm

z

c

g

D

d

rz

rz

w

08

,

66

1

1

,

8

3

1

2

=

−

⋅

−

⋅

=

mm

D

d

z

2

,

354

35

,

0

=

⋅

=

mm

d

200

=

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 3 -

Wybrano najmniejszą wartość d=66,08mm

9. Dobór parametrów dna zbiornika (PN-75/M-35412):

określenie wysokości części wyoblonej

w

h

dna:

mm

h

w

250

=

mm

h

c

40

=

odczytano:

• orientacyjna pojemność elipsoidalnej części dna: 1,31m

3

,

• orientacyjna masa dna: 68kg,

oznaczenia:

d

- najmniejsza średnica 66,08mm,

z

D

- średnica zewnętrzna zbiornika,

rz

g

- grubość nominalna elementu walcowego

Wartość

00

,

2

=

w

y

odczytano z tabeli współczynników dla den wypukłych

określenie grubości obliczeniowej dna (stal St41):

MPa

k

24

,

124

=

4

,

1

=

x

przyjęto

mm

g

o

00

,

3

=

grubość nominalna dna:

mm

g

n

7

≥

grubość rzeczywista dna:

mm

g

rz

6

=

0

=

⋅

=

w

rz

z

g

D

d

ω

25

,

0

=

z

z

D

H

mm

k

y

D

p

g

w

D

Z

o

o

42

,

2

4

=

⋅

⋅

⋅

=

3

2

1

c

c

c

g

g

o

n

+

+

+

≥

1

c

g

g

n

rz

−

=

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 4 -

10. Obliczenie króćców (PN-85/H-74252):

d

w

[mm]

l

w

[mm]

średnica zewnętrzna

grubość króćca

masa króćca

mm

kg/mb

Ciecz

100

150

108

4,0

10,3

Para

150

300

159

5,5

21,1

Właz

400

120

406,4

11

107

k

z

d

- średnica zewnętrzna,

k

g

- grubość króćca,

k

m

- masa króćca.

Materiał na rury: K-10

grubość rury króćca:

4

,

1

06

,

1

≤

=

β

MPa

k

73

,

112

=

dla:

MPa

186

Re

=

65

,

1

=

x

mm

g

n

k

65

,

4

=

→

przyjęto 5mm

11. Dobór kołnierzy (PN-92/H-94009):

Materiał na kołnierze: Stal 20N

Dobór wymiarów wg: PN-87/H-74710/03

12. Dobór kołnierza zaślepiającego do włazu (PN-92/H-94009):

Dobrano materiał: Stal 20N
Powierzchnia uszczelniająca wg PN-87/H-74728 dla średnicy nominalnej 400mm.

Kołnierz

Śruby

D

z

D

0

D

1

f

R

d

0

masa

2

DN

mm

kg

liczba

gwint

400

565

515

482

4

4

26

55,03

16

M24

mm

p

z

k

D

p

g

o

z

o

o

10

,

2

3

,

2

=

+

⋅

⋅

⋅

=

α

Kołnierz

Szyjka

Przylga

D

z

g

D

o

d

o

d

z

D

z

H h

s

R

D

1

f

W

min

Masa

Śruby

średnica

nominalna

DN

mm

mm

mm

mm

3

kg

liczba gwint

100

220 20 180 18

108 130 52 12 4,0 6 158 3 40433

4,54

8

M16

150

285 22 240 22

159 175 55 12 4,5 8 212 3 54713

7,64

8

M20

400

565 26 515 26 406,4 440 75 75 8,8 10 482 4 138445 28,56 16 M24

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 5 -

13. Dobór uszczelki dla połączenia śrubowego dla włazu:

uszczelka zgrubna i gładka wg PN-85/H-74307
materiał typ GYLON 3510 wg katalogu firmy Garlock

o parametrach:

mm

d

407

=

mm

D

489

=

mm

s

2

=

oznaczenia:

d

- średnica wewnętrzna,

D

- średnica uszczelki,

s

- grubość uszczelki.

14. Dobór śrub:

Dobrano śruby z materiału 25HM typ M24 wg normy PN-68/H-74302

długość:

K

l

l

o

+

=

gdzie:
l

o

– długość skręcania [mm]

K – długość zastępcza gwintu [mm] dla M24 K=66mm

mm

l

116

=

15. Dobór nakrętek:

Dobrano nakrętki typu N wg normy PN-68/H-74303; ze stali 35-T wg PN-80/H93045 sześciokątne
wysokie z podtłoczeniem do połączeń kołnierzowych

16. Dobór łap (BN – 221264/02):

Materiał: St3SX wg PN-61/H-84020

W celu dobrania łap, w obliczeniach przyjęto za ciecz wodę o gęstości 998,2kg/m

3

, czyli dla 20°C.

stal

w

walc

V

m

ρ

⋅

=

w

z

walc

V

V

V

−

=

L

D

V

z

z

⋅

⋅

=

4

2

π

L

D

V

w

w

⋅

⋅

=

4

2

π

3

7850

m

kg

stal

=

ρ

d

walc

zb

m

m

m

2

+

=

O

H

O

H

O

H

V

m

2

2

2

ρ

⋅

=

d

w

O

H

V

L

D

V

2

4

2

2

+

⋅

⋅

=

π

3

2

20

,

998

m

kg

O

H

=

ρ

O

H

z

c

m

m

m

2

1

,

1

+

=

P r o j e k t z b i o r n i k a c i ś n i e n i o w e g o

- 6 -

Vz=

2,86 m

3

V

H2O

=

5,4303 m

3

Vw=

2,81 m

3

m

H2O

=

5430,30 kg

Vwal=

0,05 m

3

m

wal

354,3855747 kg

m

zb

=

490,3855747 kg

m

cał

=

5969,724132 kg

gc=10mm
g1=5mm
gw=5mm
w=125mm

gdzie:

g

c

- najmniejsza grubość płaszcza nie wymagająca wzmocnienia

g

1

- najmniejsza grubość płaszcza z blachą wzmacniającą

g

w

- najmniejsza grubość blachy wzmacniającej

w- zalecana grubość łapy

mm

W

125

=

mm

H

200

=

mm

s

105

=

mm

m

128

=

mm

e

100

max

=

kg

masa

2

,

3

=

mm

blacha

125

=

17. Blachy wzmacniające:

Średnicę blachy wzmacniającej projektuje się jako 2 x średnica wewnętrzna otworu w którym
umieszcza się króciec.