POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

PROJEKT ZBIORNIKA

Emil Walczyk

2007/2008

Technologia Chemiczna

SPIS TREŚCI

I. TEMAT PROJEKTU…………………………………………………………...………….4

II. SPIS OZNACZEŃ………………………………………………………………..……….5

III. OBLICZENIA………………………………………………………………………...….7

1. Obliczenie płaszcza zbiornika (powłoki walcowej) podlegającego ciśnieniu wewnętrznemu...........................................................................................................................7

1.1. Określenie wewnętrznej średnicy powłoki walcowej..........................................................7

1.2. Określenie współczynnika wytrzymałościowego................................................................7

1.3. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych..................................................................................8

1.4. Obliczenie grubości ścianki.................................................................................................8

1.5. Rzeczywista grubość ścianki powłoki walcowej.................................................................9

2. Obliczenie dennic elipsoidalnych stalowych.....................................................................10

2.1. Obliczenie wartości
....................................................................................................10

2.2. Obliczenie wartości współczynnika
..............................................................................10

2.3. Określenie współczynnika kształtu dna
.......................................................................11

2.4. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych dennicy...................................................................11

2.5. Obliczenie grubości ścianki dna wyoblonego....................................................................11

2.6. Rzeczywista grubość ścianki dna wyoblonego..................................................................12

3. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu zbiornika i dennicy nie wymagającej wzmocnienia.....................................................................................................13

3.1. Obliczenie współczynnika wytrzymałościowego powłoki osłabionej otworem...............13

3.2. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu zbiornika nie wymagającej wzmocnienia.............................................................................................................................14

3.3. Obliczenie współczynnika wytrzymałościowego dennicy osłabionej otworem................15

3.4. Wyznaczenie największej średnicy otworu w dennicy nie wymagającej wzmocnienia....15

4. Dobór kołnierza do płaszcza zbiornika.............................................................................16

5. Dobór włazu do płaszcza zbiornika...................................................................................16

5.1. Określenie wzmocnienia otworu włazu.............................................................................17

6. Dobór króćców....................................................................................................................17

7. Obliczenie masy zbiornika.................................................................................................18

7.1. Obliczenie pojemności części cylindrycznej zbiornika.....................................................18

7.2. Obliczenie wysokości płaszcza zbiornika..........................................................................18

7.3. Masa pustego zbiornika.....................................................................................................19

7.4. Masa wody zawartej w zbiorniku......................................................................................19

7.5. Masa zbiornika napełnionego wodą...................................................................................19

8. Dobór łap podporowych.....................................................................................................20

8.1.Obliczenie masy przypadającej na jedną łapę.....................................................................20

8.2. Dobór blach wzmacniających łapy podporowe.................................................................20

9. Wyznaczenie całkowitej wysokości zbiornika..................................................................21

IV. WNIOSKI…………………………………………………………………………….….22

V. LITERATURA………………………………………………………………...…...…….23

I. TEMAT PROJEKTU

Zaprojektować zbiornik do magazynowania pary wodnej dla następujących parametrów eksploatacyjnych:

V=5 [m³]

p_ow=8 [bar]

t₀=300ºC

II. Spis oznaczeń

- współczynnik zależny od

- całkowity naddatek grubości blach

- naddatek grubości na minusową odchyłkę blachy

- naddatek grubości na korozję

- naddatek grubości ze względu na dodatkowe naprężenia

- średnica otworu w dennicy oraz największa średnica w płaszczu i dennicy nie wymagająca wzmocnienia

- średnica rury do dennicy

- wewnętrzna średnica płaszcza zbiornika (powłoki walcowej)

- zewnętrzna średnica płaszcza zbiornika (powłoki walcowej)

- rzeczywista grubość ścianki

- obliczeniowa grubość ścianki

- wysokość części cylindrycznej pokrywy

- wewnętrzna wysokość elipsoidalnej części dennicy

- zewnętrzna wysokość elipsoidalnej części dennicy

- hipotetyczna wysokość powłoki walcowej i wysokość kołnierza

- całkowita wysokość zbiornika

- grubość uszczelki przy kołnierzu

- wysokość płaszcza zbiornika

- naprężenia dopuszczalne

- wysokość króćca

- masa zbiornika wypełnionego wodą

- masa dennicy

- masa kołnierza

- masa króćca

- masa płaszcza zbiornika

- masa śrub

- masa włazu

- masa zbiornika

- masa wody w zbiorniku

- masa przypadająca na jedną łapę podporową

- wewnętrzne ciśnienie obliczeniowe

- granica wytrzymałości

- temperatura obliczeniowa

- pojemność zbiornika

- pojemność elipsoidalnej części pokrywy

- pojemność cylindrycznej części zbiornika

- gęstość stali

- gęstość wody

- współczynnik wg UDT

- współczynnik kształtu dna

- współczynnik wytrzymałościowy

- współczynnik określony przez zakład spawający

- współczynnik wytrzymałościowy powłoki oraz dennicy osłabionych otworem

- współczynnik

- zakładany czas pracy zbiornika

- współczynnik

III. OBLICZENIA

DANE	OBLICZENIA	WYNIK
1	2	3
	1. Obliczenie płaszcza zbiornika (powłoki walcowej) podlegającego ciśnieniu wewnętrznemu
	1.1. Określenie wewnętrznej średnicy powłoki walcowej Przyjęto szacunkowo: Ostatecznie dobrano średnicę: Wg normy BN-64/2221-02
	1.2. Określenie współczynnika wytrzymałościowego Dla jednostronnego złącza czołowego z podpawaniem współczynnik wytrzymałościowy wynosi: Przyjęto

1	2	3
	1.3. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych Przyjęto materiał konstrukcyjny - stal St 4SX o nie gwarantowanej udarności dla której wartość wynosi: ; przy Przyjęto: wg UDT
	1.4. Obliczenie grubości ścianki Dla stosunku Współczynnik ; przyjęto

1	2	3
	1.5. Rzeczywista grubość ścianki powłoki walcowej Przyjęto: gdyż nie przewiduje się dodatkowych naprężeń. Przyjęto: zgodnie z zalecanym szeregiem grubości blach wg BN-65/2002-02

1	2	3
	2. Obliczenie dennic elipsoidalnych stalowych
	2.1. Obliczenie wartości Przyjęto szacunkowo:
	2.2. Obliczenie wartości współczynnika W dennicach przewidziano otwór o średnicy: dla rury o średnicy

1	2	3
	2.3. Określenie współczynnika kształtu dna Z tablic można odczytać, że współczynnik dla: oraz wynosi:
	2.4. Obliczenie naprężeń dopuszczalnych dennicy Przyjęto materiał konstrukcyjny - stal St 4SX o nie gwarantowanej udarności dla której wartość wynosi: ; przy Przyjęto: wg UDT
	2.5. Obliczenie grubości ścianki dna wyoblonego Ponieważ dno jest tłoczone z jednego arkusza blachy i nie wymaga spawania, zatem .

1	2	3
	2.6. Rzeczywista grubość ścianki dna wyoblonego Przyjęto: gdyż nie przewiduje się dodatkowych naprężeń. Przyjęto: zgodnie z zalecanym szeregiem grubości blach wg BN-65/2002-02

1	2	3
	3. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu zbiornika i dennicy nie wymagającej wzmocnienia
	3.1. Obliczenie współczynnika wytrzymałościowego powłoki osłabionej otworem

1	2	3
	3.2. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu zbiornika nie wymagającej wzmocnienia Największa średnica otworu w powłoce walcowej nie wymagająca wzmocnienia, równa się najmniejszej z trzech podanych wartości: Obliczenia: Zatem średnica największego nie wzmocnionego otworu w płaszczu zbiornika może wynosić:

1	2	3
	3.3. Obliczenie współczynnika wytrzymałościowego dennicy osłabionej otworem
	3.4. Wyznaczenie największej średnicy otworu w dennicy nie wymagającej wzmocnienia Największa średnica otworu w dennicy nie wymagająca wzmocnienia, równa się najmniejszej z trzech podanych wartości: Obliczenia: Zatem średnica największego nie wzmocnionego otworu w dennicy może wynosić:
1	2	3
	4. Dobór kołnierza do płaszcza zbiornika Dobrano kołnierz przypawany okrągły z szyjką o średnicy nominalnej liczba śrub: 36 gwint: M39 Stosowana jest uszczelka azbestowo-kauczukowa o grubości 0,002m wg normy PN-67/H-74722
	5. Dobór włazu do płaszcza zbiornika (wg normy BN-83/2211-25/02) Przyjęto właz rodzaju PZ (z kołnierzem płaskim i przylgą zgrubną), odmiany T (dla zakresu temperatur od 200ºC do 300ºC) Połączenie kołnierzowe włazu: liczba śrub: 12 gwint: M24 Uszczelka: , Pokrywa włazu Króciec włazu rura: , ,

1	2	3
	5.1. Określenie wzmocnienia otworu włazu Średnica otworu wyciętego w płaszczu wynosi . Jest więc większa od , zatem wymaga wzmocnienia. Pole materiału straconego nie powinno przewyższać powierzchni przekroju materiału wzmacniającego . Przyjęto, że Przyjęto pierścień wzmacniający o średnicy wewnętrznej m i średnicy zewnętrznej o grubości 0.01m i z materiału takiego samego jak płaszcz.
	6. Dobór króćców Do dennicy dolnej i górnej dobrano króciec o Króćce nie wymagają wzmocnień ponieważ największa średnica otworu nie wymagająca wzmocnienia w dennicy wynosi: wg normy BN-76/2211-40.

1	2	3
	7. Obliczenie masy zbiornika
	7.1. Obliczenie pojemności części cylindrycznej zbiornika
	7.2. Obliczenie wysokości płaszcza zbiornika

1	2	3
	7.3. Masa pustego zbiornika
	7.4. Masa wody zawartej w zbiorniku
	7.5. Masa zbiornika napełnionego wodą

1	2	3
	8. Dobór łap podporowych Dobrano łapy o następujących parametrach: z Zbiornik będzie miał 3 łapy
	8.1.Obliczenie masy przypadającej na jedną łapę
	8.2. Dobór blach wzmacniających łapy podporowe Dobrano blachy wzmacniające o wielkości:

1	2	3
	9. Wyznaczenie całkowitej wysokości zbiornika

IV. WNIOSKI

• Zbiornik jest przeznaczony do magazynowania pary, jego parametry eksploatacyjne to: objętość 5 [m3], ciśnienie 8 [bar] i temperatura 300 [°C]

• Należy pamiętać, że zbiornik jest przystosowany do pracy w pionie, opiera się na łapach wmontowanych w stopę betonową

• Okres eksploatacji wynosi 10 lat

V. LITERATURA

1. Pikoń J., Podstawy Konstrukcji Aparatury Chemicznej, PWN, Warszawa, 1979.

2. Pikoń J., Atlas Konstrukcji Aparatury Chemicznej, PWN, Warszawa, 1981.

3. Normy:

• BN-221264/-02

• BN-64/2252-01

• BN-65/2002-02

• BN-66/2212-08

• BN-83/2211-25/02.

• PN-61/H84020

• PN-66/M-35412

• PN-67/H-74721

• PN-67/H-74722

4. Tablice

• Tablica współczynników bezpieczeństwa wg UDT

23

---