Założenia do projektu
Temperatura magazynowanego gazu nie większa niż 30º
Materiał konstrukcyjny - stal węglowa zwykłej jakości.
Dno spawane z częścią walcową i pokrywą połączona kołnierzem
Zbiornik posiada trzy króćce:
Wlotowy o średnicy D=0,1 ;
Wylotowy o średnicy D=0,1
Króciec do zaworu bezpieczeństwa o średnicy d z = 38 mm
Dane do projektowania
Ciśnienie gazu p=1,6 [Mpa]
Objętość nominalna Vn= 0,4 [m3]
Materiał zbiornika - StoS
Kształt dna - stożkowe wyoblone
Kształt pokrywy - elipsolidalna o małej wypukłości
Położenie zbiornika i rodzaj podpór - zawieszony pionowo
Obliczenia wytrzymałościowe
1. Wstępne ustalenie zasadniczych wymiarów zbiornika:
= 1,5 - 2,5
Zakładamy że :
= 2
Dn =
Vn= 1,25 m3
Π = 3,14
Dn =
Dn =0,926=926 mm
Dn= Dw dla D
600 mm
Z normy BN-75/2201-01 przyjmuję Dw=1000 mm
2. Dobieram dno i pokrywę :
Vhc=л * r2 * hc
dla dna: Vhc=3,14*(1,0 m)2 * 0,04m = 0,031m3
dla pokrywy: Vhc=3,14*(1,0 m)2 * 0,06m = 0,068m3 ?
● Objętość dna Vd przyjmuję wg normy PN-75/M-35412
Vd= Vw + Vhc
Vd = 0,194 m3+0,039 m3=0,233 m3
● Objętość pokrywy Vp przyjmuję wg normy PN-69/M-35413
Vp =Vw + Vhc
Vp =0,131m3+0,031 m3=0,162 m3
3. Obliczam rzeczywistą objętość i wysokość zbiornika :
- H = 1852 mm ; Vk =л*r2*H
- r = m ; Vk =3,14*(1,0m)2*0,095 =0,074 m3
Vk=0,074*2=0,149m3
- Vn = 1,25 m
; Vc= Vn - Vd - Vp -2Vk
- Vd = 0,233 m
; Vc=1,25-0,233-0,162m3-(2*0,074m3)=0,706 m
- Vp = 0,162 m
;
- Vk = 0,149 m
;
Vn= Vc+Vp+Vd+2Vk
Vn=0,706+0,162+0,233+(2*0,074)=1,25 m3
- Dw = 1,0 m ; hc=
- Vc = 0,706 m
hc=
hc=0,899 m
Zaokrąglam hc do wartości 0,9 m .
Vc =π*r2*hc
- hc = 0,9 m
Vc =3,14*(0,1m)2*0,9 m
- r = 1,0 m
Vc=0,706 m3
Vrz= Vc+Vd+Vp+2Vk
Vrz =0,706+0,233+0,162+0,149
Vrz =1,25
Vrz = Vn ±5%
● Obliczam wysokość całkowitą zbiornika
- hc =0,397 m
- hp =0,29m
- hd =0,9 m
hk =0,95 m
2hk=0,19m
H= hp + hc +hd +2 hk
H=0,29+0,397+0,9+0,19=1,777m
H=1,777 m
=1,919
4. Obliczam nominalną grubość ścianki części cylindrycznej :
● Obliczam naprężenie dopuszczalne Kr
- Re =205 MPa ; Kr =
113 MPa
- x = 1,8 ;
z = a1 * zdop = 0,8*0,8 = 0,64
- Re = 205 MPa dla St2S wg PN-72/H-84020
● Obliczam grubość ścianki części cylindrycznej
- p = 1,0 Mpa ;
=6,049 mm,
● Obliczam nominalną grubość ścianki części cylindrycznej
- C2 = 0,75mm ;
- C3 = 1 mm ;
- go = 6,049 mm ;
8mm - g - 20mm
=0,8 mm
*Obliczenie grubości ścianki dla dna stożkowego wyoblonego
5.Obliczam grubość scianki dna i pokrywy ?
● dla pokrywy elipsolidalnej
Hz = 260mm ;
Dz = 1020mm ;
d=0,1*Dw ; ω=
Dz =1020mm ;
= 4mm ;
X = 1,55 ;
Odczytuje z tabeli yw =2,8
- Obliczam grubość ścianki w części wyoblonej;
Dz = 1020mm ;
a=10*gow =168,7 mm lub a =0,5 * L =205,19mm
Bierzemy mniejszą wartość
Y=a cos 30˚ =168,7*cos30˚ =146,09mn
K=rw(1-cosφ)=150*(1-cos70˚)=98,69mm
Dst=Dw -2k *2y =1000mm-197,38mm-292,18mm=510,44mm
Grubość ścianki części stożkowej
Grubość ścianki w części walcowej
- Obliczam nominalną grubość ścianki w części wypukłej ;
● pokrywa elipsoidalna o małej wypukłości
Hz =155mm ;
Dz = 1224mm ;
d=0,1*Dw ; ω=
Dz =1224mm ;
= 4mm ;
X = 1,55 ;
Odczytuje z tabeli yw =3,37
- Obliczam grubość ścianki w części wypukłej ;
Dz = 1224mm ;
- Obliczam nominalną grubość ścianki w części wypukłej ;?
6.Dobieram kołnierz w zależności od ciśnienia w zbiorniku:
● Kołnierz dobrałam dla p=1,0 MPa
Dz = 1052mm do = 30mm f = 5mm
Do = 1160mm dz =1020mm s = 10mm
D1 = 1110mm g = 34mm H = 95mm
r = 15mm D2 = 1262mm
Liczba śrub w kołnierzu -28
Rozmiar gwintu śrub - M33
7. Obliczenia dotyczące połączenia kołnierzowo śrubowego :
● Średnia średnica uszczelki
D1 =1110mn;
Dwk =1000mm ;
● Rzeczywista szerokość uszczelki:
D1 =1110mm ;
Dwk =1000mm ;
● Czynna szerokość uszczelki
u=55mm
=0,025m
● Współczynnik c
c=1.4 dla Du >500 mm
● Naprężenie ściskające w uszczelce
бm =40Mpa=40000000Pa
● Naprężenie ściskające w uszczelce przyjmuję dla uszczelki azbestowej o
grubości 1mm
- p =1,0 MPa ; бr =6,4*p
бr =6,4*1,0MPa
бr =6,4 MPa
● Napór płynu na połączenie:
Du =660 mm ;
● Nacisk na uszczelke dla wywołania бr
- Du =1,055 m ;
- ucz = 0,025m ; S=π*Du*ucz* бr
-бr= 6,4Mpa
S=3,14*1,055*0,025m*6400000 Pa
S=530032 N
● Współczynnik b=1.6
● Obliczam naciąg rurowy :
- b = 1,6 ;
- S =530032N
- P = 8737,246 N ;
Nr =P+b*S
Nr = 8737,246N+1,6*530032N
Nr =856788,446 N
● Naciąg montażowy
N'm= π*Dn*ucz* бm
- Du = 1,055m ; N'm=3,14*1,055m*0,025m*40000000Pa
- ucz = 0,025 m ; N'm=3312700 N
● Powierzchnia czynna uszczelki
- D1 = 1,11 m ;
- Dwk = 1,055m ;
● Warunek wytrzymałości
- Nr = 856788,446N ; бcz =
бm
- Fcz = 0,093 m
; бcz =
бcz =9212778,989Pa = 9,2 MPa
бcz
бm
9,2 MPa
40MPa
Warunek wytrzymałościowy został spełniony .
8. Obliczam średnice rdzenia śruby :
● Współczynnik wytrzymałościowy
gwintu śrub :
Dla p ≥ 1,0 MPa współczynnik
= 1
P<1,0Mpa współczynik Ψ=1,75
● Naprężenie dopuszczalne k1 :
- Re dla stali St2S = 205 MPa; wg PN-72/H-84020 k1=
- X = 1,2 ;
k1 =
k1 = 170,83MPa
● Naprężenia dopuszczalne k2 :
- Re = 205 MPa; k2 =
-X = 1,65;
k2 =
k2 = 124,42MPa
● Średnica rdzenia śruby :
- Nm= 33,2700 N ;
-
= 1 ,0
- i = 28 ;
- k1 = 3,8181818 Pa ;
● Obliczam długość rdzenia śruby :
l = 2* gk + gu + gpod + w
l = 2* mm + mm + mm + mm + mm
l = mm
Przyjmuję wg normy długość rdzenia śruby na : l = mm
Wymiary śruby odczytałam z normy : PN-78/M-82005 :
Śruba M 33x2
9. Dobór króćców
● Obliczam króćce : wlotowy i wylotowy :
a1 = 0,8 ; z = a1* zdop
zdop = 0,8 ; z = 0,8*0,8 = 0,64
p = 1,0MPa ;
Dwkr = 100mm ;
kr = 113 MPa ;
z = 0,64 ;
go = 0,60 mm ; g = go + c2 + c3
c2 = 0,75mm ; g = 0,60mm + 0,75mm + 1mm
c3 = 1mm ;
g = 2,35mm
g = 2,35mm ; gn
g + c1
c1 = 0,5mm; gn
2,35mm + 0,8mm
gn
2,85 mm
Nominalną grubość ścianki dla króćców : wlotowego i wylotowego
przyjmuję wg normy PN-74/H-74209 i wynosi ona :
gn = 5mm
Długość króćców : wylotowego ,wlotowego l = mm wg BN-63/2210-02
Średnicę króćców wylotowego i wlotowego na rysunku przyjmuję zgodnie
z normą PN-74/H-74209 Dz = mm
● Obliczam króciec bezpieczeństwa :
dz = 38mm ;
p = 1,0 MPa ;
z = 0,64 ;
kr = 113 MPa ;
mm
c2 = 0,75 mm; g = go + c2 + c3
c3 = 1 mm; g = 0,60mm + 0,75mm + 1mm
go = 0,60mm ;
g = 2,35mm
c1 = 0,5mm; gn
g + c1
g = 2,35mm ; gn
2,35mm + 0,5mm
gn
2,85mm
Nominalną grubość ścianki króćca bezpieczeństwa przyjmuję wg normy
PN-74/H-74209 , wynosi ona :
gn = 2,9mm
Długość króćca bezpieczeństwa l = 80 mm wg BN-63/2210-02
10. Obliczanie ciężaru całkowitego zbiornika :
- masa części cylindrycznej:
hc = 90cm ; V = hc Dw* π *gn
V = 90 * 100 * 0,7*3,14*1
V = 28260 cm3
V = 28260 cm
mc= 7,85 * 28260
mc = 221,841 kg
- masa pokrywy elipsoidalnej wg normy : PN-75/M-35412 wynosi :
mp = 78 kg
- masa dna elipsoidalnego wg normy : PN-75/M-35412 wynosi :
md = 98 kg
- masa kołnierzy wg normy : PN-67/H-74723 wynosi :
mk = 114kg * 2(sztuki)
mk = 228 kg
- masa śrub M 36
3 wg normy : PN-58/M-82109 wynosi :
mś = /1000 szt.
mś = 28,84 kg
- masa nakrętek M 36 odczytałem z normy :PN-58/M-82144 wynosi:
mn = 267kg/1000 szt.
mn = 0,267 kg
- masa podkładek wg normy PN-65/M-82029 wynosi :
- podkładki pod nakrętke grubości 7mm ;
mp = 49kg/1000 szt.
mp = 0,049 kg
- podkładki pod łeb śruby grubości 7mm ;
średnica wewnętrzna 34 mm
średnica zewnętrzna 60 mm
mp = 75,3kg/1000 szt. * 32
mp = 0,0753 kg
- masa króćców wlotowego i wylotowego wg normy : PN-74/H-74209
wynosi :
mkrw =0,09*8,76=0,7884
- masa króćca bezpieczeństwa wg normy PN-74/H-74209 wynosi :
l = 80mm ; mkb = 2,29kg/m * 0,08m
mkb = 0,1832kg
- masa zbiornika :
Mzb = mc + mp + md + mk + ms + mn +mpod + mkrw + mkb
Mzb = 655,33434kg
- próba wody :
Mw = 1250 kg
- Masa całkowita :
Mc = Mzb + Mw
Mc = 1250kg + 6555,33kg
Mc = 1905,334kg
11. Dobór podpór
G max =Mzb +Mz
G max= 1905,334kg
G max =2000
Średnica zewnetrza rury =89mn
Gr. rury 3,5 mn
Krążek pod rurę= 200mn
Grubość krążka =8 mn
Liczba nóg 4
Ciśnienie nominalne 2,0 kg / cm2
Max wysokość nóg 3700 mn
Średnia podziałowa nóg 670 mm
Rozstaw nóg 475 mn
15