Warszawa, kwiecień 2010
Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Środowiska
POJEMNOŚCIOWY
WYMIENNIK CIEPŁA
Wykonał:
Jacek Płochocki COWiG 5
Prowadzący:
Dr inż. Maciej Chorzelski
Spis treści:
Parametry wymiennika……………………………………………………3
Obliczenia płaszcza zbiornika…………………………………………….4
Obliczenia dennic zbiornika…………………………..…………………..6
Obliczenia płaszcza głowicy………………………….…………………..8
Obliczenia dennic głowicy………………………………………………10
Dobór króćców i kołnierzy………………………………………………13
Wzmocnienia otworów………………………………………………….21
Obliczenia ściany sitowej……………………………………………….42
Uszczelnienia……………………………………………………………47
Zawór bezpieczeństwa…………………………………………………..48
Masa zbiornika…………………………………………………...……...49
Podpory zbiornika……………………………………………………….50
Parametry zbiornika
Pojemność zbiornika wymiennika V0 0,58 m3
Średnica wewnętrzna zbiornika wymiennika D0 700 mm
Ciśnienie obliczeniowe czynnika ogrzewanego w zbiorniku p0 0,4 MPa
Temperatura obliczeniowa dla zbiornika t0 70 oC
Ciśnienie panujące w głowicy pg 1,6 MPa
Temperatura obliczeniowa dla głowicy tg 130 oC
Współczynnik z=0,7
Czas pracy zbiornika:
$$n_{\text{eq}} = \Sigma\frac{n_{i}}{{(\frac{{p}_{i}}{p_{\max}})}^{3}}$$
$$n_{\text{eq}} = \Sigma\frac{500}{{(\frac{0,6}{4})}^{3}} = 148148\ cykli = > 16,91\ lat$$
Do obliczeń przyjęto czas pracy zbiornika równy 15 lat.
Obliczenia płaszcza zbiornika.
Do zaprojektowania zbiornika użyto stali P235 GH wg. Normy PN-EN 10088 – 2005. Zostanie on wykonany z arkusza blachy – zwinięty a następnie pospawany.
Parametry stali P235 GH
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Obliczeniowa szerokość płaszcza
L = π * Di = 3, 14 * 0, 7 = 2, 2 [m]
Di – średnica wewnętrzna części cylindrycznej
Obliczeniowa długość płaszcza:
$$L_{0} = \frac{4*V_{0}}{\pi*D_{i}^{2}} = \frac{4*(V_{0} - 2*V_{d})}{\pi*D_{i}^{2}} = \frac{4*(V_{0} - 2*(V_{\text{wal}} + V_{e})}{\pi*D_{i}^{2}} = \frac{4*(0,58 - 2*(0,01539 + 0,0449)}{3,14*{0,7}^{2}} = 1,2\ \lbrack m\rbrack$$
$$V_{\text{wal}} = h_{c}*\pi*\left( \frac{D_{i}}{2} \right)^{2} = 0,04*3,14*({\frac{0,7}{2})}^{2} = 0,01539\ \lbrack m^{3}\rbrack$$
Ve = 0, 0449 [m3]
Vd – objętość obliczeniowa dennicy
Ve- objętość części elipsoidalnej dennicy wg. normy PN-75 M-35412
Vwal – objętość cześci walcowej dennicy
hc – długość części walcowej dennicy wg. normy PN-75 M-35412
Obliczeniowa grubość płaszcza:
$$e = \frac{p_{0}*D_{i}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*700}{2*133,08*0,7 - 0,4} = 1,51\ \lbrack mm\rbrack$$
e – minimalna grubość wymagana
p0 – ciśnienie panujące w zbiorniku
Di – średnica wewnętrzna części cylindrycznej
fd – nominalne naprężenie projektowe
z – współczynnik złącza spawanego
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
s – roczny ubytek materiału
τ – liczba lat użytkowania wymiennika
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna dla blachy tej klasy:
δe= 0,3 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 1, 51 + 0, 6 + 0, 3 = 2, 41 [mm]
Przyjęto blachę o grubości nominalnej 4 mm
Naddatek ekstra:
en = 4[ mm]
eex=en – 2,41=4-2,41=1,59 [mm]
Na podstawie normy część cylindryczną zbiornika należy wykonać z blachy klasy B o grubości 4 mm, długości 2,5 m i szerokości 1,25 m.
Obliczenia dennicy zbiornika
Powłoki dennic wymiennika są projektowane wg normy PN-75 M-35412.
Dennice zostaną wykonane z takiego samego materiału jak płaszcz zbiornika – P235GH.
Dla elipsoidalnych den krajowych współczynnik kształtu wynosi:
$$k = \frac{D_{i}}{2*h_{i}} = \frac{700}{2*175} = 2$$
Gdzie
hi = 0, 25 * Di = 0, 25 * 700 = 175 [mm]
Dla den promienie wynoszą:
r = 0, 17 * Di = 0, 17 * 700 = 119 [mm]
R = 0, 9 * Di = 0, 9 * 700 = 630[mm]
Wymagana grubość den powinna być największa z trzech obliczeniowych wielkości es, ey, eb:
es – wymagana grubość wyoblenia ze względu na naprężenia membranowe w centralnej części dna
$$e_{s} = \frac{p_{0}*R}{2*f_{d}*z - 0,5*p_{0}} = \frac{0,4*630}{2*133,08*0,7 - 0,5*0,4} = 1,35\lbrack mm\rbrack$$
ey – wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia osiowo-symetrycznego płynięcia materiału
$$e_{y} = \frac{\beta*p_{0}*(0,75*R + 0,2*D_{i})}{f_{d}} = \frac{0,71*0,4*(0,75*630 + 0,2*700)}{133,08} = 1,3\lbrack mm\rbrack$$
β = 0,68 ⇒ współczynnik odczytany z wykresu wg normy EN 13445-3:2002 dla następujących zależności:
$$\frac{r}{D_{i}} = \frac{119}{700} = 0,17$$
$$\beta = f\left( \left( 0,75 + 0,2*\frac{D_{i}}{R} \right)*\left( \frac{p_{0}}{f_{d}} \right) \right) = f\left( \left( 0,75 + 0,2*\frac{700}{630} \right)*\left( \frac{0,4}{133,08} \right) \right) = f\left( 0,0029 \right) = 0,71$$
eb – pożądana grubość wyoblenia dla uniknięcia wyboczenia plastycznego
$$e_{b} = \left( 0,75*R + 0,2*D_{i} \right)*{\lbrack\frac{p_{0}}{111*f_{b}}*\left( \frac{D_{i}}{r} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}} = \left( 0,75*630 + 0,2*700 \right)*{\lbrack\frac{0,4}{111*147,87}*\left( \frac{700}{119} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}} = 1,36\lbrack mm\rbrack$$
$$f_{b} = \frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5} = \frac{221,8}{1,5} = 147,87\lbrack MPa\rbrack$$
max(es, ey, eb) = es = 1,36 [mm]
Do dalszych obliczeń przyjęto 1,36 mm.
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna dla blachy tej klasy:
δe= 0,3 [mm]
Naddatek na pocienienie dna w procesie wytłaczania:
δm=0,1*emin=0,1*(en- δe)=0,1(4-0,3)=0,37 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe + δm = 1, 36 + 0, 6 + 0, 3 + 0, 37 = 2, 63 [mm]
Przyjęto blachę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 2,63=4-2,63=1,37 [mm]
Sprawdzenie warunku zastosowania den:
r = 119 ≤ 0, 2 * Di = 0, 2 * 700 = 140
r = 119 ≥ 0, 06 * Di = 0, 06 * 700 = 42
r = 119 ≥ 2 * e = 2 * 1, 36 = 2, 72
e = 1, 36 ≤ 0, 08 * De = 0, 08 * 708 = 56, 64
ea = 1, 36 ≥ 0, 001 * De = 0, 001 * 708 = 0, 708
R = 630 ≤ De = 708
Wszystkie warunki są spełnione.
Obliczenia płaszcza głowicy
Głowica wykonana z rury stalowej bez szwu walcowanej na gorąco ze stali P235GH dobranej wg normy PN-EN-10216-1 o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 2130 = 204, 4 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{204,4}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 122,64;135 \right\rbrack = 122,64\ \lbrack MPa\rbrack$$
Obliczeniowa średnica rury:
$$D = \frac{1}{3}*D_{i} = \frac{1}{3}*700 = 233\ \lbrack mm\rbrack$$
Wg normy PN-74 H74209 przyjęto rurę o zewnętrznej średnicy De=273 mm.
Obliczeniowa grubość ścianki głowicy:
$$e = \frac{p_{g}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{g}} = \frac{1,6*273}{2*122,64*0,7 - 1,6} = 2,57\ \lbrack mm\rbrack$$
e – minimalna grubość wymagana
pg – ciśnienie panujące w głowicy
De – średnica zewnętrzna rury
fd – nominalne naprężenie projektowe
z – współczynnik wzmocnienia
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
s – roczny ubytek materiału
τ – liczba lat użytkowania wymiennika
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 15%*8=1,2 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 2, 57 + 0, 6 + 1, 2 = 4, 37 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej ścianki 8 mm ze względu na konieczność dospawania kołnierza o dużej średnicy.
en = 8[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 4,37=8-4,37=3,63 [mm]
Obliczenia dennicy głowicy
Powłoka dennicy wymiennika są projektowane wg normy PN-75 M-35412.
Dennica zostanie wykonane z takiego samego materiału jak płaszcz głowicy – P235GH.
Dla elipsoidalnych den krajowych współczynnik kształtu wynosi:
$$k = \frac{D_{e}}{2*h_{i}} = \frac{257}{2*64,25} = 2$$
Gdzie
hi = 0, 25 * De = 0, 25 * 257 = 64, 25 [mm]
Dla den promienie wynoszą:
r = 0, 17 * Di = 0, 17 * 257 = 43, 69 [mm]
R = 0, 9 * Di = 0, 9 * 257 = 231, 3[mm]
Wymagana grubość dennicy powinna być największa z trzech obliczeniowych wielkości es, ey, eb:
es – wymagana grubość wyoblenia ze względu na naprężenia membranowe w centralnej części dna
$$e_{s} = \frac{p_{g}*R}{2*f_{d}*z - 0,5*p_{g}} = \frac{1,6*231,3}{2*122,64*0,7 - 0,5*1,6} = 2,17\lbrack mm\rbrack$$
ey – wymagana grubość wyoblenia dla uniknięcia osiowo-symetrycznego płynięcia materiału
$$e_{y} = \frac{\beta*p_{g}*(0,75*R + 0,2*D_{i})}{f_{d}} = \frac{0,65*1,6*(0,75*231,3 + 0,2*257)}{122,64} = 1,91\lbrack mm\rbrack$$
β = 0,68 ⇒ współczynnik odczytany z wykresu wg normy EN 13445-3:2002 dla następujących zależności:
$$\frac{r}{D_{i}} = \frac{43,69}{257} = 0,17$$
$$\beta = f\left( \left( 0,75 + 0,2*\frac{D_{i}}{R} \right)*\left( \frac{p_{g}}{f_{d}} \right) \right) = f\left( \left( 0,75 + 0,2*\frac{257}{231,3} \right)*\left( \frac{1,6}{122,64} \right) \right) = f\left( 0,013 \right) = 0,65$$
eb – pożądana grubość wyoblenia dla uniknięcia wyboczenia plastycznego
$$e_{b} = \left( 0,75*R + 0,2*D_{i} \right)*{\lbrack\frac{p_{g}}{111*f_{b}}*\left( \frac{D_{i}}{r} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}} = \left( 0,75*231,3 + 0,2*257 \right)*{\lbrack\frac{1,6}{111*136,27}*\left( \frac{257}{43,69} \right)^{0,825}\rbrack}^{\frac{1}{1,5}} = 1,33\lbrack mm\rbrack$$
$$f_{b} = \frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5} = \frac{221,8}{1,5} = 136,27\lbrack MPa\rbrack$$
max(es, ey, eb) = es = 2,17 [mm]
Do dalszych obliczeń przyjęto 2,17 mm.
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna dla blachy tej klasy:
δe= 0,3 [mm]
Naddatek na pocienienie dna w procesie wytłaczania:
δm=0,1*emin=0,1*(en- δe)=0,1(4-0,3)=0,37 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe + δm = 2, 17 + 0, 6 + 0, 3 + 0, 37 = 3, 44 [mm]
Przyjęto blachę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 3,44=4-3,44=0,56 [mm]
Sprawdzenie warunku zastosowania den:
r = 43, 69 ≤ 0, 2 * Di = 0, 2 * 257 = 51, 4
r = 43, 69 ≥ 0, 06 * Di = 0, 06 * 257 = 15, 42
r = 43, 69 ≥ 2 * e = 2 * 2, 17 = 4, 34
e = 2, 17 ≤ 0, 08 * De = 0, 08 * 273 = 21, 84
ea = 2, 17 ≥ 0, 001 * De = 0, 001 * 273 = 0, 273
R = 231, 3 ≤ De = 273
Wszystkie warunki są spełnione.
Dobór króćców i kołnierzy.
Króciec wody sieciowej.
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 2130 = 204, 4 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury – De = 76,1 mm.
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{204,4}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 122,64;135 \right\rbrack = 122,64\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{g}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{g}} = \frac{1,6*76,1}{2*122,64*0,7 + 1,6} = 0,7\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 7 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 8 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,8=4-1,8=2,2 [mm]
Dobór kołnierza:
Kołnierz płaski, spawany PN16 typ 01 według normy PN-ISO 7005-1 dla DN65 wykonany ze stali P235GH.
Średnica nominalna: DN 65
Średnica zewnętrzna: D = 185 mm
Średnica podziałowa śrub: K = 145 mm
Średnica otworów pod śruby: L = 18 mm
Średnica zewnętrzna szyjki: A = 76,1 mm
Średnica otworu kołnierza: B = 77,5 mm
Grubość kołnierza: C = 20 mm
Śruby: 8 śruby M16
Króciec wody instalacyjnej:
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury De = 76,1 mm
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*76,1}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,16\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 16 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 26 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,26=4-1,26=2,74 [mm]
Dobór kołnierza:
Kołnierz płaski, spawany PN6 typ 01 według normy PN-ISO 7005-1 dla DN65 wykonany ze stali P235GH.
Średnica nominalna: DN 65
Średnica zewnętrzna: D = 160 mm
Średnica podziałowa śrub: K = 130 mm
Średnica otworów pod śruby: L = 14 mm
Średnica zewnętrzna szyjki: A = 76,1 mm
Średnica otworu kołnierza: B = 61,5 mm
Grubość kołnierza: C = 16 mm
Śruby: 4 śruby M12
Króciec zaworu bezpieczeństwa
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury De = 21,3 mm
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*21,3}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,05\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 05 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 15 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,15=4-1,15=2,85 [mm]
Należy wykonać gwint zewnętrzny ½” o długości 20 mm.
Króciec spustowy
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury De = 26,9 mm
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*26,9}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,06\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 06 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 16 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,15=4-1,16=2,84 [mm]
Należy wykonać gwint zewnętrzny 1” o długości 20 mm.
Króciec cyrkulacyjny
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury De = 33,1 mm
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*33,1}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,07\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 07 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 17 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 4[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,15=4-1,17=2,83 [mm]
Należy wykonać gwint zewnętrzny 1” o długości 20 mm.
Króciec termometru i termostatu
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Średnica zewnętrzna rury De = 33,1 mm z gwintem zewnętrznym ½”.
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*33,1}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,07\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 07 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 17 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4,5 mm
en = 4,5[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,15=4,5-1,17=3,33 [mm]
Króciec manometru
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Rura z gwintem wewnętrznym M20x1,5
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
Grubość ścianki:
$$e = \frac{p_{0}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{0}} = \frac{0,4*33,1}{2*133,08*0,7 + 0,4} = 0,07\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 15 = 0, 6[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*4=0,5 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 07 + 0, 6 + 0, 5 = 1, 17 [mm]
Przyjęto rurę o grubości nominalnej 4 mm
en = 3,2[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 1,15=3,2-1,17=2,03 [mm]
Króciec głowicy
Głowica wykonana z rury stalowej bez szwu walcowanej na gorąco ze stali P235GH dobranej wg normy PN-EN-10216-1 o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 2130 = 204, 4 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{204,4}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 122,64;135 \right\rbrack = 122,64\ \lbrack MPa\rbrack$$
Obliczeniowa średnica rury:
$$D = \frac{1}{3}*D_{i} = \frac{1}{3}*700 = 233\ \lbrack mm\rbrack$$
Wg normy PN-74 H74209 przyjęto rurę o zewnętrznej średnicy De=273 mm.
Obliczeniowa grubość ścianki głowicy:
$$e = \frac{p_{g}*D_{e}}{2*f_{d}*z - p_{g}} = \frac{0,4*273}{2*133,08*0,7 - 0,4} = 0,58\ \lbrack mm\rbrack$$
Naddatek na korozje:
c = s * τ = 0, 04 * 25 = 1[mm]
Do wykonania zbiornika użyto blachy klasy B wg normy PN-EN 10029-1999.
Maksymalna odchyłka ujemna grubości ścianki:
δe= 12,5%*8=1 [mm]
Nominalna grubość blachy:
en > e + c + δe = 0, 58 + 1 + 1 = 2, 58 [mm]
en = 8[ mm]
Naddatek ekstra:
eex=en – 2,58=8-2,58=5,42[mm]
Dobór kołnierza
Kołnierz płaski, spawany PN16 typ 01 według normy PN-ISO 7005-1 dla DN250 wykonany ze stali P235GH.
Średnica nominalna: DN 250
Średnica zewnętrzna: D = 405 mm
Średnica podziałowa śrub: K = 355 mm
Średnica otworów pod śruby: L = 26 mm
Średnica zewnętrzna szyjki: A = 273 mm
Średnica otworu kołnierza: B = 276,5 mm
Grubość kołnierza: C = 28 mm
Śruby: 12 śruby M16
Wzmocnienia otworów
Równanie ogólne będące warunkiem wzmocnienia otworu:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) + Afb(fop−0,5*P) ≥ P * (Aps + Apb + 0, 5 * Apφ)
Indeksy:
s – dotyczy powłoki,
w – dotyczy spawu,
p – dotyczy płyty wzmacniającej,
b – dotyczy króćca,
φ - kąt między osią króćca a normalną do powierzchni,
fs – naprężenia powłoki [MPa],
fop – naprężenia płyty wzmacniającej [MPa],
fob – naprężenia materiału króćca [MPa],
fs=fb=fp
Dla króćców prostopadłych do powłoki przyjmuje się Afp=0 i Apφ=0.
Dla wody sieciowej:
$$f_{s} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{204,4}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 122,64;135 \right\rbrack = 122,64\ \lbrack MPa\rbrack$$
fob = min(fs;fb) = 122, 64[MPa]
fop = min(fs;fp) = 122, 64[MPa]
Dla wody instalacyjnej:
$$f_{s} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{70}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{221,8}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 133,08;135 \right\rbrack = 133,08\ \lbrack MPa\rbrack$$
fob = min(fs;fb) = 133, 08[MPa]
fop = min(fs;fp) = 122, 64[MPa]
Wzmocnienie króćca wody sieciowej:
Rozpatrywana jest głowica:
Di = 257 [mm] – wewnętrzna średnica głowicy
en = 8 [mm] – nominalna grubość płaszcza głowicy
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 1,2 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 2,57 [mm] – minimalna obliczeniowa grubość głowicy
eex = 3,63 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN65
Średnica otworu pod rure = 77,5 [mm]
Przyjęto rure bez szwu De = 76,1 [mm] o en = 4 [mm]
Demin = 75,5 [mm]
Demax = 76,7 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 2130 = 204, 4 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,7 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,2 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (257+2*8) − 6, 2 = 138, 3[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 2, 57 + 3, 63 = 6, 2[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 7 + 2, 2 = 2, 9[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{(2*136,5 + 6,2)*6,2} = 41,61\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 42[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 42 * 6, 2 = 260, 4[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {6,2}^{2} = 38,44\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 75,5 - 2,2 \right)*2,2} = 12,69\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 12, 69 = 6, 36[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{6,2} = 0,47 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,2}{6,2} = 0,35 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 9 * (6,36+6,2+12,69) = 73, 19[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{76,1}{2} = 38,05\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 138, 3 * (42+38,05) = 11070, 92[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 11070, 92 + 0, 5 * 67, 5 * 6, 2 = 11280, 17[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{67,5}{2}*\left( 6,2 + 12,69 \right) = 637,59\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (260,4+38,44) * (122,64−0,5*1,6) + 73, 19(122,64−0,5*1,6) = 45327, 90[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 1, 6 * (11280,17+637,59) = 19068, 41[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia z głowicy. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca wody instalacyjnej:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN65
Średnica otworu pod rure = 77,5 [mm]
Przyjęto rure bez szwu De = 76,1 [mm] o en = 4 [mm]
Demin = 75,5 [mm]
Demax = 76,7 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,16 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,74 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 88 = 351, 12[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 1, 51 + 1, 37 = 2, 88[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 16 + 2, 74 = 2, 9[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,88 \right)*2,88} = 44,99\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 45[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 45 * 2, 88 = 129, 6[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,88}^{2} = 8,29\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 75,5 - 2,74 \right)*2,74} = 14,11\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 14, 11 = 7, 06[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{2,88} = 1,01 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,74}{2,88} = 0,95 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 9 * (7,06+2,88+14,11) = 69, 74[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{76,1}{2} = 38,05\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 12 * (45+38,05) = 29160, 52[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 29160, 52 + 0, 5 * 67, 5 * 2, 88 = 29257, 72[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{67,5}{2}*\left( 2,88 + 14,11 \right) = 573,48\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (129,6+8,29) * (133,08−0,5*0,4) + 69, 74(133,08−0,5*0,4) = 27590, 38[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (29257,72+573,48) = 11932, 48[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca zaworu bezpieczeństwa:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN15
Przyjęto rure bez szwu De = 21,6 [mm] o en = 4 [mm]
Demin = 20,7 [mm]
Demax = 21,9 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,05 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,85 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 88 = 351, 12[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 1, 51 + 1, 37 = 2, 88[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 16 + 2, 74 = 2, 9[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,88 \right)*2,88} = 44,99\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 45[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 45 * 2, 88 = 129, 6[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,88}^{2} = 8,29\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 20,7 - 2,85 \right)*2,85} = 7,17\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 7, 14 = 3, 57[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{2,88} = 1,01 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,85}{2,88} = 0,99 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 9 * (3,57+2,88+7,14) = 39, 4[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{21,3}{2} = 10,65\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 12 * (45+10,65) = 19539, 83[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 19539, 83 + 0, 5 * 12, 7 * 2, 88 = 19558, 12[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{67,5}{2}*\left( 2,88 + 14,11 \right) = 63,61\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (129,6+8,29) * (133,08−0,5*0,4) + 39, 4(133,08−0,5*0,4) = 23558, 66[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (19558,12+63,61) = 7848, 6[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca zaworu spustowego:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN20
Przyjęto rure bez szwu De = 26,9 [mm] o en = 4 [mm]
Demin = 26,3 [mm]
Demax = 27,5 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,06 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,84 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 88 = 351, 12[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 1, 51 + 1, 37 = 2, 88[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 16 + 2, 74 = 2, 9[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,88 \right)*2,88} = 44,99\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 45[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 45 * 2, 88 = 129, 6[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,88}^{2} = 8,29\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 26,3 - 2,84 \right)*2,84} = 8,17\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 8, 17 = 4, 08[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{2,88} = 1,01 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,84}{2,88} = 0,99 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 9 * (4,08+2,88+8,17) = 43, 87[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{26,9}{2} = 13,45\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 12 * (45+13,45) = 20522, 96[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 20522, 96 + 0, 5 * 18, 3 * 2, 88 = 20549, 32[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{18,3}{2}*\left( 2,88 + 8,17 \right) = 101,07\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (129,6+8,29) * (133,08−0,5*0,4) + 43, 87(133,08−0,5*0,4) = 24153, 11[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (20549,32+101,07) = 8260, 15[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca cyrkulacyjnego:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica dennicy zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość dennicy zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 2,13[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 0,63 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN25
Przyjęto rure bez szwu De = 33,7 [mm] o en = 4 [mm]
Demin = 33,1 [mm]
Demax = 34,3 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,07 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,83 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 86 = 351, 24[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 2, 13 + 0, 63 = 2, 76[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 07 + 2, 83 = 2, 9[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,76 \right)*2,76} = 44,04\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 44[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 44 * 2, 76 = 121, 44[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,76}^{2} = 7,62\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 33,1 - 2,83 \right)*2,83} = 9,25\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 9, 25 = 4, 63[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{2,76} = 1,05 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,83}{2,76} = 1,02 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 9 * (4,63+2,76+9,25) = 48, 25[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{33,7}{2} = 16,85\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 24 * (44+16,85) = 21372, 95[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 21372, 95 + 0, 5 * 25, 1 * 2, 76 = 21407, 59[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{25,1}{2}*\left( 2,76 + 9,25 \right) = 150,75\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (121,44+7,62) * (133,08−0,5*0,4) + 48, 25(133,08−0,5*0,4) = 23560, 8[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (21407,59+150,75) = 8623, 36[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca termometru i termostatu:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN15
Przyjęto rure bez szwu De = 21,3 [mm] o en = 4,5 [mm]
Demin = 20,7 [mm]
Demax = 31,9 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,05 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4,5=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 3,29 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 88 = 351, 12[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 1, 51 + 1, 37 = 2, 88[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 05 + 3, 29 = 3, 34[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,88 \right)*2,88} = 44,99\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 45[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 45 * 2, 88 = 129, 6[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,88}^{2} = 8,29\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 20,7 - 3,29 \right)*3,29} = 7,04\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 7, 04 = 3, 52[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{3,34}{2,88} = 1,16 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{3,29}{2,88} = 1,14 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 3, 34 * (3,52+2,88+7,04) = 46, 86[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{21,3}{2} = 10,65\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 12 * (45+10,65) = 19539, 83[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 19539, 83 + 0, 5 * 11, 7 * 2, 88 = 19558, 12[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{11,7}{2}*\left( 2,88 + 7,04 \right) = 61,13\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (129,6+8,29) * (133,08−0,5*0,4) + 46, 86 * (133,08−0,5*0,4) = 24550, 15[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (19558,12+61,13) = 7847, 7[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie króćca manometru:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica króćca DN25
Przyjęto rure bez szwu De = 26,9 [mm] o en = 3,2 [mm]
Demin = 26,3 [mm]
Demax = 27,5 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,06 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 12,5%*4=0,5 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 2,04 [mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień wewnętrzny części walcowej:
ris = 0, 5 * (Di+en) − eas = 0, 5 * (700+2*4) − 2, 88 = 351, 12[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eex = 1, 51 + 1, 37 = 2, 88[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 06 + 2, 04 = 2, 1[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 2*350 + 2,88 \right)*2,88} = 44,99\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 45[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 45 * 2, 88 = 129, 6[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,88}^{2} = 8,29\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 26,9 - 2,04 \right)*2,04} = 7,04\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 7, 04 = 3, 52[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,9}{2,88} = 1,01 < 2\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{2,83}{2,88} = 0,98 < 3\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 2, 1 * (3,52+2,88+7,04) = 27, 45[mm2]
Pole wzmocnionej powłoki walcowej:
$$a = \frac{D_{e}}{2} = \frac{26,9}{2} = 13,45\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
As = ris * (lso+a) = 351, 12 * (45+13,45) = 20522, 96[mm2]
Aps = As + 0, 5 * di * eas = 20522, 96 + 0, 5 * 19, 9 * 2, 88 = 20549, 92[mm2]
Pole powierzchni wzmocnionej króćca:
$$A_{\text{pb}} = \frac{d_{i}}{2}*\left( e_{\text{as}} + l_{\text{bo}} \right) = \frac{19,9}{2}*\left( 2,88 + 7,04 \right) = 98,69\left\lbrack \text{mm}^{2} \right\rbrack$$
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (129,6+8,29) * (133,08−0,5*0,4) + 48, 6 * (133,08−0,5*0,4) = 24781, 27[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (20549,92+98,69) = 8259, 2[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
Wzmocnienie otworu na głowice:
Rozpatrywany jest zbiornik:
Di = 700 [mm] – wewnętrzna średnica zbiornika
en = 4 [mm] – nominalna grubość płaszcza zbiornika
c = 0,6 [mm] – naddatek na korozje
δe = 0,3 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka grubości
e = 1,51[mm] – minimalna obliczeniowa grubość zbiornika
eex = 1,37 [mm] – naddatek ekstra
Nominalna średnica głowicy DN250
Przyjęto rure bez szwu De = 273 [mm] o en = 8 [mm]
Demin = 268,9 [mm]
Demax = 277,1 [mm]
Wg normy PN-EN-10216-1
Wykonany ze stali P235GH o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 270 = 221, 8 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
z = 0,7 – współczynnik złącza spawanego
e = 0,58 [mm] – grubość obliczeniowa króćca
c = 1 [mm] – naddatek na korozje
δe = 15%*8=1 [mm] – maksymalna ujemna odchyłka na korozję
eb = eex = 5,42[mm] – naddatek ekstra/efektywna grubość ścianki króćca
Promień dennicy zbiornika:
ris = 0, 9 * Di = 0, 9 * 700 = 630[mm]
Grubość powłoki:
eas = e + eas = 2, 13 + 0, 63 = 2, 76[mm]
Grubość króćca:
eab = e + eex = 0, 58 + 5, 42 = 6[mm]
Szerokość pola biorącego udział we wzmocnieniu:
$$l_{\text{so}} = \sqrt{\left( 2*r_{\text{is}} + e_{\text{as}} \right)*e_{\text{as}}} = \sqrt{\left( 257 + 2,76 \right)*2,76} = 26,8\lbrack mm\rbrack$$
Do dalszych obliczeń przyjęto lso = 27[mm2]
Pole wzmocnienia płaszcza powierzchni walcowej:
Afs = lso * eas = 27 * 2, 76 = 74, 52[mm2]
Całkowite pole spoiny spawu:
$$A_{\text{fw}} = 2*\frac{e_{\text{as}}^{2}}{2} = {2,76}^{2} = 7,62\lbrack\text{mm}^{2}\rbrack$$
Długość króćca wspawanego, biorącego udział we wzmocnieniu od strony zewnętrznej:
$$l_{\text{bo}} = \sqrt{\left( d_{\text{eb}} - e_{b} \right)*e_{b}} = \sqrt{\left( 268,9 - 5,42 \right)*5,42} = 38,02\lbrack mm\rbrack$$
Długość króćca od strony wewnętrznej:
lbi = 0, 5 * lbo = 0, 5 * 38, 02 = 19, 01[mm]
Dla stosunku średnic di/2ri=1 nie mogą przekraczać:
$$\frac{e_{\text{ab}}}{e_{\text{as}}} = \frac{6}{2,76} = 2,17 < 3\ spelniony$$
$$\frac{e_{b}}{e_{\text{as}}} = \frac{5,42}{2,76} = 1,96 < 2\ spelniony$$
Pole wzmocnień króćca:
Afb = eab * (lbi+eas+lbo) = 6 * (19,01+2,76+38,02) = 358, 77[mm2]
$$a = 0,5*\frac{268,9}{\cos 11^{o}} = 163,96$$
di=277,1-2*8=261,1
2ri=2*ris+eas=2*0,9*700+2,76=1262,76 mm
długości króćców do obliczeń wzmocnienia:
Afs=72*3,2=230,4 mm2
Promień powłoki ri=0,9*Di+eas=0,9*700+2,76=
Pole przekroju takiej powłoki ma pole A= oraz obwód O=
Wycinek takiego koła o długości a+lso=136,96+27=163,96mm ma przekrój
Apφ=
Lewa strona nierówności:
(Afs+Afw) * (fs−0,5*P) + Afb * (fob−0,5*P) = (74,52+7,62) * (133,08−0,5*0,4) + 358, 77 * (133,08−0,5*0,4) = 58588[N]
Prawa strona nierówności:
P * (Aps+Apb) = 0, 4 * (51873,63+5238,3) = 22844, 78[N]
Zaprojektowany otwór wytrzyma siły rozciągające pochodzące od ciśnienia ze zbiornika. Warunek jest spełniony, więc nie ma konieczności wzmacniania otworu (lewa strona równania > prawa strona równania)
8.Obliczenia ściany sitowej.
Dobór ściany sitowej wykonuje się metodą iteracyjną. W celu zaprojektowania grubości rozpatruje się najbardziej niekorzystny przypadek obciążeń ciśnienia.
$$e = \frac{D_{0}}{4\mu(0,8*f)}*|p_{s} - p_{t}|$$
gdzie:
pt – nadciśnienie po stronie sieci ciepłowniczej
ps – nadciśnienie po stronie instalacji wodociągowej
μ –mostek ściany sitowej ze względu na ścinanie
f – nominalne naprężenia projektowe w ścianie sitowej w temp. 1300C
Do – średnica ściany sitowej największego koła opisanego na części ściany
sitowej zajętej przez rurki
Ściana sitowa będzie wykonana z blachy stalowej ze stali P235GH dobranej wg normy PN-EN-10216-1 o parametrach(wg. normy PN-EN 10028-2005):
Rp0, 250 = 227 [MPa]
Rp0, 2100 = 214 [MPa]
Rp0, 2150 = 198 [MPa]
Rp0, 2130 = 204, 4 [MPa]
Rm20 = 360 [MPa]
Nominalne naprężenia projektowe:
$$f_{d} = \min\left\lbrack 0,9*\frac{R_{p\ 0,2}^{130}}{1,5};0,9*\frac{R_{m}^{20}}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 0,9*\frac{204,4}{1,5};0,9*\frac{360}{2,4} \right\rbrack = \min\left\lbrack 122,64;135 \right\rbrack = 122,64\ \lbrack MPa\rbrack$$
$$\mu = \frac{p - d_{t}}{p} = \frac{30 - 15}{30} = 0,5$$
gdzie:
p – rozstaw otworów
dt = 15mm – średnica zewnętrzna rurek wężownicy
p = 2 * dt = 2 * 15 = 30[mm]
Przyjmuje 30 mm
D0=240[mm]
$$e = \frac{D_{0}}{4\mu\left( 0,8*f \right)}*\left| p_{s} - p_{t} \right| = \frac{240}{4*0,5*\left( 0,8*122,64 \right)}*\left| 1,6 - 0,4 \right| = 1,47\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
W przypadku, gdy ciśnienie wody instalacyjnej spadnie do zera:
$$e = \frac{D_{0}}{4\mu\left( 0,8*f \right)}*\left| p_{s} - p_{t} \right| = \frac{240}{4*0,5*\left( 0,8*122,64 \right)}*\left| 1,6 - 0 \right| = 1,96\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
Minimalna grubość ściany sitowej wg normy wynosi:
Ze względów technologicznych (rozwalcowanie rurek) założono grubość ściany sitowej, wykonanej z blachy wg PN-62/H-92200,
e=23mm.
Odchyłka na korozję:
c = s * τ =0,04*15= 0,6 mm
δe=0,3 mm
Zakładając, że ściana sitowa będzie korodowała równomiernie z obu stron.
en>e+2*c+ = 25+2*0,6+0,3=24,5
Przyjęto ściane sitową grubości 25 mm.
Uszczelki:
Gz=Gq=327 mm
Założone na podstawie wielkości zastosowanego kołnierza głowicy.
Stosunek średnic:
ρz=Gz/D0=327/240=1,36
Dla przypadku najbardziej niekorzystnego ps = 0 MPa
MTS=0,2402/16*[(1,36-1)*(1,362+1)*0-(1,36-1)*(1,362+1)*1,6]=-5,91kN
Założenie ps= 0 MPa
Wartości skutecznych współczynników Young’a E* i Poisson’a μ* odczytuję z normy EN 13445-3:2002 (E), Issue1 (2002-05) dla μ * i stosunku e/p z nomogramu.
μ*=0,6
E*/E=0,72
v*=0,29
Ściana sitowa i rurki wężownicy wykonane będą z materiałów o podobnych właściwościach wytrzymałościowych, dla uproszczenia obliczeń przyjmuję:
Et = E
ft = f
ltx =10mm – długość ścianki sitowej,
e = 25mm - grubość ściany sitowej
et – grubość ścianek rurek wężownicy
UL – szerokość pola na ścianie sitowej na wysokości średnicy bez otworów
= 4*30=120mm
=2*37,5=75mm
gdzie:
rgmin =2,5*dt=2,5*15=37,5mm – minimalny promień gięcia
Przyjęto UL = 90 mm
Stosunek średnic K:
A – zewnętrzna średnica ściany sitowej
Współczynnik F:
Założenie ps = 0 MPa
M = 4,87 kN
hg = 2mm – głębokość rowka pod uszczelkę,
Dla wszystkich rozpatrywanych przypadków naprężenia zginające nie mogą przekroczyć wartości 2*f
2*f = 2 * 133,08 = 266,16 N/mm2 >190,47 N/mm2
Warunek jest spełniony.
Założenie ps = 0 MPa
Dla wszystkich rozpatrywanych przypadków naprężenia ścinające nie mogą przekroczyć wartości 0,8*f
0,8*f = 0,8 * 133,08 = 106,46 N/mm2 > 1,74 N/mm2
Warunek jest spełniony.
Uszczelnienia sciany sitowej
Przyjęto dwie uszczelki płaskie kołnierzowe EKONIT DN200 zgodnie z normą PN-86/H-74374/02 dla ciśnienia nominalnego PN16 o wymiarach:
d1 =273 mm
d2 = 327 mm
i grubości 2mm
Zawór bezpieczeństwa
Ciśnienie, przy którym zawór bezpieczeństwa powinien się otworzyć:
PS=1,1*p0 = 1,1*4 = 4,4 bar
Dla przypadku, gdy pęknie jedna z rurek wężownicy, wydatek liczymy w następujący sposób:
AR – pole przekroju rurki
ρ – gęstość wody w 70°
b – wypływ z dwóch stron rurki(w tym przypadku=2 ponieważ |ps-pt|>0,5 MPa)
Wydatek zaworu:
Minimalny przekrój zaworu bezpieczeństwa wyznacza się z zależności:
α=0,36
dmin = 26,08mm
Dobrano zawór bezpieczeństwa firmy SYR o numerze katalogowym 1915 o średnicy 1 ‘’ dla ciśnienia otwarcia 4.5 bar.
Należy ponownie przeliczyć wzmocnienia dla króćca zaworu bezpieczeństwa.
Szacunkowa masa zbiornika
Płaszcz zbiornika: 82,9 kg
Dennica zbiornika: 40,4 kg
Plaszcz głowicy: 16.32 kg
Dennica głowicy: 2,7 kg
Króciec wody sieciowej: 1.91x2=3.82 kg
Kołnierz króća wody sieciowej: 3,02 x 2=6,04 kg
Króciec głowicy: 11,24 kg
Kołnierz głowicy: 16,22 x 2 = 32,44 kg
Ściana sitowa:63,86 kg
Króciec wody instalacyjnej:1,88x2=3,76 kg
Kołnierz króca wody instalacyjnej:1,68x2=3,36 kg
Podpora wężownicy:2 kg
Uszczelka:0,2 kg
Śruby M24 - 12x0,35891 = 4,3 kg
Nakretki M24 - 0,15 kg
Podkładki M 24 - 0,27 kg
Króciec termometru:0,52 kg
Króciec manometru:0,3 kg
Króciec spustowy:0,47 kg
Króciec bezpieczeństwa:0,36 kg
Króciec cyrkulacyjny:0,62 kg
Wężownica:82,88 kg
Wzmocnienie wężownicy: 0,4 kg
Podpora wężownicy: 5 kg
Przegroda:1 11,5 kg
Bednarka:4,14 kg
Uszczelka przegrody:0,05 kg
Łączna masa elementów to 378 kg
Masa wody:
gdzie: Vg – objętość głowicy
Łączna masa zbiornika i wody: 378+619,86=998 kg
Podpory zbiornika
Zakładam cztery podpory, ze względu na długość zbiornika, wykonane z ceownika.
Ciężar zbiornika łącznie z wodą powiększony dla bezpieczeństwa o 100kg:
(998+100)*g = 10771 N
Siła, jaka będzie działała na nogi odchylone od pionu pod kątem 5° będzie wynosiła:
Każda noga musi wytrzymać siłę:
10812,52 * 0,25 = 2703,13 N
By nogi były poprawnie zaprojektowane muszą spełniać warunek:
kkr = Rp0,2/65/χ = 199,6/2 = 99,8 MPa
χ = 2 – współczynnik bezpieczeństwa
Przekrój nogi:
Dobrano ceownik 65wg normy PN-EN 10279:2003 o parametrach:
A – 9,03 cm2
h – 65 mm
S – 42 mm
g – 5,5 mm
t=r – 7,5 mm
r1 – 4,0 mm
Sprawdzenie wytrzymałości przed przekroczeniem granicy wytrzymałości doraźnej
kkr = Rm/χ = 360/2 = 180 MPa
σ=F/(A * cos 5°)=2703,13 /(9,03*0,99)=3,02 MPa
Sprawdzenie wytrzymałości spoiny pachwinowej przy ścinaniu siłą
k’T = 0,65 * kT = 0,65 * 99,8 = 64,87 MPa
τ’ = FT / (0,7*g*I) = 2703,13 / (0,7*9,81*200)=4,64MPa
ZGINANIE
F - siła, jaka będzie działała na nogi
0,60=648,73Nm
l – długość nogi
=> warunek spełniony (36,65 < 115)
WYBOCZENIE
gdzie:
P – siła ściskająca
Fbr = pole przekroju poprzecznego nogi
β – współczynnik na wyboczenie