POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

INSTYTUT TECHNOLOGII I INŻYNIERII CHEMICZNEJ

ZAKŁAD INŻYNIERII I APARATURY CHEMICZNEJ

Z B I O R N I K

Katarzyna Bąk

Wydział: Technologii chemicznej

Kierunek: Technologia Chemiczna

Grupa: pierwsza

Tryb studiów : dzienne magisterskie

Temat: Zaprojektować zbiornik o parametrach: Przechowywane medium: Woda Objętość magazynowanego medium 5 m^3 Temperatura medium: 150°C Ciśnienie robocze: 10 bar Materiał wykonawczy: St3 Czas eksploatacji: 10 lat Stosunek H/D 2

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 magazynowania wody lub pary wodnej o pojemności nominalnej 5 m³. Temperatura wody ok. 150°C, ciśnienie 10 bar. Materiał wykonawczy zbiornika – stal węglowa spawalna St3. 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 zbiornika:

Dane	Obliczenia	Wyniki
V=5 m^3 H=2D	$$V = \frac{\pi D_{w}^{\ \ \ 2}}{4}H$$	Dw=1,471 m Na podstawie: PN-54/H-02651 obrano zbiornik o parametrach: Vnom=5 m^3 Dw=1,4 m

2. Obliczenie płaszcza zbiornika:

1. Obliczenie grubości ścianki aparatu

V=5 m^3 Dw= 1,4 m H= 2,8 m (założone) g=9,81 m/s^2 = 998 kg/m³ p=10 bar = 1000000 =27441 =19,5∙10^7 =1,8 Dw=1,4m pow=1027441 kp =108,(3)∙10^7 a=1 z=0,8	Obliczenie ciśnienia hydrostatycznego: Obliczenie ciśnienia obliczeniowego: Obliczenie naprężeń dopuszczalnych: Obliczenie grubości ścianki :	ph=27441 pow=1027441 kp =108,(3)∙10^6 g0=7,25∙10^-3 m

1. Obliczenie rzeczywistej grubości ścianki:

S=0,0007 m/rok =10 lat C1=0,0008 m C2=0,007 m C3=0 g0=7,25∙10^-3 m C=0,00807 m grz= 0,016 m Dw=1,4 m	Obliczenie naddatków: C=C1+C2+C3 C=0,0008+0,007 Obliczenie grubości rzeczywistej: Obliczenie średnicy zewnętrznej:	C2=0,007 m C=0,0078 m grz=0,01505 m Z zalecanego szeregu grubości blach wg BN-65/2002-02 obrano: grz = 0,016 m Dz=1,416 m

3. Obliczenie i dobór dennic:

Dz=1,416 m d=0,1416 Dz=1,416 m g= 0,016 m Hz=0,366 m Dz=1,416 m =19,5∙10^7 XeD=1,55 Dz=1,416 m pow=1027441 yw=2,3 kd=12,58∙10^7 C=0,0078 m z=0,8	Obliczenie współczynnika d: Obliczenie współczynnika Obliczenie współczynnika y: Obliczenie współczynnika naprężeń dopuszczalnych dla dennic Obliczenie grubości ścianki dennic:	d=0,1416 m 0,25 y=2,3 kd =12,58∙10^7 gd= 0,0161 m Z zalecanego szeregu grubości blach wg PN-65/2002-02 obrano: gd=0,016 m

Dennica górna:

PN-66/M-35412		Dw=1,4m gd=0,016 m md=282 kg hw=0,350 m V=359 dm^3 Hc= 0,040 m

Dennica dolna:

PN-66/M-35412		Dw=1,4m gd=0,016 m md=282 kg hw=0,350 m V=359 dm^3 Hc= 0,040 m

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

pow=1027441 Dw=1,4 m gd=0,016 m C2=0,007 m kd =12,58∙10^7 a=1 Dz=1,416 m Dw=1,4 m gd=0,016 m C2=0,007 m Zr=0,556	Obliczenie współczynnika Zr Obliczenie najmniejszej średnicy otworu	Zr=0,556 d1 =0,177 m Obieram d1 jako wartość najmniejszą d2=0,4956 m d3=0,2 m

5. Dobór króćca wlotowego i wylotowego:

PN-54/H-02651 PN-67/H-74721		Dnom=0,016m Dz=20 G= Do= Do= Dz= H= S= R= D1= F= Masa sztuki = Liczba srub= Gwint=

PN-54/H-02651 PN-67/H-74722		Dnom=1400 mm dz=1420 mm Dz=1675 mm g= 42 mm Do=1590 mm do=42 mm Dz=1460 mm H=120 mm s= 12 mm r=16 mm D1=1525 f=5 masa 1 sztuki =241 kg liczba śrub=36 gwint śruby=M39

6. Dobór kołnierzy:

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

pow=1027441 Dw=1,4 m g=0,016 m C2=0,007 m kp =108,(3)∙10^6 a=1 Dz=1,416 m Dw=1,4 m g=0,016 m C2=0,007 m ZrP=0,646	Obliczenie współczynnika Zr Obliczenie maks. otworu	Zr=0,646 d1 =0,16 m Obieram d1 jako wartość najmniejsza. d2=0,496 m d3=0,2 m

8. Obliczenie wysokości zbiornika:

1. Obliczenie objętości części cylindrycznej:

V =5 m^3		Vcyl=4,282 m^3

1. Obliczenie wysokości części cylindrycznej

Vcyl=4,282 m^3 D=1,4 m		Hcyl=2,783 m

1. Obliczenie wysokości całego zbiornika:

H=2, 783 m Hkol =0,120 m Hd= 0,366 m Hkr= ??? m		Hzb=3,082m??

9. Dobór włazu:

BN-83/2211-24.02		Obrano właz: PZ-1,6/400/200/N mw= 77,944 kg

10. Obliczenie masy aparatu:

1. Obliczenie masy pustego aparatu:

Hcyl=2783 m Dz=1416 m g=16 m =7,95 ∙10^-3g/mm^3	m=m cyl mcyl= Hcyl∙ ∙Dz∙ g∙ m cyl=2783∙3,14∙1416∙16∙7,95∙10^-3	m cyl=1573,96 kg

1. Obliczenie masy zalanego aparatu:

V=5m^3 = 1,0 g/cm^3 m=1573,96 kg =5000 kg	Obliczenie masy medium: Obliczenie masy aparatu zalanego:	=5000 kg m=6573,96kg

11. 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 ”

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