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:
Temperatura magazynowanego gazu nie większa niż 30oC
Materiał konstrukcyjny: stal węglowa zwykłej jakości
Dno spawane z częścią walcową, pokrywa połączona kołnierzem
zbiornik zaopatrzony jest w trzy króćce
wlotowy i wylotowy o średnicy 0,1Dw
króciec do zaworu bezpieczeństwa o śr. dz = 38 mm
II. DANE DO PROJEKTU
Ciśnienie gazu p = 1,6 MPa
Objętość nominalna Vn = 3,2 m3
Materiał zbiornika ST3S
Kształt dna: elipsoidalne
Kształt pokrywy: elipsoidalne o małej wypukłości
Położenie zbiornika i rodzaj podpór: poziomy
Kołnierze spawane z szyjką
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:
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 gn = 14 mm |
Obliczenia: a) objętości
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 |
Obliczenia: a) objętości Vp = V + Vc [m3]
Vp = 0,1045 + 0,068 = 0,1725 m3
b) wysokości
hp = hw + hc + g [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 |
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
|
Wyniki:
Vk = 0,147 m3 |
5. Obliczenie objętości części cylindrycznej |
||
Dane:
Vn = 0,4 m3 |
Obliczenia:
Vc = Vn - Vd - Vp -2Vk [m3]
|
Wyniki:
Vc = 2,463 m3
|
6.Obliczenie wysokości części cylindrycznej |
||
Dane: Dw = 1200mm Vc = 2,463 m3
|
|
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:
|
Wyniki:
Vc = 2,486 m3 |
8. Obliczenia rzeczywistej objętości zbiornika |
||
Dane:
Vc = 2,486 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:
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:
Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,8
z = a1 ⋅ zdop a1 = 0,8 zdop = 0,8 z = 0,8 ⋅ 0,8 = 0,64
g = go + c2 + c3 [mm]
c2 = a2 ⋅ τ [mm]
g = 9,22 + 0,75 + 1,0 = 10,97 mm
c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 8mm ≤ g ≤ 20 mm
|
Wyniki:
gn = 12 mm |
11. Obliczanie grubości ścianki pokrywy elipsoidalnej o małej wypukłości |
||
Dane: p = 1,6 MPa |
Obliczenia:
Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm] Dw = 1200 mm gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej
Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm
Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,55
wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08
grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35413
Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,19 dobrane yw = 3,92
g = go + c2 + c3 [mm]
c2 = a2 ⋅ τ [mm]
g = 13,22 + 0,75 + 1,0 = 14,97 mm
c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 0,8 mm ≤ g ≤ 20 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:
Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm] Dw = 1200 mm gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej
Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm
Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,55
wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08
grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35412
Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,3 dobrane yw = 2,92
g = go + c2 + c3 [mm]
c2 = a2 ⋅ τ [mm]
g = 9,84 + 0,75 + 1,0 = 11,59 mm
c1 = 0,8 mm - przyjęto dla zakresu: 0,8 mm ≤ g ≤ 20 mm
|
Wyniki:
gn = 14 mm
|
13. Obliczanie połączenia kołnierzowo-śrubowego dla części cylindrycznej |
||
Dane:
|
Obliczenia: a) średnia średnica uszczelki
D1 = 1330 mm - wg normy PN-87/H-74710/04 Dwk = Dw = 1200 mm
b) rzeczywista średnica uszczelki
c) czynna szerokość uszczelki
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
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
WARUNEK:
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:
a) naprężenie dopuszczalne
Re = 265 MPa wg normy PN-88/H84020 dla stali St4S
b) średnica rdzenia śruby3832091,4
lub
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
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
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 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
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