Projekt 02, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV odpady i wytrzymalosc materialow


Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

ul. Częstochowska 140

62-800 Kalisz

MECHANIKA BUDOWLI - PROJEKT

ZBIORNIK CIŚNIENIOWY

DO MAGAZYNOWANIA

GAZU

Maciej Wojtczak

Inżynieria Ochrony Środowiska

Grupa IV a

Studia dzienne

Semestr II

I. ZAŁOŻENIA DO PROJEKTU:

  1. Temperatura magazynowanego gazu nie większa niż 30oC

  2. Materiał konstrukcyjny: stal węglowa zwykłej jakości

  3. Dno spawane z częścią walcową, pokrywa połączona kołnierzem

  4. zbiornik zaopatrzony jest w trzy króćce

    1. wlotowy i wylotowy o średnicy 0,1Dw

    2. króciec do zaworu bezpieczeństwa o śr. dz = 38 mm

II. DANE DO PROJEKTU

  1. Ciśnienie gazu p = 1,6 MPa

  2. Objętość nominalna Vn = 3,2 m3

  3. Materiał zbiornika ST3S

  4. Kształt dna: elipsoidalne

  5. Kształt pokrywy: elipsoidalne o małej wypukłości

  6. Położenie zbiornika i rodzaj podpór: poziomy

  7. Kołnierze spawane z szyjką

  8. Złącze doczołowe z jednostronną spoiną

1. Obliczanie średnicy nominalnej zbiornika wg normy BN-75/2201-01

Dane:

Vn = 3,2 m3

Π = 3,14

Obliczenia:

0x01 graphic
[m]

0x01 graphic
m

Przyjęto dla Dn ≥ 600 mm: Dw = 1200 mm

Wynik:

Dw = 1200 mm

2. Dobór dna elipsoidalnego wg normy PN-75/M-35412

Dane:

V = 0,226 m3

Dw = 1200 mm

hc = 40 mm
hw = 300 mm

gn = 14 mm

Obliczenia:

a) objętości


Vd = V + Vc [m3]

0x01 graphic
[m3]

0x01 graphic
m3

Vd = 0,226 + 0,045 = 0,271 m3

b) wysokości

hd = hw + hc + g

hd = 300 + 60 + 14 = 374

Wynik:

Vd = 0,271 m3

hd = 374 mm

3. Dobór pokrywy elipsoidalnej o małej wypukłości wg normy PN-75/M-35413

Dane:

V = 0,1045 m3

Dw = 1200 mm
hc = 80 mm
hw = 151 mm
g = 16 mm

Obliczenia:

a) objętości

Vp = V + Vc [m3]

0x01 graphic
[m3]

0x01 graphic
m3

Vp = 0,1045 + 0,068 = 0,1725 m3

b) wysokości

hp = hw + hc + g [mm]
hp = 151 + 80 + 16 = 237 mm

Wyniki:

Vp = 0,1725 m3

hp = 237 mm

4. Dobór kołnierza dla ciśnienia p=1,6 MPa i Dw = 1200mm wg normy PN-87/H-74710/04

Dane:

Dw = 1200 mm
hk = 130 mm

Obliczenia:

Dz = 1485 mm h = 30 mm g = 48mm

D0 = 1390 mm R = 12 mm D2=1260mm

d0 = 48 mm s = 17,5 mm f = 5 mm

H = 130 mm D1 = 1330 mm

0x01 graphic
[m3]

0x01 graphic
m3

Wyniki:

Vk = 0,147 m3

5. Obliczenie objętości części cylindrycznej

Dane:

Vn = 0,4 m3
Vd = 0,271 m3
Vp = 0,1725 m3
Vk = 0,023 m3

Obliczenia:

Vc = Vn - Vd - Vp -2Vk [m3]
Vc = 3,2 - 0,271 - 0,1725 - 2 ⋅ 0,147 ≈ 2,463 m3

Wyniki:

Vc = 2,463 m3

6.Obliczenie wysokości części cylindrycznej

Dane:

Dw = 1200mm

Vc = 2,463 m3

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
2,2 m

Wyniki:

hc = 2,2 m

7. Obliczanie rzeczywistej objętości części cylindrycznej dla hc = 2,2 m

Dane:

Dw = 1200 m

hc = 2,2 m

Obliczenia:

0x01 graphic
[m3]

0x01 graphic
m3

Wyniki:

Vc = 2,486 m3

8. Obliczenia rzeczywistej objętości zbiornika

Dane:

Vc = 2,486 m3
Vd = 0,271 m3
Vp = 0,1725 m3
Vk = 0,147 m3

Obliczenia:

Vrz = Vc + Vd + Vp + 2Vk

Vrz = 2,486 + 0,271 + 0,1725 + 2 ⋅ 0,147 ≈ 3,2275 m3

WARUNEK: Vrz = Vn ± 5%

Warunek 3,223 = 3,2 ± 0,16 został spełniony

Wyniki:

Vrz = 3,223 m3

9. Obliczenie całkowitej wysokości zbiornika

Dane:

hc = 2,2 m

hd = 0,374 m

hp = 0,237 m

hk = 0,13 m

Obliczenia:

Hz = hc + hd + hp + 2hk

Hz = 2,2 + 0,374 + 0,237 + 2 ⋅ 0,13 ≈ 3,071 m

WARUNEK: 0x01 graphic

0x01 graphic

Warunek: 1,5 2,42 2,5 został spełniony.

Wyniki:

Hz = 3,071 m

10. Obliczanie nominalnej grubości ścianki części cylindrycznej

Dane:

Dw = 1200 mm

p = 1,6 MPa

Obliczenia:

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
[MPa]

Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020

x = 1,8

0x01 graphic
MPa

z = a1 ⋅ zdop

a1 = 0,8

zdop = 0,8

z = 0,8 ⋅ 0,8 = 0,64

0x01 graphic
mm

g = go + c2 + c3 [mm]

c2 = a2 ⋅ τ [mm]
a2 = 0,025 mm/rok
τ = 30 lat
c2 = 0,025 ⋅ 30 = 0,75 mm
c3 = 1,0 mm

g = 9,22 + 0,75 + 1,0 = 10,97 mm


gn ≥ g + c1 [mm]

c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 8mm ≤ g ≤ 20 mm
gn ≥ 10,97 + 0,8 = 1,77 mm


gn = 12 mm - wg normy PN-65/2202-02

Wyniki:

gn = 12 mm

11. Obliczanie grubości ścianki pokrywy elipsoidalnej o małej wypukłości

Dane:

p = 1,6 MPa

Obliczenia:

0x01 graphic
[mm]

Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm]

Dw = 1200 mm

gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej

Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm

0x01 graphic
[MPa]

Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020

x = 1,55

0x01 graphic
MPa

wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08

0x01 graphic

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35413

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,19 dobrane yw = 3,92

0x01 graphic
mm

g = go + c2 + c3 [mm]

c2 = a2 ⋅ τ [mm]
a2 = 0,025 mm/rok
τ = 30 lat
c2 = 0,025 ⋅ 30 = 0,75 mm
c3 = 1,0 mm

g = 13,22 + 0,75 + 1,0 = 14,97 mm


gn ≥ g + c1 [mm]

c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 0,8 mm ≤ g ≤ 20 mm
gn ≥ 14,97+ 0,8 = 15,77 mm

gn = 16 mm - wg normy BN-69/M-35413

Wyniki:

gn = 16 mm

12. Obliczanie grubości ścianki dna elipsoidalnego

Dane:

p = 1,6 MPa

Obliczenia:

0x01 graphic
[mm]

Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm]

Dw = 1200 mm

gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej

Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm

0x01 graphic
[MPa]

Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020

x = 1,55

0x01 graphic
MPa

wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08

0x01 graphic

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35412

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,3 dobrane yw = 2,92

0x01 graphic
mm

g = go + c2 + c3 [mm]

c2 = a2 ⋅ τ [mm]
a2 = 0,025 mm/rok
τ = 30 lat
c2 = 0,025 ⋅ 30 = 0,75 mm
c3 = 1,0 mm

g = 9,84 + 0,75 + 1,0 = 11,59 mm


gn ≥ g + c1 [mm]

c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 0,8 mm ≤ g ≤ 20 mm
gn ≥ 11,59+ 0,8 = 12,39 mm


gn = 14 mm - wg normy BN-69/M-35412

Wyniki:

gn = 14 mm

13. Obliczanie połączenia kołnierzowo-śrubowego dla części cylindrycznej

Dane:

Obliczenia:

a) średnia średnica uszczelki

0x01 graphic
[mm]

D1 = 1330 mm - wg normy PN-87/H-74710/04

Dwk = Dw = 1200 mm

0x01 graphic
mm

b) rzeczywista średnica uszczelki

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

c) czynna szerokość uszczelki

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

d) naprężenia ściskające w uszczelce kauczukowo-azbestowej

ςm = 40 MPa

e) współczynnik naciągu montażowego śrub

C = 1,4

f) naprężenia ściskające w uszczelce

ςr = 6,4 ⋅ p [MPa]

ςr = 6,4 ⋅ 1,6 = 10,24 MPa

g) napór płynu na połączenia

0x01 graphic
[N]

0x01 graphic
N

h) nacisk na uszczelkę dla wywołania w niej naprężenia ςr

S = Π ⋅ Du ⋅ ucz ⋅ ςr [N]

S = 3,14 ⋅ 1265 ⋅ 28 ⋅ 10,24 = 1138880,5 N

i) współczynnik zabezpieczający

b = 1,6

j) naciąg ruchowy

Nr = P + b ⋅ S [N]

Nr = 2009882,6 + 1,6 ⋅ 1138880,5 = 3832091,4 N

k) naciąg montażowy

Nm = Π ⋅ Du ⋅ ucz ⋅ ςm [N]

Nm = 3,14 ⋅ 1265 ⋅ 28 ⋅ 40 = 4448752 N

lub

N'm = C ⋅ Nr [N]

N'm = 1,4 ⋅ 3832091,4 = 5364927,96 N

Do dalszych obliczeń przyjmujemy większą wartość

Nm = 5364928 N

l) powierzchnia czynna uszczelki

0x01 graphic
[mm2]

0x01 graphic
mm2

WARUNEK:

0x01 graphic

0x01 graphic
MPa

Warunek: 14,842 MPa 40 MPa został spełniony.

Wyniki:

Du = 1265 mm

u = 65 mm

ucz = 28 mm

ςr = 10,24 MPa

P = 2009882,6 N

S = 1138880,5 N

Nr =3832091,4 N

Nm= 5364928N

Fcz=258186,5 mm2

ςcz = 14,842 MPa

14. Dobór śrub

Dane:

ψ =1 dla p ≥ 1 MPa

i = 32

1. Obliczanie średnicy rdzenia śruby

Obliczenia:

0x01 graphic
lub 0x01 graphic

a) naprężenie dopuszczalne

Re = 265 MPa wg normy PN-88/H84020 dla stali St4S

0x01 graphic
[MPa]

0x01 graphic
MPa dla x = 1,2

0x01 graphic
MPa dla x = 1,65

b) średnica rdzenia śruby3832091,4

0x01 graphic
mm

lub

0x01 graphic
mm

Średnica rdzenia śruby wynosi: 31,160 mm wg

PN-60/M-02013 dla śruby M33

Dobrana śruba to M33x1,5 wg PN-85/M-82101

2. Dobór długości śruby wg PN-85/M-82101

L = 2 ⋅ g + gu + gps + gpp + w [mm]

L = 2 ⋅ 48 + 1 + 7 + 5 + 28,7 = 137,7 mm

Dobrana długość śruby to L = 140 mm

Wyniki:

δr = 31,137

L = 140 mm

15. Dobór króćców z kołnierzem płaskim

Dane:

p = 1,6 MPa

Dwkv = 1/10 Dw = 120 mm

z = 0,64

kr = 125 MPa

Obliczenia:

1. Króciec wlotowy i wylotowy

a) dobór średnicy zewnętrznej króćca

dz ≥ 1/10 Dw

dz = 133 - wg PN-74/H-74209

b) dobór grubości ścianki

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

g = c1 + c2 + c3 + go

gn = 0,5 + 0,75 + 1 + 1,05 = 3,3 mm

gn = 4 mm - wg PN-74/H-74209

c) dobór długość króćca

L = 80 mm wg PN-74/H-74731

d) dobór kołnierza płaskiego wg PN-70/H-74731 dla

dz = 133 mm i p = 1,6 MPa

Dz = 250 mm f = 3 mm

D0 = 210 mm g = 26 mm

D1 = 184 mm d0 = 18 mm

2. Króciec bezpieczeństwa

a) dobór średnicy zewnętrznej króćca

dz = 38 mm

b) dobór grubości ścianki

0x01 graphic
[mm]

0x01 graphic
mm

g = c1 + c2 + c3 + go

gn = 0,5 + 0,75 + 1 + 0,33 = 2,58 mm

gn = 2,6 mm - wg PN-74/H-74209

c) dobór długości króćca

L = 80 mm wg PN-74/H-74731

d) dobór kołnierza płaskiego wg PN-70/H-74731 dla

dz = 38 mm i p = 1,6 MPa

Dz = 140 mm f = 2 mm

D0 = 100 mm g = 16 mm

D1 = 78 mm d0 = 18 mm

Wyniki:

dz = 133 mm

gn = 4 mm

L = 80 mm

dz = 38 mm

gn = 2,6 mm

L = 80 mm

16. Obliczanie ciężaru całkowitego zbiornika

Dane:

δ = 7,85 g/cm3

Obliczenia:

a) masa części cylindrycznej

Mc = V ⋅ δ

V = hc ⋅ l ⋅ gn

l = 2Πr gdzie 0x01 graphic
mm

l = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 600 = 3768 mm

V = 2200 ⋅ 3768 ⋅ 12 = 99475200 mm3 = 99475,2 cm3

Mc = 7,85 ⋅ 99475,2 = 780880,32 g ≈ 780,88 kg

b) masa pokryw i dna

masa pokrywy dla g = 16 mm, hc =60 mm i Dw=1200 mm

Mp = 209 kg - wg normy PN-69/M-35413

masa dna dla g =14 mm i Dw = 1200 mm

Md = 203 kg - wg normy BN -64/2222-02

c) masa kołnierza części cylindrycznej dla

Dw = 1200 mm i p = 1,6 MPa

Mk = 255,5 ⋅ 2 = 511 kg - wg PN-87/H-74710/04

d) masa śrub

Mśr = 1137 : 1000 ⋅ 32 = 36,38 kg - wg PN-85/M-82101

e) masa nakrętki
Mn = 304 : 1000 ⋅ 32 = 9,7 kg - wg PN-86/M-82144

f) masa podkładek

Mpp = 75,3 : 1000 ⋅ 32 = 2,4 kg - wg PN-78/M-82005

Mps = 38,4 : 1000 ⋅ 32 = 1,23 kg - wg PN-65/M-82029

g) masa króćca wlotowego i wylotowego dla

dz = 133 mm, g = 4 mm i L = 0,08 m

Mkr = 12,2 ⋅ 2 ⋅ 0,08 = 2 kg - wg - wg PN-74/H-74209

h) masa zaworu bezpieczeństwa dla

dz = 38 mm i g = 2,6 mm i L = 0,08

Mzb = 2,29 ⋅ 0,08 = 0,183 kg - wg PN-74/H-74209

i) masa kołnierza wlotowego i wylotowego dla

p =1,6 MPa i dz = 133 mm

Mkw = 5,88 ⋅ 2 = 11,76 kg - wg PN-87/H-74731

j) masa kołnierza zaworu bezpieczeństwa dla

p = 1,6 MPa i dz = 38 mm

Mkzb = 1,39 kg - wg PN-87/H--74731

i) masa całkowita zbiornika

Mzb = ∑ M [kg]

Mzb = 780,88 + 209 + 203 + 511 + 36,38 + 9,7 + 2,4 + 1,23 + 2 + 0,18 + 11,76 + 1,39 = 1769 kg

Wyniki:

Mc = 780,88 kg

Mp = 209 kg

Md = 203 kg

Mk = 511 kg

Mśr = 36,38 kg

Mn = 9,7 kg

Mpp = 2,4 kg

Mps = 1,23 kg

Mkr = 2 kg

Mzb = 0,18 kg

Mkw = 11,76 kg

Mkzb = 1,39 kg

Mzb = 1769 kg

17. Próba wodna

Dane:

δw = 1g/cm3

V = 3,223 m3

Obliczenia

Mw = δw ⋅ V

Mw = 1 ⋅ 3223000 = 3223 kg

Wyniki:

Mw = 3223 kg

18. Obliczenie masy całkowitej zbiornika

Dane:

Mzb = 1769 kg

Mw = 3223 kg

Obliczenia:

Gmax = Mzb + Mw

Gmax = 1769 + 3223 = 4992 kg

Wyniki:

Gmax = 4992 kg

19. Dobór podpór

Dane:

Dw = 1200mm

Podpory poziomych aparatów cylindrycznych-odmiana A wg BN-64/2212-04:

Wymiary:

a = 1080 b = 200 m = 1050

n = 360 h = 440 c = 96

g = 8 e1 = 950 e2 = 140

13



Wyszukiwarka