PROJEKT ZBIORNIKA

DO MAGAZYNOWANIA GAZU

Wykonała:

Marta Marczak

Gr. 3b

IIROK IOŚ

Założenia do projektu:

1. Temp do magazynowania gazu nie większa niż 30⁰

2. Materiał konstrukcji stal węglowa zwykłej jakości

3. Dno spawane z częścią walcową. Pokrywa połączona kołnierzem.

4. Zbiornik zaopatrzony jest w 3 króćce:

1. wlotowy, wylotowy o średnicach 0,125D_N

2. krócieć do zaworu bezpieczeństwa o średnicy zewnętrznej Dz = 30mm

Dane do projektowania:

1. Ciśnienie gazu p=1,2 MPa

2. Objętość nominalna V_N= 1,25m³

3. Materiał zbiornika P335Q

4. Kształt dna i pokrywy: elipsoidalne

5. Położenie zbiornika i rodzaj podpór: pionowy podparty na nogach

DANE	OBICZENIA	WYNIK
VN=1,25m^3 P = 1,2MPa a1=0,8 zdop=0,8 x-1,8 Re=335MPa DN=900mm p=1,2MPa a2=0,025$\frac{\text{mm}}{\text{rok}}$ τ=30lat g0=3,96mm C2=0,75mm C3=1mm g=5,71mm C1=0,5mm X=1,55 Re=335MPa DN=900mm dw=114,3mm DZ=916mm grz^w=8mm kr=216 MPa DZ=916mm p=1,2MPa C2=0,75mm C3=1mm g0=2,93mm g=4,68mm C1=0,5mm DW=900mm HC=0,025m Vdc=0,016m^3 V=0,095m^3 Hz=225mm Hc=25mm Dw=900mm D1=948mm Dw=900mm D1=948mm u=24mm p=1,2MPa Du=924mm p=1,2MPa Du=924mm σr=7,68MPa ucz=17mm S=378802N p=804257 b=1,6 Du=924mm ucz=17mm σm=40MPa c=1,4 Nr=1410340,2 Re=560MPa x1=1,2 x2=1,65 Re=560MPa i=28 k1=446MPa Nm=1972924,8 Ψ=1 i=20 Ψ=1 k2=339MPa Nr=1410340,2 gk=44mm gn=28mm gu=1mm gp=5mm a1=0,7 zdop=0,8 DN=900mm Re=335MPa x=1,8 Dwkr=133mm kr=186,11 z=0,54 p=1,2Mpa c2=0,75 c3=1 g0=0,69mm c1=0,5 g=2,44mm Re=235MPa X=1,8 kr=186,11 p=1,2Mpa dw=30mm z=0,54 c1=0,5 c2=0,75 c3=1 g0=0,16mm VN=1,25m^3 Vd=0,11m^3 Vp=0,11m^3 Vc=1,03m^3 DN=0,9m hd=0,250m hp=0,250m hc=1,62m DN=0,9m hc=1,62m Vc=1,03m^3 Vd=0,03m^3 Vp=0,03m^3 hc= 1, 62m Dz= 0,9m gn = 0,008m ρ = 7850kg/m^3 Dz = 0,2666m Dw=0,133m l = 0,011m Dz = 0,03482m Dw = 0,03m l = 0,0133 D = 0,15m B1=0,018m g=0,018kg D= 0,285m g = 0,024m B1= 0,022m Dz= 0,916m Dw= 0,9m Hcyl = 1,62m	1.Wstępne ustalenie zasadniczych wymiarów zbiornika $$\frac{H}{D_{N}} = 2$$ $$D_{N} = \sqrt[3]{\frac{2*V_{N}}{\pi}}$$ $$D_{N} = \sqrt[3]{\frac{2*1,25}{3,14}} = 0,927\ m$$ Przyjmuję: DN = 900mm 2.Obliczenie nominalnej grubości ścianki części cylindrycznej z = a1 * zdop z = 0, 8 * 0, 8 = 0, 64 $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{335}{1,8} = 186$$ $$g_{0} = \frac{p*D_{N}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,2*900}{2,3*186*0,64 - 1,2} = 3,96$$ Obliczenie naddatku c2 c2 = a2 * τ c2 = 0, 025 * 30 = 0, 75 Obliczenie naddatku c3 Przyjmuję c3=1mm Obliczenie naddatku c1 Dla g0 ≤ 6mm          c1 = 0, 5mm g = g0 + c2 + c3 g = 3, 96 + 0, 75 + 1 = 5, 71 gn ≥ g + c1 gn ≥ 5, 71 + 0, 5 = 6, 21mm Przyjmuję gn=8mm 3.obliczenie grubości ścianki dna i pokrywy (elipsoidalne) Dla części wyoblonej $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{335}{1,55} = 216$$ $$\omega = \frac{d_{z}}{\sqrt{D_{z}*g_{\text{rz}}^{w}}}$$ dz- średnica zewnętrzna króćca wlotowego jako największy otwór w zbiorniku z uwzględnieniem luzu d = 0, 125 * DN d = 0, 125 * 900 = 112, 5mm Przyjmuję średnicę d=114,3mm l=110mm g=8mm DZ = DN + 2 * gn DZ = 900 + 2 * 8 = 916mm $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{335}{1,8} = 186$$ $$g_{0} = \frac{p*d_{w}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,2*114,3}{2,3*186*0,64 - 1,2} = 0,5$$ gn ≥ g0 + c1 + c2 + c3 gn ≥ 0, 5 + 0, 5 + 0, 75 + 1 gn ≥ 2, 75 Przyjmuję gn=3,6mm $$\omega = \frac{114,3 - 2*3,6 + 2}{\sqrt{916*4}} = 1,8$$ Przyjmuję ω = 2 $$\frac{H_{Z}}{D_{Z}} = \frac{225}{916} = 0,25$$ yw = 2, 3 $$g_{0} = \frac{D_{Z}*p*y_{w}}{4*k_{r}}$$ $$g_{0} = \frac{916*1,2*2,3}{4*216} = 2,93$$ g = g0 + c2 + c3 g = 2, 93 + 1 + 0, 75 = 4, 68 gn ≥ g + c1 gn = 4, 68 + 0, 5 = 5, 18 gn=6 4.Dobór dna i pokrywy HZ=225mm HC=25mm DW=900mm DZ=916mm V=0,095m^3 Objętość dna i pokrywy $$V_{\text{dc}} = \pi*\frac{D_{w}^{2}}{4}*H_{c}$$ $$V_{\text{dc}} = \pi*\frac{{0,9}^{2}}{4}*0,025 = 0,016m^{3}$$ Vd = Vdc + V Vd = 0, 016 + 0, 095 = 0, 11 Wysokość dna i pokrywy hd = Hz + Hc hd = 25 + 225 = 250mm 5.Dobór kołnierza Typ.11 D=1125mm K=1050mm L=39mm 28śrub M36 C2=44mm A=914mm H2=110mm H3=20 N1=948 R=12 S=10 Obliczenie masy kołnierza MK = 2 * Mk MK = 2 * 129 = 258 6. Obliczenie połączenia kołnierzowo-śrubowego Uszczelka azbestowo-kauczukowa gr=1mm b=1,6 $$D_{u} = \frac{D_{1} + D_{w}}{2}$$ $$D_{u} = \frac{900 + 948}{2} = 924$$ Rzeczywista szerokość uszczelki $$u = \frac{D_{1} - D_{w}}{2}$$ $$u = \frac{948 - 900}{2} = 24$$ Czynna szerokość uszczelki $$u_{\text{cz}} = 3,47\sqrt{u}$$ $$u_{\text{cz}} = 3,47\sqrt{24} = 17$$ Naprężenia ściskające w uszczelce σr = 6, 4 * p σr = 6, 4 * 1, 2 = 7, 68 Napór płynu na połączenie $$p = \frac{\pi D_{u}^{2}}{4}*p$$ $$p = \frac{{\pi*924}^{2}}{4}*1,2 = 804257$$ Nacisk na uszczelkę dla wywołania w niej naprężenia σr S = π * Du * ucz * σr S = π * 924 * 17 * 7, 68 = 378802 Naciąg ruchowy śrub Nr = P + b * S P =$\ \frac{\pi*D_{u}^{2}}{4}$*p =$\ \frac{\pi*924^{2}}{4}$*1,2 = 804257 Nr = 804257 + 1, 6 * 378802 = 1410340, 2 Naciąg montażowy śrub Nm^′ = π * Du * ucz * σm Nm^′ = π * 924 * 17 * 40 = 1972924, 8 Nm^″ = c * Nr Nm^″ = 1, 4 * 1410340, 2 = 1974476, 28 dobieram Nm^’=1974476,28 7.obliczenie nominalnej średnicy śruby Naprężenia dopuszczalne k1 $$k_{1} = \frac{\text{Re}}{x_{1}}$$ $$k_{1} = \frac{560}{1,2} = 466$$ Naprężenia dopuszczalne k2 $$k_{2} = \frac{\text{Re}}{x_{2}}$$ $$k_{2} = \frac{560}{1,65} = 339$$ Średnica rdzenia śruby $$\delta_{r}^{'} = 1,13\sqrt{\frac{N_{m}}{\Psi*k_{1}*i}}$$ $$\delta_{r}^{'} = 1,13\sqrt{\frac{1974476,28}{1*446*28}} = 14,2$$ $$\delta_{r}^{''} = 1,13\sqrt{\frac{N_{r}}{\Psi*k_{2}*i}}$$ $$\delta_{r}^{''} = 1,13\sqrt{\frac{1410340,2}{1*339*28}} = 13,77$$ δr^″ < 36 δr^′ < 36 Obliczenie długości śruby l = 2 * gk + gn + gp + gu l = 2 * 44 + 28 + 5 + 1 = 122 Przyjmuję l=130mm Mśruby=1,72kg*28sztuk=48,16kg Dobieram śrubę M36X3 śruba b=55mm k=23mm d=30mm D=63,5mm S=55mm D1=0,95*55=52,25mm D2=S=55mm nakrętka S=55mm D1=0,95*55=52,25mm W=28mm D=0,35*S=63,5mm masa 28 nakrętek mn=0,028*364=10,19kg podkładka D=37mm gp=5mm masa 28 podkładek mp=0,092*28=2,576kg 8.Dobór króćców króćce wlotowy i wylotowy z = a1 * zdop z = 0, 7 * 0, 8 = 0, 54 Dwkr = 0, 125 * DN Dwkr = 0, 125 * 900 = 112, 5 Dobieram Dwkr=133mm $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{335}{1,8} = 186,11$$ $$g_{0} = \frac{p*D_{\text{wkr}}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,2*133}{2,3*186,11*0,54 - 1,2} = 0,69$$ g = g0 + c2 + c3 g = 0, 69 + 0, 75 + 1 = 2, 44 gn ≥ g + c1 gn ≥ 2, 44 + 0, 5 gn ≥ 2, 94 Przyjmuję gn=3mm l = 110 mm kołnierze do króćców wlotowego i wylotowego przyjmuje króciec z rury stalowej 133*3 kołnierz płaski typ.02 D=285mm K=240mm L=22mm Liczba śrub=8 M20 B1=168,3mm G=24mm króciec bezpieczeństwa $$k_{r} = \frac{\text{Re}}{x}$$ $$k_{r} = \frac{335}{1,8} = 186,11$$ $$g_{0} = \frac{p*d_{w}}{2,3*k_{r}*z - p}$$ $$g_{0} = \frac{1,2*30}{2,3*186,11*0,54 - 1,2} = 0,16$$ gn ≥ g0 + c1 + c2 + c3 gn ≥ 0, 16 + 0, 5 + 0, 75 + 1 gn ≥ 2, 41 Przyjmuję gn=2,5mm kołnierz do króćca bezpieczeństwa z rury stalowej 36*2,5 kołnierz płaski typ.02 D=150mm K=110mm L=18mm B1=48,3mm g=18mm liczba śrub 4 M16 9.Obliczenie rzeczywistej objętości zbiornika obliczenie objętości części cylindrycznej Vc = VN − Vd − Vp Vc = 1, 25 − 0, 11 − 0, 11 = 1, 03 obliczenie wysokości części cylindrycznej $$h_{c} = \frac{V_{c}*4}{\pi*D_{N}^{2}}$$ $$h_{c} = \frac{1,03*4}{\pi*{0,9}^{2}} = 1,62$$ całkowita wysokość zbiornika H = hc + hd + hp H = 1, 62 + 0, 250 + 0, 250 = 2, 12 obliczenie rzeczywistej objętości części cylindrycznej zbiornika $$V_{c} = \left( \frac{D_{N}^{2}}{4} \right)*\pi*h_{c}$$ $$V_{c} = \left( \frac{{0,9}^{2}}{4} \right)*\pi*1,62 = 1,03$$ Obliczenie rzeczywistej objętość zbiornika (warunek VR=VN+-5%) VRZ = Vc + Vd + Vp VRZ = 1, 03 + 0, 11 + 0, 11 = 1, 25 Warunek$\frac{H_{Z}}{\text{\ \ }D_{N}} = 1,5 - 2,5$ spełniony Obliczenie ciężaru całkowitego zbiornika -masa części cylindrycznej: V = hc * π * Dz * gn V=1,62*3,14*0,9*0,008 = 0,037 Mc = ρst * V Mc = 7850 * 0,037 =290,45kg - masa dna i pokrywy = 59kg - masa śrub = 48,16kg -masa nakrętek = 10,19kg - masa podkładek = 2,58kg - masa króćców Wlotowy i wylotowy = $M_{\text{kw}} = (\frac{Dz^{2}*\pi}{4}$*l – $\frac{Dw^{2}*\pi}{4}*l)*7850$ $M_{\text{kw}} = (\frac{{0,2666}^{2}*\pi}{4}$*0,011 – $\frac{{0,133}^{2}*\pi}{4}*0,011)*7850$ Mkw = 3, 62kg*2 = 7,24kg Bezpieczeństwa $M_{\text{kb}} = (\frac{Dz^{2}*\pi}{4}$*l – $\frac{Dw^{2}*\pi}{4}*l)*7850$ $M_{\text{kb}} = (\ \frac{{0,03482}^{2}*\pi}{4}$*0,0133 – $\frac{{0,03}^{2}*\pi}{4}*0,0133)*7850\ $ Mkb = 0, 026 kg *2 =0,0512kg -masa kołnierzy króćca bezpieczeństwa Mkkb= $\lbrack\left( \frac{\pi D^{2}}{4}*g \right) - 2(\frac{l^{2}\pi}{4}*g$)- $\frac{{B_{1}^{2}}^{}*\pi}{4}*g)\rbrack*7850$ $M_{\text{kkb}} = \lbrack\left( \frac{\pi{0,15}^{2}}{4}*0,018 \right) - 2(\frac{{0,018}^{2}\pi}{4}*0,018$)- $\frac{{{0,0483}_{}^{2}}^{}*\pi}{4}*0,018)\rbrack*7850$ Mkkb = 2, 16kg -masa kołnierzy króćca wlotowego I wylotowego Mkkw= $\lbrack\left( \frac{\pi D^{2}}{4}*g \right) - 2(\frac{l^{2}\pi}{4}*g$)- $\frac{{B_{1}^{2}}^{}*\pi}{4}*g)\rbrack*7850$ Mkkw= $\lbrack\left( \frac{\pi{0,285}^{2}}{4}*0,024 \right) - 2(\frac{{0,022}^{2}\pi}{4}*0,024$)- $\frac{{{0,1683}_{}^{2}}^{}*\pi}{4}*0,024)\rbrack*7850$ Mkkw=7,68kg * 2 = 15,36kg - masa kołnierzy = 258*2=516kg -masa części cylindrycznej $M_{\text{cc}} = (\frac{Dz^{2}*\pi}{4}$*hcyl – $\frac{Dw^{2}*\pi}{4}*h_{\text{cyl}})*7850$ $M_{\text{cc}} = (\frac{{0,916}^{2}*\pi}{4}$*1,62 – $\frac{0,9*\pi}{4}1,62)*7850$ Mcc = 290kg Masa całkowita zbiornika: Masa dna i pokrywy+ masa śrub+ masa podkładek+ masa podkładek+ masa kołnierzy+ masa króćców + masa części cylindrycznej 59kg+ 48,16kg + 10,19kg+ 2,58kg+ 7,24kg+ 0,0512kg + 2, 16kg +  15,36kg+ 290kg = 434, 74kg Dobór nóg do zbiornika Dz= 700mm Dp= 450mm a = 319mm	DN=900mm z=0,64 kr=186 MPa g0=3,96mm C2=0,75mm C3=1mm C1=0,5mm g=5,71mm gn=8mm dz=114,3mm DZ=916mm g0=0,5mm g=2,75mm gn=3,6mm g0=2,93mm g=4,68mm gn=6mm Vd=0,095m^3 hd=250mm hp=250mm MK=258kg Du=924mm u=24mm ucz=17mm Du=924mm σr=7,68MPa u=66 ucz=17mm S=378802N p=804257 Nr=1410340,2 Nm^’=1972924,8 Nm^’’=1974476,28 k1=466MPa k2=339MPa δr^’=14,2 δr^’’=13,77 l=130mm Mśruby=48,16kg mn=10,19kg mp=2,58kg z=0,54 Dwkr=133mm kr=186,11 g0=0,69mm g=2,44mm gn=3mm kr=130,5 g0=0,16mm gn=2,5mm Vc=0,33m^3 hc=1,62m H=2,12m Vc=1,03m^3 VRZ=0,38m^3 V = 0,037m^3 Mc = 290,45kg Mkw = 7,24kg Mkb=0,0512kg Mkkb = 2, 16kg Mkkw= 15,36kg Mcc = 290kg