15 obl 5c dno stoz

background image

5c. Obliczanie grubości ścianek dennic stożkowych

a b c d e f


Na rysunku przedstawiono 6 przykładów zastosowania den

stożkowych w budowie zbiorników, które mogą być: proste

α = 30,

45, 60 i 75

o

(do zbiorników bezciśnieniowych) i wyoblone (r

w

≠ 0)

α

= 30, 45 i 60

o

do ciśnień PN< 1.0 MPa.


Powyżej tego ciśnienia

nie zaleca się stosowania den
stożkowych den stożkowych.

Wyoblone dno stożkowe

może przechodzić w inny
stożek lub bezpośrednio w
boczną

ściankę walcową

zbiornika

Grubość ścianki den

stożkowych wyznacza się z zależności:

3

2

1

0

3

2

1

cos

2

c

c

c

z

k

D

p

c

c

c

g

g

r

st

o

rz

+

+

+

=

+

+

+

=

α

[m] dla den prostych

3

2

1

0

3

2

1

2

c

c

c

z

k

y

D

p

c

c

c

g

g

r

w

z

o

rz

+

+

+

=

+

+

+

=

[m] dla wyoblonych, gdy φ ≤ 70

o

(

)

3

2

1

90

34

.

0

c

c

c

z

k

p

r

D

g

r

o

w

w

rz

+

+

+

=

ϕ

[m] dla wyoblonych, gdy φ > 70

o

i r

w

≥ 2g

gdzie:
p

o

[MN/m

2

] jest ciśnieniem obliczeniowym,

D

st

[m] jest większą ze średnic wewnętrznych stożkowej dennicy,

D

w

[m] jest średnicą wewnętrzną stożkowej dennicy,

D

z

[m] jest średnicą zewnętrzną stożkowej dennicy,

k

r

[MN/m

2

] jest wartością naprężeń dopuszczalnych na rozciąganie,

z [ - ]współczynnik osłabienia równy: z = 0.8 dla spawanych, z = 1 dla den prostych bez złączy spawanych lub

wyoblonych gdy:

α

cos

5

.

0

o

z

g

D

l


bez otworów lub z otworami, których największy spełnia warunek d < 0.05 [m] i dodatkowo wszystkie są
rozmieszczone na powierzchni pierścienia o średnicach: D

w

i D

w

/2, w pozostałych przypadkach:

(

)

w

n

w

D

d

d

d

D

z

...

2

1

+

+

=

[ - ]

26

y

w

[ - ] współczynnik wytrzymałościowy zależny od kąta środkowego łuku wyoblenia φ i r

w

/ D

st

(Tablica [8])

background image

yw

r

w

/ D

st

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.08

0.10

0.15

0.20

φ = 10

o

0.95

0.87

0.84

0.80

0.77

- - - - -

φ = 20

o

1.35 1.23 1.15 1.07 1.02 0.97 0.92 0.86 0.79 0.75

φ = 30

o

1.83 1.65 1.52 1.42 1.33 1.25 1.15 1.08 0.98 0.91

φ = 40

o

2.43 2.20 2.00 1.83 1.68 1.57 1.45 1.35 1.20 1.10

φ = 50

o

3.30 2.90 2.70 2.50 2.20 2.10 1.90 1.70 1.50 1.30

φ = 60

o

4.50 3.90 3.50 3.20 3.00 2.80 2.30 2.20 2.00 1.70

φ = 70

o

6.50 6.00 5.40 4.90 4.50 4.00 3.70 3.20 2.80 2.50


c

1

, c

2

i c

3

[m] są naddatkami na: korozję, tolerancję wyrobów walcowanych i inne nieprzewidziane w obliczeniach

oddziaływania np. wahania temperatury, zmęczenie materiału (Tablica [8] ):

Naddatek na korozję zależny od stopnia
odporności materiału

c

1

c

1

= s. τ

s [m/rok] wyznacza się z tablic stopni
odporności dla różnych materiałów
τ -czas eksploatacji zbiornika [lata]

Naddatek na tolerancję grubości blach
walcowanych (ujemna odchyłka tolerancji)

c

2

c

2

= 0.0005 [m] dla blach o grubości g <5 [mm],

c

2

= 0.0006 [m] dla blach 6 < g < 7 [mm],

c

2

= 0.0008 [m] dla blach 8 <g < 20 [mm],

c

2

= 0.001 [m] dla blach g > 20 [mm].

Naddatek na inne naprężenia (np.termiczne) c

3

ustala projektant, zwyczajowo 0.001 [m]


Przykłady obliczeń grubości ścianki dna stożkowego


Przykład I Tematem projektu jest cylindryczny, pionowy i bezciśnieniowy zbiornik przeznaczony do
magazynowania 2 ton oleju opałowego. Zbiornik ma być umieszczony 2.5 [m] nad poziomem gruntu, na zewnątrz.
Z dotychczasowych obliczeń otrzymano: V

nom

= 3.2 [m

3

], D

w

= 1.6 [m] i p

o

= 0.1 [MPa], t

o

= 50 [

o

C], k

r

=125.5

[MPa] (powłoki płaskie i stożkowe) dla stali St3S i d

z

= 0.133 [m]. Założono pięcioletni okres eksploatacji

zbiornika

τ = 5 [lat].

Dane/Założenia:

Obliczenia:

Wyniki:

5. Grubość dennic stożkowych

5.1. Wyznaczenie naddatków grubości c

τ = 5 [lat],
Zał. 8 <g < 20
[mm] więc:
c

2

= 0.0008 [m],

c

3

= 0.001 [m]

Dobrano materiał o I stopniu odporności korozyjnej, dla którego

określono, na podstawie tablic (materiały), szybkość korozji s = 0.0001
[m/rok] stąd:
c

1

=

τ s = 0.0005 [m], a następnie:

c = c

1

+ c

2

+ c

3

= 0.0023 [m]




c = 0.0023 [m]

5.2 Dna proste

α = 30, 45, 60 i 75

o

bez otworów

D

st

=D

w

=1.6 [m],

p

o

= 0.1[MPa],

k

r

= 125 [MPa]

c = 0.0023 [m],
zał.
z =1

003

.

0

0023

.

0

866

.

0

1

125

2

6

.

1

1

.

0

cos

2

=

+

=

+

=

c

z

k

D

p

g

r

st

o

rz

α

[m] dla

α = 30

o

0032

.

0

0023

.

0

707

.

0

1

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 45

o

00358

.

0

0023

.

0

5

.

0

1

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 60

o

00477

.

0

0023

.

0

259

.

0

1

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 75

o





g

rz

= 0.004 [m]

g

rz

= 0.004 [m]

g

rz

= 0.005 [m]

27

background image

5.3. Dna proste

α = 30, 45, 60 i 75

o

z otworem


d = 0.14 [m],
D

w

=1.6 [m]

Ponieważ d < 0.05 [m], więc z ≠ 1 i wynosi:

(

)

912

.

0

6

.

1

14

.

0

6

.

1

...

2

1

=

=

+

+

=

w

n

w

D

d

d

d

D

z

0031

.

0

0023

.

0

866

.

0

912

.

0

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 30

o

0033

.

0

0023

.

0

707

.

0

912

.

0

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 45

o

0037

.

0

0023

.

0

500

.

0

912

.

0

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 60

o

005

.

0

0023

.

0

259

.

0

912

.

0

125

2

6

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 75

o

Dla tych danych stożkowe dna proste, zarówno z otworami jak i bez

otworów dla wszystkich kątów rozwarcia, można wykonać z blachy o
grubości g = 0.005 [m]. Sposób wycięcia, zwinięcia i zespawania den
przedstawia rysunek na przykładzie:

α = 30 i 45

o

.












Zestawienie wymiarów dla D

z

=1.6 [m] i g=0.005 [m], sporządzone w

oparciu o RN-53/Ch/A2-0025 jest następujące:




g

rz

=0.004 [m]

g

rz

=0.004 [m]

g

rz

=0.004 [m]

g

rz

=0.005 [m]



g

rz

=0.005 m]

α=30

o

H=1.377 [m]
V=0.912[m

3

]

G=157 [kG]

α=45

o

H=0.793 [m]
V=0.526 [m

3

]

G=111 [kG]

α=60

o

H=0.458 [m]
V=0.302 [m

3

]

G=90 [kG]

α=75

o

H=0.212 [m]
V=0.140 [m

3

]

G=81 [kG]

5.4. Dna stożkowe wyoblone


D

w

=1.6 [m],

p

o

= 1.6[MPa],

k

r

= 125 [MPa],

r

w

= R = 0.02,

0.03 i 0.05 [m]
c = 0.0023 [m]
zał:
z =1,
g

rz

= 0.006 [m]

D

z

=D

w

+2g

rz

=

1.612 [m],
D

st

=D

w

=1.6 [m]




W normie BN-87/2532-01 podane są trzy typy den o kątach

wierzchołkowych

φ =150,120 i 90

o

, którym odpowiadają kąty

α=75,60 i 45

o

.

Przy czym możliwe są trzy promienie wyoblenia R= 0.02, 0.03 i 0.05 [m].


Dla pierwszego typu dna o

φ =150

o

dla

α = 75

o

, gdy φ ≈

α > 70

o

obowiązuje zależność:

(

)

015

.

0

0023

.

0

90

75

1

125

1

.

0

02

.

0

6

.

1

34

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.02 [m]

(

)

015

.

0

0023

.

0

90

75

1

125

1

.

0

03

.

0

6

.

1

34

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.03 [m]

(

)

015

.

0

0023

.

0

90

75

1

125

1

.

0

05

.

0

6

.

1

34

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.05 [m]

Żadne z policzonych den nie może być zastosowane, gdyż maksymalna

grubość dla tego typu den dla tej średnicy (D

w

=1.6 [m]) wynosi 0.006 [m].

















28

background image

29





















zał:
z =1,
g

rz

=0.006 [m]


D

z

=D

w

+2g

rz

=

1.612 [m],

D

st

= D

w

=

1.6 [m],

Dla drugiego typu dna

φ =120

o

dla

α = 60

o

, gdy φ ≈

α = 60

o

≤ 75

o

obowiązuje zależność:

c

z

k

y

D

p

c

g

g

r

w

z

o

rz

+

=

+

=

2

0

[m], gdzie:

Dla r

w

/D

st

= 0.02/1.6= 0.0125 ≈ 0.01 i φ = 60 z Tablicy y

w

= 4.5 stąd:

0052

.

0

0023

.

0

1

125

2

5

.

4

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.02 [m]

Dla r

w

/D

st

= 0.03/1.6 = 0.0187 ≈ 0.02 i φ = 60 z Tablicy y

w

=3.9 stąd:

0048

.

0

0023

.

0

1

125

2

9

.

3

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.03 [m]

Dla r

w

/D

st

= 0.05/1.6 = 0.0312 ≈ 0.03 i φ = 60 z Tablicy y

w

=3.5 stąd:

0045

.

0

0023

.

0

1

125

2

5

.

3

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.05 [m]

Zgodnie z normą BN-87/2532-01 można w zbiorniku zastosować jedną z

obliczonych powyżej dennic typu drugiego:
DNO I 120-1600x5-20, DNO I 120-1600x5-30 lub DNO I 120-1600x5-50 z
otworem bez wywinięcia otworu lub z wywinięciem r = min3g

rz

:DNO II

120-1600x5-20, DNO II 120-1600x5-30 lub DNO II 120-1600x5-50.

Dla trzeciego typu dna

φ = 90

o

dla

α = 45

o

, gdy φ ≈

α = 45

o

≤ 75

o

również obowiązuje zależność:

c

z

k

y

D

p

c

g

g

r

w

z

o

rz

+

=

+

=

2

0

[m], gdzie:

Dla r

w

/D

st

= 0.02/1.6=0.0125 ≈ 0.01 i φ = 45 z Tablicy y

w

= 2.85 stąd:

00413

.

0

0023

.

0

1

125

2

85

.

2

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.02 [m]

Dla r

w

/D

st

= 0.03/1.6 = 0.0187 ≈ 0.02 i φ = 45 z Tablicy y

w

=2.55 stąd:

0039

.

0

0023

.

0

1

125

2

55

.

2

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.03 [m]

Dla r

w

/D

st

= 0.05/1.6 = 0.0312 ≈ 0.03 i φ = 60 z Tablicy y

w

=2.35 stąd:

0038

.

0

0023

.

0

1

125

2

35

.

2

612

.

1

1

.

0

=

+

=

rz

g

[m] dla R = 0.05 [m]













Dla tej grubości ścianki, zgodnie z normą BN-87/2532-01, można również

zastosować jedną z obliczonych powyżej dennic typu drugiego:
DNO I 90-1600x4-20, DNO I 90-1600x4-30 lub DNO I 90-1600x4-50 z
otworem bez wywinięcia otworu lub z wywinięciem r = min3g

rz

:

DNO II 90-1600x4-20, DNO II 90-1600x4-30 lub DNO II 90-1600x4-50.



D

w

=1.6 [m]

g

rz

=0.005[m]

h=0.02 [m]

G=102 [kg]

R=0.02 [m]

H=0.493 [m]
V=0.378 [m

3

]

R=0.03 [m]

H=0.499 [m]

V=0.392 [m

3

]

R=0.05 [m]

H=0.517 [m]

V=0.419 [m

3

]





D

w

=1.6 [m]

g

rz

=0.004 [m]

h=0.01 [m]
G=96 [kg]

R=0.02 [m]

H=0.818 [m]

V=0.584 [m

3

]

R=0.03 [m]

H=0.822 [m]

V=0.598 [m

3

]

R=0.05 [m]

H=0.831 [m]

V=0.625 [m

3

]












background image

Przykład II

Tematem projektu jest cylindryczny, poziomy zbiornik o pojemności V = 4.5 [m

3

], ciśnieniu p = 15

[at] i temperaturze t = 15 - 50 [

o

C] przeznaczony do magazynowania amoniaku. Zbiornik ma być umieszczony w

pomieszczeniu piwnicznym o wysokości 3 [m], skąd przetłaczany jest amoniak na wysokość 4 [m] do hali
sprężarek. Z dotychczasowych obliczeń otrzymano: V

nom

= 5.0 [m

3

], D

w

=1.6 [m] i p

o

= 1.6 [MPa], t

o

= 50 [

o

C], k

r

=

125.5 [MPa] (powłoki płaskie) dla 1H18N9T oraz d

z

= 0.1397 [m]. Założono pięcioletni okres eksploatacji

zbiornika

τ = 5 [lat]. Zasadniczo w zbiornikach ciśnieniowych dennic stożkowych nie stosuje się, dlatego poniższe

obliczenia mają jedynie cel dydaktyczny

Dane/Założenia:

Obliczenia:

Wyniki:

5. Grubość dennic stożkowych

5.1. Wyznaczenie naddatków grubości c

τ = 5 [lat],
Zał. g > 20 [mm]
więc:
c

2

= 0.001 [m],

c

3

= 0.001 [m]


Dobrano materiał o I stopniu odporności korozyjnej, dla którego

określono, na podstawie tablic (materiały), szybkość korozji s = 0.0001
[m/rok] stąd:
c

1

=

τ s = 0.0005 [m], a następnie:

c = c

1

+ c

2

+ c

3

= 0.0025 [m].




c = 0.0025 [m]

5.2 Dna proste

α = 30, 45, 60 i 75

o

bez otworów



D

st

=D

w

=1.6 [m],

p

o

= 1.6[MPa],

k

r

= 125.5 [MPa]

c = 0.0025 [m],
zał.
z =1

0143

.

0

0025

.

0

866

.

0

1

5

.

125

2

6

.

1

6

.

1

cos

2

=

+

=

+

=

c

z

k

D

p

g

r

st

o

rz

α

[m]

α =30

o

0169

.

0

0025

.

0

707

.

0

1

5

.

125

2

6

.

1

6

.

1

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 45

o

0229

.

0

0025

.

0

5

.

0

1

5

.

125

2

6

.

1

6

.

1

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 60

o

0419

.

0

0025

.

0

259

.

0

1

5

.

125

2

6

.

1

6

.

1

=

+

=

rz

g

[m] dla

α = 75

o



g

rz

= 0.014 [m]

g

rz

= 0.017 [m]

g

rz

= 0.023 [m]

g

rz

= 0.042 [m]

5.3. Dna proste

α = 30, 45, 60 i 75

o

z otworem




d = 0.14 [m],
D

w

=1.6 [m]


Ponieważ d < 0.05 [m], więc z ≠ 1 i wynosi:

(

)

912

.

0

6

.

1

14

.

0

6

.

1

...

2

1

=

=

+

+

=

w

n

w

D

d

d

d

D

z

Obliczenia jak powyżej po uwzględnieniu, że z = 0.912.
Ponieważ jednak w zbiorniku poziomym dennic stożkowych raczej się nie

stosuje, a tym bardziej z otworami więc z obliczeń zrezygnowano.






5.4. Dna stożkowe wyoblone







W normie BN-87/2532-01 podane są trzy typy den o kątach

wierzchołkowych

φ =150, 120 i 90

o

. Nie znaleziono jednak dla żadnego z

tych den takiego, którego grubość ścianki byłaby większa niż 0.01 [m].
Ponieważ jednak z obliczeń wynika, że g > 0.02 [m] więc dalsze obliczenia
tracą sens i są zbędne.





Literatura (

zamieścić na końcu części pisemnej projektu)

[8] Urząd Dozoru Technicznego, Warunki techniczne dozoru technicznego, Urządzenia ciśnieniowe, Obliczenia

wytrzymałościowe, DT-UC-90/WO-O, Wydawnictwo Poligraficzne Bydgoszcz 1991.

30


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron