PROJEKT ZBIORNIKA

(ciśnieniowego, poziomego, spawanego)

Projekt wykonał:

Dane:

D_w = 1700 [ mm ]

p_o = 7 x 10⁵ [ N/m² ]

V_n = 6.5 [ m³ ]

1. Obliczenie ciśnienia bezwzględnego bezwzględnego temperatury pracy zbiornika:

p_bezw. = p_o + 1 x 10⁵ [ N/m² ]

p_bezw. = 7 x 10⁵ +1 x 10⁵ = 8 x 10⁵ [ N/m² ]

t_o = 445 [ K ] = 172 [ ^oC ]

1.1. Dobór materiału na:

- płaszcz zbiornika: stal St36K (kotłowa)

- rury: stal K10 (kotłowa)

2. Obliczanie płaszcza zbiornika ( powłoki walcowej ) zgodnie z UDT:

2.1. Obliczanie naprężeń dopuszczalnych:

-dla blachy:

Re_t = 18.5 x 10⁷ [ N/m² ] x_e = 1.65

-dla rury:

Re_t = 19.4 x 10⁷ [ N/m² ] x_e = 1.65

2.2. Obliczanie grubości g_o:

z = z’ x z_dop z = 0.9

a = 1

2.3. Obliczenie grubości rzeczywistej:

g_rz = g_o + C₁ +C₂ + C₃ gdzie: C₁ - naddatek na minusową odchyłkę blachy

C₂ - naddatek na korozję ( s x t )

C₃ - naddatek na dodatkowe naprężenia

C₁ = 0.6

C₂ = 0.1 x 8 = 0.8

C₃ = 0.8

g_rz = 5.127 + 0.6 + 0.8 + 0.8 = 7.327 [ mm ]

2.4. Dobór grubości znormalizowanej:

g_PN ≥ g_rz

g_PN = 8 [ mm ]

- masa nominalna 1m² – 62.80 [ kg ]

- wymiary arkuszy blach:

Szerokość [mm]	1000	1250	1500	1750	2000	2250	2500
Długość [m]	10	10	12	12	12	10	8

3. Obliczanie grubości dna elipsoidalnego:

3.1. Dobór dennicy zgodnie z PN:

gdzie: h_c – wysokość części cylindrycznej

h_w – wysokość wyoblenia

h_c = 40 [ mm ]

h_w = 425 [ mm ]

V_e = 0.643 [ m³ ]

masa dna = 161 [ kg ]

3.2. Obliczanie grubości ścianki dennicy:

D_z = D_w x 2g_PN D_z = 1700 + 2 x 8 = 1716 [ mm ]

Re_t = 18.5 x 10⁷ [ N/m² ] x_e = 1.4

H_z = h_w + g_PN H_z = 425 + 8 = 433 [ mm ]

ƒ gdzie: y_w – współczynnik wytrzymałości wyoblenia

= 0.2523

y_w = 2.0

0.0046 [ m ]

3.3. Obliczanie grubości rzeczywistej dennicy:

g_rz = g_o + C₁ + C₂ C₁ = 0.5 [ mm ]

C₂ = 0.8 [ mm ]

g_rz = 4.6 + 0.5 + 0.8 = 5.9 [ mm ]

g_ND ≥ g_rz

g_ND = 6 [ mm ]

g_PN – g_ND ≤ 3 [ mm ]

8 – 6 ≤ 3

2≤3

4. Obliczanie długości części walcowej (cylindrycznej):

V_D = V_e + x h_c → V_D = 643 + 90.75 = 733.75 [ dm³ ]

V_n = V_c + 2V_D → V_c = V_n – 2V_D

V_c = 6.5 – 2 x 0.73375 = 5.0325 [ m³ ]

V_c = x L_e → L_e =

L_e = 2218 [ mm ] Π x D_w = 5338 [ mm ]

Dobór arkuszy blach na część cylindryczną zbiornika:

-wymiary części cylindrycznej po rozwinięciu → L_e x (Π x D_w)

→ 2218 [mm] x 5338 [mm]

Wymiary dobranego arkusza: 2250 [mm] x 10000 [mm] – sztuk:1 (docinam na 2218x5338).

5. Obliczenie i dobór króćców:

5.1. Króciec parowy:

d_zp = 219.1 [ mm ] d_zp – średnica zewnętrzna króćca parowego

g_pPN = 7.1 [ mm] g_pPN – grubość króćca parowego ( ścianek )

d_wp = d_zp – 2 x g_pPN d_wp – średnica wewnętrzna króćca parowego

d_wp = 219.1 – 2 x 7.1 = 204.9 [ mm ]

DN 200

- masa 1 [ m ] rury: 37.1 [ kg ]

5.2. Króciec wodny:

w_p = (18 ÷ 20) [m/s] → 19 [m/s] w_p – prędkość przepływu pary

w_w = (0.8÷1.0) [m/s] → 0.9 [m/s] w_w – prędkość przepływu wody

δ_p = 4.4 [ kg/m³ ] δ_p – gęstość pary

δ_w = 0.895 x 10³ [ kg/m³ ] δ_w – gęstość wody

=

d_ww =

d_ww = 66 [ mm ]

d_zwPN = 76.1 [ mm ] d_zwPN – średnica zewnętrzna króćca wodnego (średnica nominalna)

g_wPN = 3.2 [ mm ] g_wPN – grubość ścianek króćca wodnego

d_wwPN = d_zwPN – 2 x g_wPN d_wwPN – średnica wewnętrzna króćca wodnego

d_wwPN = 76.1 – 2 x 3.2 = 69.7 [ mm ]

DN 65

- masa 1 [ m ] rury: 5.75 [ kg ]

6. Obliczanie sprawdzające rur na króćce:

D_w = d_wp , d_ww

z = 1

a = 1

6.1. Króciec parowy:

= 0.53 [mm]

g = g_o + C₁ + C₂ = 1.93 [ mm ]

6.2. Króciec wodny:

= 0.18 [mm]

g = g_o + C₁ + C₂ = 1.58 [ mm ]

7. Dobór długości rur na króćce:

7.1. Długość króćca parowego:

L_p = (1.5÷2.5) x d_wp L_p = 2 x 204.9 = 409.8 [mm]

7.2. Długość króćca wodnego:

L_w = (1.5÷3.0) x d_ww L_w = 2 x 69.7 = 139.4 [mm]

8. Dobór elementów montażowych króćców (dla ciśnienia nominalnego 1.0 MPa):

8.1.Dobór kołnierza płaskiego:

Wymiar	Kołnierze
	króciec parowy DN 200
Dz [mm]	340
Dw [mm]	221.5
g [mm]	26
Do [mm]	295
do [mm]	22
D1 [mm]	268
ƒ [mm]	3
masa [kg]	8.8
liczba śrub	8
gwint	M20

8.2. Dobór uszczelki:

Wymiar	Uszczelka
	króciec parowy DN 200
D [mm]	273
d [mm]	220
s [mm]	2

8.3. Dobór kołnierza zaślepiającego:

Wymiar	Kołnierze
	króciec parowy DN 200
Dz [mm]	340
Do [mm]	295
D1 [mm]	268
ƒ [mm]	3
R [mm]	3
g [mm]	22
do [mm]	22
masa [kg]	13.95
liczba śrub	8
gwint	M20

d

8.4. Dobór śrub:

Wymiar	Śruba
	M20 k. parowy DN 200
S [mm]	30
k [mm]	12.5
hmax [mm]	0.8
D1 [mm]	33.53
D2 [mm]	28.2
da [mm]	22.4
k1 [mm]	8.6
R [mm]	0.8
d1 [mm]	22.5
d2 [mm]	18.5
t [mm]	2.0
b[mm]	46

8.5. Dobór podkładek:

Wymiar	Podkładka okrągła, dokładna
	M20 k. parowy DN 200
do [mm]	21
D [mm]	37
g [mm]	3.0
ƒmin [mm]	0.75
ƒmax [mm]	1.5
x [mm]	1.5

8.6. Dobór nakrętki:

Wymiar	Nakrętka sześciokątna
	M20x1.5 k. parowy DN 200
S [mm]	30
w [mm]	18
w1min [mm]	13.5
D0 [mm]	33.52
D1 [mm]	20
D2 [mm]	28.2
hmax [mm]	0.8

9. Dobór włazu do zbiornika:

Rodzaj włazu: DN 500 P_wr

Śruba dwustronna:	12 sztuk
	ds x ls [mm]
	masa 1 szt. [kg]
Nakrętka:	M24
	masa 1 szt. [kg]
Uszczelka:	Pwr
	d [mm]
	D [mm]
Masa włazu [kg]	120
Pokrywa włazu:	liczba otworów:12
	Dz [mm]
	Do [mm]
	do [mm]
	g1 [mm]
	D5 [mm]
	D6 [mm]
	masa pokrywy [kg]

Króciec włazu:	498 x 0.4 = 199.2 [ mm ]
Rura:
	dz [mm]
	s [mm]
	l [mm]
	masa [kg]
Kołnierz:	liczba otworów 12
	Dz [mm]
	do [mm]
	D3 [mm]
	D4 [mm]
	g [mm]
	masa [kg]

10. Obliczanie wzmocnień otworów wyciętych pod króćce i właz:

10.1. Obliczanie najmniejszej średnicy otworu nie wymagającej wzmocnienia:

z_rz = z_rz = = 0.71

d₁ = 0.81 x

d₂ = 0.35 x D_z

d₃ = 200 [ mm ]

d₁ = 0.81 x = 119.58 [ mm ]

d₂ = 0.35 x 1716 = 600.6 [ mm ]

d₁ – największa średnica nie wymagająca wzmocnienia

UWAGA! Wzmocnienia wymagają króciec parowy oraz właz, ponieważ ich średnice są większe od d₁.

10.2. Obliczenie wzmocnień:

- dla włazu:

d_z = 508 [ mm ]

C₂ = 0.8 [ mm ]

d_w = d_z – 2 x s = 508 – 2 x 5 = 498 [ mm ]

F_str = ( d_w + 2 x C₂ ) x g_PN F_str = ( 498 + 2 x 0.8 ) x 8 = 3996.8 [ mm ]

F_wzm = [ D_wzm – ( d_z + 2 x C₂ )] x g_wzm g_wzm = 0.9 x g_PN = 0.9 x 8 = 7.2 [ mm ]

F_wzm ≥ F_str

D_wzm ≥ + ( d_z + 2 x C₂ ) D_wzm ≥ + ( 508 + 1.6 )

D_wzm ≥ 1064.7 [ mm ]

- dla króćca parowego:

d_z = 219.1 [ mm ]

C₂ = 0.8 [ mm ]

d_w = 204.9 [ mm ]

F_str = ( d_w + 2 x C₂ ) x g_PN F_str = ( 204.9 + 2 x 0.8 ) x 8 = 1652 [ mm ]

F_wzm = [ D_wzm – ( d_z + 2 x C₂ )] x g_wzm

F_wzm ≥ F_str

D_wzm ≥ + ( d_z + 2 x C₂ ) D_wzm ≥ + ( 219.1 + 1.6 )

D_wzm ≥ 450.1 [ mm ]

11. Obliczanie ciężaru zbiornika:

Q_c = Q₁ + Q₂ + Q₃ gdzie: Q₁ – ciężar materiału

Q₂ – ciężar wody ( całkowite wypełnienie )

Q₃ – dodatkowy osprzęt (Q₁ x 0.1)

Q₁ = ( 2 x m_dennicy + m_{k. parowego} + m_{k. wodnego} + m_włazu + m_{cz. walcowej} ) x 9.81

m_dennic = 2 x m_dennicy = 2 x 161 = 322 [ kg ]

m_{k. parowego} = m_rury + m_{kołnierza płaskiego} + m_{kołnierza zaślepiającego}

m_rury = 37.1 [ kg/m ] x 0.4098 [ m ] = 15.20 [ kg ]

m_{k. parowego} = 15.2 + 13.95 + 8.8 = 37.95 [ kg ]

m_{k. wodnego} = m_rury + m_{kołnierza płaskiego} + m_{kołnierza zaślepiającego}

m_rury = 5.75 [ kg/m ] x 0.1394 [ m ] = 0.8 [ kg ]

m_{k. wodnego} = 0.8 + 2.8 + 3.15 = 6.75 [ kg ]

m_włazu = 120 [ kg ]

m_{cz. walcowej} = L_e x Π x D_w x

m_{cz. walcowej} = 2.218 x 3.14 x 1.7 x 62.8 = 743.5 [ kg ]

Q₁ = ( 322 + 37.95 + 6.75 + 120 + 743.5 ) x 9.81 = 12068.26 [ N ]

Q₂ = V_n x δ_w x 9.81 = 6.5 x 998 x 9.81 = 63637.47 [ N ]

Q₃ = Q₁ x 0.1 = 1206.8 [ N ]

Q_c = 12068.26 + 63637.47 + 1206.8 = 76912.53 [ N ]

12. Obliczenie ekonomicznego rozstawu podpór:

12.1. Obliczenie długości całkowitej:

L = L_e + 2 x ( h_w + h_c + g_dPN )

L = 2218 + 2x ( 425 + 40 + 6 ) = 3160 [ mm ]

12.2 Ekonomiczny rozstaw podpór:

L_e = L – 2 x a = L – 0.414L = 0.586 L L_e = 1852 [ mm ]

a = 0.207 x L a = 654 [ mm ]

13. Dobór łap do zbiornika:

• wyliczam masę całkowitą zbiornika:

m_c = Q_c / 9.81 = 76912.53 / 9.81 = 7840.2 [ kg ]

• wyliczam masę, która działa na jedną łapę:

m_{1 łapy} = m_c / 4 = 7840.2 / 4 = 1960 [ kg ] ≈ 2 [ t ]

Dobieram parametry łap ( dla maksymalnego obciążenia łapy równej 5 [ t ] ):

Dw [mm]	a [ mm ]	b [ mm ]	c [ mm ]	e [ mm ]	g [ mm ]	s [ mm ]	H [mm]	Q [kg]
1700	240	200	302	30	18	12	320	25.6

UWAGA! Dobrane łapy nie potrzebują wzmocnień:

14. Obliczenie naprężeń zbiornika i sprawdzanie wytrzymałości:

14.1. Obliczenie naprężeń obwodowych:

σ_Q = ( p_o x D_w ) / ( 2 x g_rz ) = ( 7 x 10⁵ x 1.7 ) / ( 2 x 0.007327 ) = 81206496.52 [ N/m² ]

14.2. Obliczenie naprężeń wzdłużnych:

σ_w = ( p_o x D_w ) / ( 4 x g_rz ) = ( 7 x 10⁵ x 1.7 ) / ( 4 x 0.007327 ) = 40603248.26 [ N/m² ]

14.3. Obliczenie naprężeń zastępczych:

σ_z = (σ_Q² + σ_w² - σ_Q x σ_w )^1/2 σ_z = 7.03 x 10⁷ [ N/m² ]

σ_z ≤ k_r 7.03 x 10⁷ [ N/m² ] ≤ 11.76 x 10⁷ [ N/m² ]