• POLITECHNIKA POZNAŃSKA

• WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

• INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ

ZAKŁAD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ

• Z B I O R N I K

• Dawid Zrąbkowski

Studia dzienne magisterskie 2007/2008

Na kierunku Technologia Chemiczna

Temat: Zaprojektować zbiornik o parametrach: Przechowywane medium: Woda Objętość magazynowanego medium 6 m^3 Temperatura medium: 300C Ciśnienie robocze: 8 bar Materiał wykonawczy: St3 Czas eksploatacji: 10 lat

Uwagi:

Spis treści:

	Strona:
Schemat ideowy zbiornika.	3
Tok obliczeniowy:	4
1. Obliczenie średnicy wewnętrznej aparatu.	4
2. Obliczenia dot. Płaszcza zbiornika:	4
2.1 Obliczenie grubości ścianki aparatu.	4
2.2 Obliczenie rzeczywistej grubości ścianki aparatu.	5
3. Obliczenie i dobór dennic:	6
3.1 Dennica górna.	7
3.2 Dennica dolna.	7
4.Wyznaczenie największej średnicy otworu w dnie nie wymagającej wzmocnień:	7
4.1 Dobór króćca wlotowego.
4.2 Dobór króćca wylotowego.	7
5. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu aparatu nie wymagającej wzmocnienia.	8
6. Obliczenie wysokości zbiornika:	8
6.1 Obliczenie części cylindrycznej.	8
6.2 Dobór kołnierza do płaszcza.	8
6.3 Obliczenie wysokości całego zbiornika.	8
7. Dobór włazu.	9
8. Obliczenie masy aparatu:	9
8.1 Obliczenie masy aparatu pustego.	9
8.2 Obliczenie masy aparatu zalanego.	9
9. Dobór łap wspornikowych	9
Wykaz oznaczeń i jednostek.	10
Literatura	12
Rysunek ofertowy w formacie A2	-

I. Schemat ideowy zbiornika:

Zbiornik do przechowywania wody o pojemności nominalnej 6 m³. Temperatura wody ok. 300C, ciśnienie 8 bar. Materiał wykonawczy zbiornika - stal węglowa spawalna St3S. Przewidywany czas eksploatacji zbiornika to około 10 lat. Zbiornik posiada dwa króćce- wlotowy i wylotowy, oraz właz. Górna dennica przymocowana do płaszcza za pomocą kołnierza, dolna przyspawana.

II. Tok obliczeniowy:

1. Obliczenie średnicy wewnętrznej aparatu:

Dane	Obliczenia	Wyniki
Vzad=6 m^3 H=2D		Dw=1,563 m Na podstawie: BN-75\2221-21 obrano zbiornik o parametrach: Vnom=6 m^3 Dw=1,6 m

• 2. Obliczenie dot. płaszcza zbiornika:

2.1 Obliczenie grubości ścianki

Vzad=6 m^3 Dw= 1,6 m H= 3,0 m g=9,81 m/s^2 prw=8 bar= 800000 ph=29430 =14,7*10^7 =1,8 Dw=1,6m pow= 829430 kp =8,17*10^7 a=1 z=0,8

Obliczenie ciśnienia hydrostatycznego: Obliczenie ciśnienia obliczeniowego: pow = prw + ph pow =800000 + 29430 Obliczenie naprężeń dopuszczalnych: kp = Re / XeP kp = 14,7 / 1,8 Obliczenie grubości ścianki : g0 = (1,6*829430) / [(2,3/1)*8,17*10^7*0,8] - 829430

ph=29430 pow=829430 kp =8,17*10^7 g0=0,01023 m

2.2 Obliczenie rzeczywistej grubości ścianki:

S=0,0001 m/rok =10 lat C1=0,0005 m C2=0,001 m C3=0 g0=0,01023 m C=0,0015 m grz= 0,012 m Dw=1,6m

Obliczenie naddatków: C=C1+C2+C3 C=0,0005+0,0010 Obliczenie grubości rzeczywistej: grz =g0 + C grz = 0,01023 + 0,0015 Obliczenie średnicy zewnętrznej: Dz = Dw + 2*grz Dz = 1,6 + 2 * 0,012

C2=0,001 m C=0,0015 m grz=0,01173 m Z zalecanego szeregu grubości blach wg BN-65/2002-02 obrałem: grz =g = 0,012 m Dz=1,624 m

3. Obliczenie i dobór dennic:

Dw=1,6 m d=0,16 Dz=1,624 m g= 0,012 m Hz=0,247 m Dz=1,624 m =14,7*10^7 XeD=1,55 Dz=1,624 m pow=829430 yw=1,5 kd=9,5*10^7 C=0,0015 m z=0,8

Obliczenia wytrzymałościowe dennic: Obliczenie współczynnika d: Obliczenie współczynnika Obliczenie współczynnika wyoblenia Obliczenie współczynnika naprężeń dopuszczalnych dla dennic Obliczenie grubości ścianki dennic:

d=0,16 m 0,15 yw=1,5 kd =9,5*10^7 g= 0,008215 m Z zalecanego szeregu grubości blach wg BN-65/2002-02 obrałem: gd=0,01 m

3.1 Dennica górna:

PN-66/M-35412

Dw=1,6m gd=0,01 m mD=201 kg

3.2 Dennica dolna:

PN-66/M-35412

Dw=1,6m gd=0,01 m mD=201 kg

4.Wyznaczenie największej średnicy otworu w dnie nie wymagającej wzmocnień:

pow=829430 Dw=1,6 m gd=0,01 m C2=0,001 m kd =9,5*10^7 a=1 DzD=1,612 m Dw=1,6 m gd=0,01 m C2=0,001 m ZrD=0,6786

Obliczenie współczynnika Zr Obliczenie maks. otworu

ZrD=0,6786 d1 =0,2 m d2=0,564 m d3=0,135 m Obieram d3 jako wartość najmniejsza, a więc dD=0,135 m

4.1 Dobór króćca wlotowego:

BN-75/2211-34

Dnom=0,125m Hkr= 0,186 m

4.2 Dobór króćca wylotowego:

BN-75/2211-34

Dnom=0,125m mkr= 6,794 kg Hkr= 0,186 m

5. Wyznaczenie największej średnicy otworu w płaszczu nie wym. wzmocnienia:

pow=829430 Dw=1,6 m g=0,012 m C2=0,001 m kp =8,7*10^7 a=1 Dz=1,624 m Dw=1,6 m g=0,012 m C2=0,001 m ZrP=0,607

Obliczenie współczynnika Zr Obliczenie maks. otworu

ZrP=0,607 d1 =0,2 m d2=0,5684 m d3=0,154m obierano d3 jako wartość najmniejsza, a więc dP=0,154 m

6. Obliczenie wysokości zbiornika:

6.1 Obliczenie wysokości części cylindrycznej:

Vrz =6,03,m^3 Dw=1,6 m

H=3m Na podstawie BN-75\2221-21 H=3 m

6.2 Dobór kołnierza do płaszcza:

PN-67/H-74722

Dnom=1,6 m Hkol =0,130 m mkoł.=352 kg

6.3 Obliczenie wysokości zbiornika:

H=3 m Hkol =0,130 m Hz= 0,247m gD=0,01 m Hkr= 0,186 m

Hzb=4,126m

7. Dobór włazu:

BN-83/2211-24.02

Obrano właz: PZ-1,6/400/200/N mw= 77,944 kg

8. Obliczenie masy aparatu:

8.1 Obliczenie masy pustego aparatu:

H= 3m Dw= 1,6 m Dz= 1,624 m = 7850 kg/m^3 Vst =0,18m^3 mP= 1413 kg mw= 77,944 kg mD= 201 kg mkoł.= 352 kg mkr= 6,794 kg

Obliczenie objętości pierścienia Obliczenie masy pierścienia Obliczenie masy aparatu pustego:

Vst.= 0,18m^3 mP= 1413 kg mzE=2610,532 kg

8.2 Obliczenie masy zalanego aparatu:

Vzad=6m^3 = 1,0 g/cm^3 mzE=2610,532 kg =6000 kg

Obliczenie masy medium: Obliczenie masy aparatu zalanego:

=6000 kg mzF =8610,532 kg

9. Dobór łap wspornych:

Obrano łapy: Wielkość -180

III. Wykaz oznaczeń i jednostek:

symbol	opis	jednostka
	czas pracy aparatu.	[lat]
	gęstość medium (wody).	[g/ml]
	orientacyjna gęstość stali.	[kg/m^2]
	współczynnik osłabiania.	-
	współczynnik poprawkowy.	-
a	współczynnik	-
C	naddatki grubości blachy.	[m]
C1	naddatek grubości ze wg. na minusową odchyłkę blachy.	[m]
C2	naddatek grubości ze wg. na korozje.	[m]
C3	naddatek ze wg. na dodatkowe naprężenia.	[m]
d	10% z średnicy wewnętrznej.	[m]
d1, d2, d3	obliczeniowe maksymalne otwory nie wymagające wzmocnienia.	[m]
dD	maksymalny otwór nie wymagający wzmocnienia dla dennicy.	[m]
dP	maksymalny otwór nie wymagający wzmocnienia dla płaszcza.	[m]
Dw	średnica wewnętrzna zbiornika.	[m]
Dz	średnica zewnętrzna płaszcza zbiornika.	[m]
DzD	średnica zewnętrzna dennicy.	[m]
g0	grubość obliczeniowa blachy.	[m]
gd	grubość blachy dennicy.	[m]
grz g	grubość rzeczywista blachy.	[m]
gsz	grubość blachy ze wg. na sztywność powłoki pionowej.	[m]
gz	przyśpieszenie grawitacyjne ziemi.	[m]
H	wysokość części cylindrycznej aparatu.	[m]
hc	wysokość części wyoblonej dennicy.	[m]
Hcyl	wysokość cieczy w części cylindrycznej.	[m]
HD	wysokość dennicy.	[m]
Hkol	wysokość kołnierza.	[m]
Hkr	wysokość króćca.	[m]
hw	wysokość części prostej dennicy.	[m]
Hz	wysokość dennicy.	[m]
Hzb	wysokość aparatu.	[m]
kD	współczynnik naprężeń dopuszczalnych dla dennic.	[N/m^2]
kP	współczynnik naprężeń dopuszczalnych dla płaszcza.	[N/m^2]
m kol	masa kołnierza.	[kg]
mD	masa dennicy.	[kg]
mkr	masa króćca.	[kg]
mp	masa pierścienia stanowiącego płaszcz.	[kg]
mw	masa włazu.	[kg]
mzE	masa aparatu pustego.	[kg]
mzF	masa zbiornika zalanego .	[kg]
ph	ciśnienie hydrostatyczne.	[Pa]
pow	ciśnienie obliczeniowe.	[Pa]
prw	ciśnienie robocze.	[Pa]
Rm	granica płynności stali.	[N/m^2]
s	współczynnik podatności na korozje.	[m/rok]
Vc	objętość medium w części cylindrycznej.	[m^3]
Vnom	objętość nominalna zbiornika.	[m^3]
Vrz	objętość rzeczywista zbiornika.	[m^3]
Vst	objętość pierścienia stanowiącego płaszcz.	[m^3]
Vzad	objętość zadaniowa medium (wody).	[m^3]
XeD	współczynnik bezpieczeństwa dla dennic.	-
XeP	współczynnik bezpieczeństwa dla płaszcza.	-
y w	współczynnik wyoblania.	-
z	współczynnik wytrzymałości szwu.	-
ZrD	współczynnik wytrzymałości dla powłok osłabionych otworem dennicy.	-
ZrP	współczynnik wytrzymałości dla powłok osłabionych otworem płaszcza.	-

IV. Literatura:

[1]- Jerzy Pikoń: Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, cz.I. wyd.1 ;1979,PWN

[2]- Jerzy Pikoń: Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, cz.II. wyd.1 ;1979,PWN

[3]- Jerzy Pikoń: Atlas konstrukcji aparatury chemicznej, wyd.1;1981,PWN

[4]- BN-80/22001- „Aparaty typu zbiornikowego. Szereg objętości nominalnych” - Wydawnictwo Normalizacyjne W-wa 1980 r.

[5]- BN-75/2221-21- „Zbiorniki cylindryczne poziome i pionowe z dnami o małej wypukłości” - Wydawnictwo normalizacyjne W-wa 1976r.

[6]- BN-83/221-25- „ Zbiorniki i aparaty ze stali węglowej. Włazy z pokrywa z dnem płaskim na ciśnienia nominalne 1,6; 2,0; 2,5 i 4,0 MPa” - Wydawnictwo Normalizacyjne „Alfa” 1983r.

[7]- BN-75/221-34- „Króćce ze stali węglowej z pokryciem z wykładziny chemoodpornej na ciśnienia nominalne 0,25; 0,6; 1,6 MPa”

[8]- PN-67/H-74722- „Kołnierze okrągłe przyspawne z szyjką p_nom<10 bar, t_r,300C ”

[9]- PN-69/M-35413- „Dna o małej wypukłości, stalowe, tłoczone o średnicach wewnętrznych od 600 do 3200 mm”

[10]-
Dobór łap i blachy wzmacniającej pod łapy.

2

---