PROJEKT ZBIORNIKA

DO MAGAZYNOWANIA GAZU

Wykonała:

Borys Zdunek

Gr. 1b

IIROK IOŚ

Założenia do projektu:

1. Temp do magazynowania gazu nie większa niż 30⁰

2. Materiał konstrukcji stal węglowa zwykłej jakości

3. Dno spawane z częścią walcową. Pokrywa połączona kołnierzem.

4. Zbiornik zaopatrzony jest w 3 króćce:

1. wlotowy, wylotowy o średnicach 0,1D_N

2. krócieć do zaworu bezpieczeństwa o średnicy zewnętrznej Dz = 45mm

Dane do projektowania:

1. Ciśnienie gazu p=1,5 MPa

2. Objętość nominalna V_N= 1m³

3. Materiał zbiornika P235S

4. Kształt dna i pokrywy: elipsoidalne

5. Położenie zbiornika i rodzaj podpór: pionowy podparty na nogach

DANE	OBICZENIA	WYNIK
VN=1m^3 P = 1,5MPa a1=0,8 zdop=0,8 x-1,8 Re=235MPa DN=900mm p=1,5MPa a2=0,025$\frac{\text{mm}}{\text{rok}}$ τ=30lat g0=7mm C2=0,75mm C3=1mm g=8,75mm C1=0,8mm X=1,55 Re=235MPa DN=900mm dw=101,6mm DZ=920mm grz^w=10mm kr=235 MPa DZ=920mm p=1,5MPa C2=0,75mm C3=1mm g0=7,3mm g=9,05mm C1=0,8mm DW=900mm HC=0,04m Vdc=0,025m^3 V=0,095m^3 Hz=225mm Hc=40mm Dw=900mm D1=1009mm Dw=900mm D1=1009mm u=54,5mm p=1,5MPa Du=954,5mm p=1,5MPa Du=954,5mm σr=9,6MPa ucz=25,6mm S=736862,4N p=1072785,2 b=1,6 Du=954,5mm ucz=25,6mm σm=40MPa c=1,4 Nr=2251765 Re=560MPa x1=1,2 x2=1,65 Re=560MPa i=28 k1=446MPa Nm=3152471 Ψ=1 i=28 Ψ=1 k2=339MPa Nr=2251765 gk=40mm gn=28mm gu=1mm gp=5mm a1=0,7 zdop=0,8 DN=900mm Re=235MPa x=1,8 Dwkr=108mm kr=130,5 z=0,54 p=1,5Mpa c2=0,75 c3=1 g0=0,7mm c1=0,5 g=2,44mm Re=235MPa X=1,8 kr=130,5 p=1,5Mpa dw=45mm z=0,54 c1=0,8 c2=0,75 c3=1 g0=0,35mm VN=1m^3 Vd=0,12m^3 Vp=0,12m^3 Vc=0,76m^3 DN=0,9m hd=0,250m hp=0,250m hc=1,195m DN=0,9m hc=1,195m Vc=0,759m^3 Vd=0,12m^3 Vp=0,12m^3	1.Wstępne ustalenie zasadniczych wymiarów zbiornika $$\frac{H}{D_{N}} = 2$$ $$D_{N} = \sqrt[3]{\frac{2*V_{N}}{\pi}}$$ $$D_{N} = \sqrt[3]{\frac{2*1}{3,14}} = 0,86\ m$$ Przyjmuję: DN = 900mm 2.Obliczenie nominalnej grubości ścianki części cylindrycznej z = a1 * zdop z = 0, 8 * 0, 8 = 0, 64 $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ kr = 235/1, 8 = 130, 5 $$g_{0} = \frac{p*D_{N}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,5*900}{2,3*130,5*0,64 - 1,5} = 7$$ Obliczenie naddatku c2 c2 = a2 * τ c2 = 0, 025 * 30 = 0, 75 Obliczenie naddatku c3 Przyjmuję c3=1mm Obliczenie naddatku c1 Dla g0 ≤ 7mm          c1 = 0, 8mm g = g0 + c2 + c3 g = 7 + 0, 75 + 1 = 8, 75 gn ≥ g + c1 gn ≥ 8, 75 + 0, 8 = 9, 55mm Przyjmuję gn=10mm 3.obliczenie grubości ścianki dna i pokrywy (elipsoidalne) Dla części wyoblonej $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{235}{1,55} = 151,6$$ $$\omega = \frac{d_{z}}{\sqrt{D_{z}*g_{\text{rz}}^{w}}}$$ dz- średnica zewnętrzna króćca wlotowego jako największy otwór w zbiorniku z uwzględnieniem luzu d = 0, 1 * DN d = 0, 1 * 900 = 90mm Przyjmuję średnicę d=101,6mm l=100mm g=10mm DZ = DN + 2 * gn DZ = 900 + 2 * 10 = 920mm $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{235}{1,8} = 130,5$$ $$g_{0} = \frac{p*d_{w}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,5*101,6}{2,3*130,5*0,64 - 1,5} = 0,8$$ gn ≥ g0 + c1 + c2 + c3 gn ≥ 0, 8 + 0, 8 + 0, 75 + 1 gn ≥ 3, 35 Przyjmuję gn=3,6mm $$\omega = \frac{101,6 - 2*3,6 + 2}{\sqrt{916*3,6}} = 1,67$$ Przyjmuję ω = 2 $$\frac{H_{Z}}{D_{Z}} = \frac{225}{920} = 0,244$$ yw = 3, 21 $$g_{0} = \frac{D_{Z}*p*y_{w}}{4*k_{r}}$$ $$g_{0} = \frac{920*1,5*3,21}{4*151,6} = 7,3$$ g = g0 + c2 + c3 g = 7, 3 + 1 + 0, 75 = 9, 05 gn ≥ g + c1 gn9, 05 + 0, 8 = 9, 85 gn=10 4.Dobór dna i pokrywy HZ=225mm HC=40mm DW=900mm DZ=920mm V=0,095m^3 Objętość dna i pokrywy $$V_{\text{dc}} = \pi*\frac{D_{w}^{2}}{4}*H_{c}$$ $$V_{\text{dc}} = \pi*\frac{{0,9}^{2}}{4}*0,04 = 0,025m^{3}$$ Vd = Vdc + V Vd = 0, 025 + 0, 095 = 0, 12 Wysokość dna i pokrywy hd = Hz + Hc hd = 40 + 225 = 265mm 5.Dobór kołnierza Typ.11 D=1125mm K=1050mm L=39mm 28śrub M36 C2=40mm A=914mm H2=110mm H3=20 N1=948 R=12 S=10 Obliczenie masy kołnierza MK = 2 * Mk MK = 2 * 129 = 258 6. Obliczenie połączenia kołnierzowo-śrubowego Uszczelka azbestowo-kauczukowa gr=1mm b=1,6 $$D_{u} = \frac{D_{1} + D_{w}}{2}$$ $$D_{u} = \frac{900 + 1009}{2} = 954,5$$ Rzeczywista szerokość uszczelki $$u = \frac{D_{1} - D_{w}}{2}$$ $$u = \frac{1009 - 900}{2} = 54,5$$ Czynna szerokość uszczelki $$u_{\text{cz}} = 3,47\sqrt{u}$$ $$u_{\text{cz}} = 3,47\sqrt{54,5} = 25,6$$ Naprężenia ściskające w uszczelce σr = 6, 4 * p σr = 6, 4 * 1, 5 = 9, 6 Napór płynu na połączenie $$p = \frac{\pi D_{u}^{2}}{4}*p$$ $$p = \frac{{\pi*954,5}^{2}}{4}*1,5 = 1072785,2$$ Nacisk na uszczelkę dla wywołania w niej naprężenia σr S = π * Du * ucz * σr S = π * 54, 5 * 25, 6 * 736862, 4 Naciąg ruchowy śrub Nr = P + b * S P =$\ \frac{\pi*D_{u}^{2}}{4}$*p =$\ \frac{\pi*{954,5}^{2}}{4}$*1,5 = 1072785,22 Nr = 1072785, 2 + 1, 6 * 736862, 4 = 2251765 Naciąg montażowy śrub Nm^′ = π * Du * ucz * σm Nm^′ = π * 954, 5 * 25, 6 * 40 = 3070259, 97 Nm^″ = c * Nr Nm^″ = 1, 4 * 2251765 = 3152471 dobieram Nm^’=3152471 7.obliczenie nominalnej średnicy śruby Naprężenia dopuszczalne k1 $$k_{1} = \frac{\text{Re}}{x_{1}}$$ $$k_{1} = \frac{560}{1,2} = 466$$ Naprężenia dopuszczalne k2 $$k_{2} = \frac{\text{Re}}{x_{2}}$$ $$k_{2} = \frac{560}{1,65} = 339$$ Średnica rdzenia śruby $$\delta_{r}^{'} = 1,13\sqrt{\frac{N_{m}}{\Psi*k_{1}*i}}$$ $$\delta_{r}^{'} = 1,13\sqrt{\frac{3152471}{1*446*28}} = 17,56$$ $$\delta_{r}^{''} = 1,13\sqrt{\frac{N_{r}}{\Psi*k_{2}*i}}$$ $$\delta_{r}^{''} = 1,13\sqrt{\frac{2251765}{1*339*28}} = 17,4$$ δr^″ < 36 δr^′ < 36 Obliczenie długości śruby l = 2 * gk + gn + gp + gu l = 2 * 40 + 28 + 5 + 1 = 114 Przyjmuję l=115mm Mśruby=1,31kg*28sztuk36,7kg Dobieram śrubę M36X3 śruba b=55mm k=23mm d=30mm D=63,5mm S=55mm D1=0,95*55=52,25mm D2=S=55mm nakrętka S=55mm D1=0,95*55=52,25mm W=28mm D=0,35*S=63,5mm masa 28 nakrętek mn=0,028*364=10,19kg podkładka D=37mm gp=5mm masa 28 podkładek mp=0,092*28=2,576kg 8.Dobór króćców króćce wlotowy i wylotowy z = a1 * zdop z = 0, 7 * 0, 8 = 0, 54 Dwkr = 0, 1 * DN Dwkr = 0, 1 * 900 = 90 Dobieram Dwkr=108mm $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{235}{1,8} = 130,5$$ $$g_{0} = \frac{p*D_{\text{wkr}}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,5*108}{2,3*130,5*0,54 - 1,5} = 0,7$$ g = g0 + c2 + c3 g = 0, 7 + 0, 75 + 1 = 2, 45 gn ≥ g + c1 gn ≥ 2, 45 + 0, 5 gn ≥ 2, 95 Przyjmuję gn=3mm l = 100 mm kołnierze do króćców wlotowego i wylotowego przyjmuje kołnierz płaski typ.01 D=250mm K=210mm L=18mm Liczba śrub=8 M16 B1=141,5mm G=22mm króciec bezpieczeństwa $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{235}{1,8} = 130,5$$ $$g_{0} = \frac{p*d_{w}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,5*45}{2,3*130,5*0,54 - 1,5} = 0,35$$ gn ≥ g0 + c1 + c2 + c3 gn ≥ 0, 35 + 0, 8 + 0, 75 + 1 gn ≥ 2, 95 Przyjmuję gn=3mm kołnierz do króćca bezpieczeństwa kołnierz płaski typ.01 D=165mm K=125mm L=18mm B161,5mm g=20mm liczba śrub 4 M16 9.Obliczenie rzeczywistej objętości zbiornika obliczenie objętości części cylindrycznej Vc = VN − Vd − Vp Vc = 1 − 0, 12 − 0, 12 = 0, 76 obliczenie wysokości części cylindrycznej $$h_{c} = \frac{V_{c}*4}{\pi*D_{N}^{2}}$$ $$h_{c} = \frac{0,76*4}{\pi*{0,9}^{2}} = 1,195$$ całkowita wysokość zbiornika H = hc + hd + hp+Wys.koł H = 1, 195 + 0, 265 + 0, 265 + 0, 22 = 1, 945 obliczenie rzeczywistej objętości części cylindrycznej zbiornika $$V_{c} = \left( \frac{D_{N}^{2}}{4} \right)*\pi*h_{c}$$ $$V_{c} = \left( \frac{{0,9}^{2}}{4} \right)*\pi*1,195 = 0,759$$ Obliczenie rzeczywistej objętość zbiornika (warunek VR=VN+-5%) VRZ = Vc + Vd + Vp VRZ = 0, 759 + 0, 12 + 0, 12 = 0, 999 Warunek$\frac{H_{Z}}{\text{\ \ }D_{N}} = 1,5 - 2,5$ spełniony Obliczenie ciężaru całkowitego zbiornika -masa części cylindrycznej: Mc =268kg - masa dna i pokrywy =158kg - masa śrub =36,7kg -masa nakrętek = 10,19kg - masa podkładek = 2,576kg - masa króćców Wlotowy i wylotowy =2,4kg Bezpieczeństwa=0,6kg -masa kołnierzy króćca bezpieczeństwa =2,8kg -masa kołnierzy króćca wlotowego I wylotowego = 11,32kg - masa kołnierzy = 129*2=258kg Masa całkowita zbiornika: Masa dna i pokrywy+ masa śrub+ masa podkładek+ masa podkładek+ masa kołnierzy+ masa króćców + masa części cylindrycznej =748kg Dobór łapy do zbiornika Wielkość=125 N=125 M=200 S=105 m=128 emax =100 płyta podstawowa w=125 l=130 k=124 g=10 c=12 ciezar=1,2kg zebro z=80 p=120 h=190 g1=10 c1=19 ciezar=1kg	DN=900mm z=0,64 kr=130,5 MPa g0=7mm C2=0,75mm C3=1mm C1=0,8mm g=8,75mm gn=10mm dz=101,6mm DZ=920mm g0=0,8mm g=3,35mm gn=3,6mm g0=7,3mm g=9,05mm gn=10mm Vd=0,095m^3 hd=265mm hp=265mm MK=258kg Du=954,5mm u=54,5mm ucz=25,6mm Du=954,5mm σr=9,6MPa u=54,4 ucz=25,6mm S=736862,4N p=1072785,2 Nr=2251765 Nm^’=3070259,97 Nm^’’=3152471 k1=466MPa k2=339MPa δr^’=17,56 δr^’’=17,4 l=115mm Mśruby=36,7kg mn=10,19kg mp=2,58kg z=0,54 Dwkr=108mm kr=130,5 g0=0,69mm g=2,45mm gn=3mm kr=130,5 g0=0,35mm gn=3mm Vc=0,76m^3 hc=1,195m H=1,945m Vc=0,759m^3 VRZ=0,999m^3 Mc = 268kg