POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

PROJEKT WYMIENNIKA

CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ

Wykonał:

Łukasz Suchecki

COW - 4

Sprawdził:

mgr inż. Marek Marzec

Dane :
Ciśnienie	po	= 0,6	[MPa]
Średnica wewnętrzna zbiornika	Dw	= 1000	[mm]
Pojemność całkowita zbiornika	Vc	= 3	[m^3]

SPIS TEŚCI.

1. ZBIORNIK 3

1. Płaszcz 3

Długość płaszcza 3

Szerokość płaszcza 3

Grubość płaszcza 3

1.2. Dennice 4

Dennica od strony głowicy 4

Dennica od strony cyrkulacji 5

2. GŁOWICA 7

2.1. Płaszcz 7

Grubość płaszcza 7

Długość płaszcza 7

2.2. Dennica 8

3. KRÓĆCE 9

3.1. Króciec wody grzejnej 9

3.2. Króciec wody ciepłej 9

3.3. Króciec zaworu bezpieczeństwa 10

3.4. Króciec spustowy 10

3.5. Króciec cyrkulacji 11

3.6. Króćce termometru i manometru 11

4. WZMOCNIENIA OTWORÓW 12

4.1. Otwory w zbiorniku 12

4.2. Otwory w głowicy 12

4.3. Sprawdzenie otworu na króciec wody ciepłej 13

4.4. Sprawdzenie otworu na króciec wody grzejnej 13

5. KOŁNIERZE 15

5.1. Kołnierz głowicy 15

5.2. Kołnierz króćca wody grzejnej 17

6. ŚCIANA SITOWA 19

7. ELEMENTY NIE WYMAGAJĄCE OBLICZEŃ 20

7.1. Przegroda w głowicy 20

7.2. Uszczelki 20

1. ZBIORNIK.

1.1. Płaszcz.

Parametry obliczeniowe dla głowicy:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa].

Płaszcz zostanie wykonany z arkusza (arkuszy) blachy, a następnie zwinięty w cylinder.

Długość płaszcza

gdzie V_c - pojemność całkowita zbiornika, V_c = 3 [m³],

V_d - pojemność dennicy zbiornika,

D_w - średnica wewnętrzna zbiornika, D_w = 1 [m].

gdzie h_c - wysokość części cylindrycznej dennicy, z normy (dla D_w = 1 [m]) h_c = 0,04 [m],

V_wobl - pojemność części wyoblonej dennicy, z normy (dla D_w = 1 [m])
V_wyobl = 0,131 [m³]

.

.

Szerokość płaszcza

Grubość płaszcza.

Grubość obliczeniowa

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β ponieważ, β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; dla miejsc posiadających złącza spawane lub zgrzewane, gdzie długości badanych złącz wynoszą: złącza nieobwodowe 25 %, złącza obwodowe 10 %, wtedy z = 0,8,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Naddatek związany ze starzeniem

gdzie S - ubytek materiału w ciągu roku, S = 0,02 [mm/rok],

τ - założony czas użytkowania urządzenia, τ = 20 lat

.

Najmniejsza wymagana grubość arkusza blachy wynosi

.

Dla grubości nominalnej g_n = 4,5 [mm] naddatek c₁ = 0,4 [mm]

.

gdzie g_n - grubość nominalna,

c₁ - naddatek równy odchyłce dolnej od grubości nominalnej.

Grubość nominalna wynosi

g_n = 4,5 ± 0,4 [mm].

Wymiary arkusza na płaszcz zbiornika wynoszą L x B x g_n : 3406 x 3142 x 4,5 [mm].

Na płaszcz składać się będą arkusze zespawane ze sobą o wymiarach:

jeden arkusz 1250 x 6000 x 4,5 [mm],

dwa arkusze 1000 x 6000 x 4,5 [mm].

1.2. Dennice.

Dennica od strony głowicy.

Przyjmuję grubość nominalną dennicy g_n = 8 ± 0,8 [mm].

Grubość rzeczywista g_rz = 7,2 [mm].

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

gdzie D_z - średnica zewnętrzna dennicy,

p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

y_w - współczynnik wytrzymałościowy,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x =1,55,
- granica plastyczności, dla stali St3S i temperatury 100 °C,
=210 [MPa], stąd

Średnica zewnętrzna dennicy:

.

Współczynnik wytrzymałościowy y_w zależy od dwóch parametrów: ω i stosunku
.

gdzie h_c - wysokość części cylindrycznej dennicy, h_c = 40 [mm],

h_w - wysokość części wyoblonej, h_w = 250 [mm],

Ponieważ w dennicy występują trzy otwory: na głowicę, króćca manometru i króćca termometru, do obliczenia ω przyjmujemy największy z nich, czyli otwór na głowicę.

Przyjmuję średnicę zewnętrzną głowicy d = 355,6 [mm].

Dla ω = 4,16 i
= 0,3 odczytuję z tablic y_w = 4,71

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

.

Naddatek związany ze starzeniem c₂ = 0,4 [mm].

Naddatek przyjęto c₃ = 0,1 g_n = 0,8 [mm].

Musi być spełniony warunek:

Warunek został spełniony, grubość nominalna dennicy od strony głowicy wynosi:

g_n = 8 ± 0,8 [mm].

Dobrana została dennica ze stali węglowej St3S o wymiarach
D_w x h_c x h_w x g_n : 1000 x 40 x 250 x 8 [mm].

Dennica od strony króćca cyrkulacji.

Przyjmuję grubość nominalną dennicy g_n = 4 ± 0,4 [mm].

Grubość rzeczywista g_rz = 3,6 [mm].

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

gdzie D_z - średnica zewnętrzna dennicy,

p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

y_w - współczynnik wytrzymałościowy,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x =1,55,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

Średnica zewnętrzna dennicy:

.

Współczynnik wytrzymałościowy y_w zależy od dwóch parametrów: ω i stosunku
.

gdzie h_c - wysokość części cylindrycznej dennicy, h_c = 40 [mm],

h_w - wysokość części wyoblonej, h_w = 250 [mm],

W dennicy występuje otwór na króciec cyrkulacji o średnicy d = 2” = 51 [mm].

Dla ω = 0,85 i
= 0,3 odczytuję z tablic y_w = 1,89

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

.

Naddatek związany ze starzeniem c₂ = 0,4 [mm].

Naddatek przyjęto c₃ = 0,1·g_n = 0,4 [mm].

Musi być spełniony warunek:

Warunek został spełniony, grubość nominalna dennicy od strony króćca cyrkulacji wynosi:

g_n = 4 ± 0,4 [mm].

Dobrana została dennica ze stali węglowej St2S o wymiarach
D_w x h_c x h_w x g_n : 1000 x 40 x 250 x 4 [mm].

2. GŁOWICA.

2.1. Płaszcz.

Parametry obliczeniowe dla głowicy:

• temperatura : 150 ºC,

• ciśnienie: 1,6 [MPa].

Płaszcz zostanie wykonany z rury o średnicy zewnętrznej D_z = 355,6 [mm].

Grubość płaszcza.

Grubość obliczeniowa

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 1,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 150 °C,
=155 [MPa], stąd

.

Naddatek związany ze starzeniem

gdzie S - ubytek materiału w ciągu roku, S = 0,02 [mm/rok],

τ - założony czas użytkowania urządzenia, τ = 20 lat

.

Najmniejsza wymagana grubość arkusza blachy wynosi

.

Dla grubości nominalnej g_n = 5,0 [mm] naddatek c₁ = 0,5 [mm]

.

gdzie g_n - grubość nominalna,

c₁ - naddatek równy odchyłce dolnej od grubości nominalnej.

Grubość nominalna wynosi

g_n = 5,0 ± 0,5 [mm].

Długość płaszcza.

Przyjmuję długość płaszcza w przybliżeniu l = 1000 [mm].

Płaszcz głowicy stanowić będzie rura o wymiarach: l x D_z x g_n : 1000 x 355,6 x 5 [mm].

2.2. Dennica.

Przyjmuję grubość nominalną dennicy g_n = 5 ± 0,5 [mm].

Grubość rzeczywista g_rz = 4,5 [mm].

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

gdzie D_z - średnica zewnętrzna dennicy, D_z = 356 [mm],

p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 1,6 [MPa],

y_w - współczynnik wytrzymałościowy,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x =1,55,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 150 °C,
=155 [MPa], stąd

Współczynnik wytrzymałościowy y_w zależy od dwóch parametrów: ω i stosunku
.

Ponieważ w dennicy nie ma otworów przyjmujemy ω = 0.

Dla ω = 0 i
= 0,25 odczytuję z tablic y_w = 2

Grubość obliczeniowa w części wypukłej

.

Naddatek związany ze starzeniem c₂ = 0,4 [mm].

Naddatek przyjęto c₃ = 0,1 g_n = 0,5 [mm].

Musi być spełniony warunek:

Warunek został spełniony, grubość nominalna dennicy w głowicy wynosi:

g_n = 5 ± 0,5 [mm].

Dobrana została dennica ze stali węglowej St2S o wymiarach
D_z x H_z x h_c x g_n : 356 x 89 x 25 x 5 [mm].

3. KRÓĆCE.

3.1. Króciec wody grzejnej.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 150 ºC,

• ciśnienie: 1,6 [MPa],

• średnica: 125 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 1,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 150 °C,
=155 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 4 ± 0,4 [mm].

Króciec zostanie wykonany z rury o wymiarach D_z x g_n: 133 x 4 [mm].

3.2. Króciec wody ciepłej.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa],

• średnica: 125 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 4 ± 0,4 [mm].

Króciec zostanie wykonany z rury o wymiarach D_z x g_n: 133 x 4 [mm].

3.3. Króciec zaworu bezpieczeństwa.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa],

• średnica: 25 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 2,6 ± 0,3 [mm].

Króciec zostanie wykonany z rury o wymiarach D_z x g_n: 26,9 x 3,2 [mm],

z gwintem zewnętrznym R ¾”.

3.4. Króciec spustowy.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa],

• średnica: 32 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 2,6 ± 0,3 [mm].

Króciec zostanie wykonany z rury o wymiarach D_z x g_n: 33,7 x 3,2 [mm],

z gwintem zewnętrznym R 1”.

3.5. Króciec cyrkulacji.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa],

• średnica: 2” = 51 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 2,6 ± 0,3 [mm].

Króciec zostanie wykonany z rury o wymiarach D_z x g_n: 60,3 x 3,2 [mm],

z gwintem zewnętrznym R 2”.

3.6. Króćce termomertu i manometru.

Parametry obliczeniowe:

• temperatura : 55 ºC,

• ciśnienie: 0,6 [MPa],

• średnica: M20x1,5 = 22 [mm].

Grubość obliczeniowa ścianki

gdzie p_o - ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa],

α - współczynnik zależny od β, ponieważ β zawsze będzie mniejsze od 1,4 , stąd α = 1,

z - współczynnik wytrzymałościowy; ponieważ rura nie posiada miejsc spawanych ani zgrzewanych, z = 1 ,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,8 ,
- granica plastyczności, dla stali St2S i temperatury 100 °C,
=170 [MPa], stąd

.

Przyjmuję grubość nominalną g_n = 2,6 ± 0,3 [mm].

Króćce zostaną wykonane z rur o wymiarach D_z x g_n:

• 20 x 3,2 [mm], z gwintem zewnętrznym M 20 x 1,5,

• 25 x 3,2 [mm], z gwintem wewnętrznym M 20 x 1,5.

4. wzmocnienia otworów.

W elemencie walcowym największa średnica otworu nie wymagająca wzmocnienia równa się najmniejszej z poniższych:

,

,

d₃ = 200 [mm],

gdzie współczynnik z_rz oblicza się ze wzoru

4.1. Otwory w zbiorniku.

Ciśnienie obliczeniowe, p_o = 0,6 [MPa].

Średnica zewnętrzna, D_z = 1009 [mm].

Średnica wewnętrzna, D_w = 1000 [mm].

Grubość rzeczywista, g_rz = 4,1 [mm].

Naddatek, c₂ = 0,4 [mm].

Współczynnik α = 1.

Naprężenia dopuszczalne, k = 94,44 [MPa].

,

,

d₃ = 200 [mm].

Największą średnicą otworu w zbiorniku niewymagającego wzmocnienia jest d₁ = 78,9 [mm].

Ponieważ tylko otwór na króciec wody ciepłej jest większy od tej średnicy, tylko on zostanie sprawdzony.

4.2. Otwory w głowicy.

Ciśnienie obliczeniowe, p_o = 1,6 [MPa].

Średnica zewnętrzna, D_z = 355,6 [mm].

Średnica wewnętrzna, D_w = 345,6 [mm].

Grubość rzeczywista, g_rz = 4,5 [mm].

Naddatek, c₂ = 0,4 [mm].

Współczynnik α = 1.

Naprężenia dopuszczalne, k = 86,11 [MPa].

,

,

d₃ = 200 [mm]

Największą średnicą otworu w głowicy niewymagającego wzmocnienia jest d₁ = 61,6 [mm].

Sprawdzony zostanie otwór na króciec wody grzejnej ponieważ jest większy od średnicy d₁.

4.3. Sprawdzenie otworu na króciec wody ciepłej.

Obliczenie wzmocnienia ścinki osłabionej otworem polega na ustaleniu i porównaniu ilości materiału straconego i wzmacniającego. Analizie poddaje się część przekroju ograniczoną prostokątem o podstawie równej 2d i o wysokości równej h + g_rz + h, gdzie za h przyjmuje się mniejszą z wartości 2,5g_rz i 2,5g_rz^kr. W projekcie przyjęto h = 2,5g_rz^kr.

Pole powierzchni materiału straconego:

gdzie d - średnica wewnętrzna króćca, d = 125 [mm],

c₂ - naddatek, c₂ = 0,4 [mm],

g_o - grubość obliczeniowa ścianki zbiornika, g_o = 3,5 [mm],

.

Pole powierzchni materiału wzmacniającego:

gdzie g_o^kr - grubość obliczeniowa ścianki króćca, g_o^kr = 0,35 [mm],

g_rz^kr - grubość rzeczywista ścianki króćca, g_rz^kr = 3,6 [mm],

g_rz - grubość rzeczywista ścianki zbiornika, g_rz = 4,1 [mm],

h = 2,5g_rz^kr = 2,5 • 3,6 = 9 [mm]

.

Jak widać pole powierzchni materiału straconego jest większe od pola powierzchni materiału wzmacniającego, dlatego należy zastosować opaskę wzmacniającą.

gdzie F_op - minimalne pole powierzchni opaski wzmacniającej.

Przyjmując grubość opaski g_op = 4 [mm] i szerokość b_op = 50 [mm], otrzymamy pole powierzchni opaski

.

4.4. Sprawdzenie otworu na króciec wody grzejnej.

Pole powierzchni materiału straconego:

gdzie d - średnica wewnętrzna króćca, d = 125 [mm],

c₂ - naddatek, c₂ = 0,4 [mm],

g_o - grubość obliczeniowa ścianki głowicy, g_o = 2,85 [mm],

.

Pole powierzchni materiału wzmacniającego:

gdzie g_o^kr - grubość obliczeniowa ścianki króćca, g_o^kr = 1,02 [mm],

g_rz^kr - grubość rzeczywista ścianki króćca, g_rz^kr = 3,6 [mm],

g_rz - grubość rzeczywista ścianki głowicy, g_rz = 4,5 [mm],

h = 2,5g_rz^kr = 2,5 • 3,6 = 9 [mm]

.

Jak widać pole powierzchni materiału straconego jest większe od pola powierzchni materiału wzmacniającego, dlatego należy zastosować opaskę wzmacniającą.

gdzie F_op - minimalne pole powierzchni opaski wzmacniającej.

Przyjmując grubość opaski g_op = 3 [mm] i szerokość b_op = 50 [mm], otrzymamy pole powierzchni opaski

.

5. KOŁNIERZE.

5.1. Kołnierz głowicy.

Do projektu przyjmuję kołnierz o następujących danych:

• ciśnienie nominalne p_nom = 1,6 [MPa],

• średnica nominalna D_nom = 350 [mm],

• średnica zewnętrzna D_z = 520 [mm],

• średnica mocowania śrub D_o = 470 [mm],

• średnica otworów na śruby d_o = 26 [mm],

• liczba śrub 16 x M24.

Ponieważ średnica zewnętrzna głowicy jest większa od średnicy wewnętrznej (nominalnej) kołnierza, należy kołnierz rozwiercić do średnicy wewnętrznej D_w^k = 357 [mm].

Średnia średnica uszczelnienia

, gdzie

.

Szerokość rzeczywista uszczelnienia

.

Czynna szerokość uszczelnienia

.

Wartość siły ruchowego naciągu śrub

, gdzie:
i

Dla uszczelki wykonanej z twardej gumy z kauczuku naturalnego lub syntetycznego:
σ_m = 1,4 [MPa], σ_r = 2 p_o = 2 • 1,6 = 3,2 [MPa], b^{200 °C} = 1,3.

.

Wartość siły montażowego naciągu śrub przyjmuje się jako większą z następujących:

, gdzie C = 1,2 dla D_u ≤ 500 [mm].

Za wartość siły montażowego naciągu śrub przyjmuję

N_m = 385555 [N].

Wartość naprężenia przy montażowym naciągu śrub

gdzie D₅ = D_u = 400 [mm],

h - grubość kołnierza,

R_e - granica plastyczności, dla stali St3S i temperatury 150 °C, R_e = 195 [MPa],

x₁ - współczynnik bezpieczeństwa dla montażowego naciągu śrub, x₁ = 1,3

, stąd

h ≥ 32 [mm].

Wartość naprężenia przy ruchowym naciągu śrub

gdzie x₂ - współczynnik bezpieczeństwa dla ruchowego naciągu śrub, x₁ = 1,55

h ≥ 42 [mm].

Przyjmuję grubość kołnierza h = 45 [mm].

Najmniejsza średnica rdzenia śruby, powinna być co najmniej równa większej z wartości

gdzie ψ - współczynnik wykonania śrub i nakrętek, dla średnio dokładnego wykonania
ψ = 0,75,

n_s - ilość śrub, n_s = 16,

(dla stali St3S i temperatury 150 °C),

(dla stali St3S i temperatury 150 °C),

.

Najmniejsza średnica rdzenia śruby powinna wynosić d_s = 16,54 [mm].

Dla śruby M24 średnica rdzenia śruby wynosi d_s^M24 = 20,319 [mm].

5.2. Kołnierz róćca wody grzejnej.

Do projektu przyjmuję kołnierz o następujących danych:

• ciśnienie nominalne p_nom = 1,6 [MPa],

• średnica nominalna D_nom = 125 [mm],

• średnica zewnętrzna D_z = 250 [mm],

• średnica mocowania śrub D_o = 210 [mm],

• średnica otworów na śruby d_o = 18 [mm],

• liczba śrub 8 x M16.

Ponieważ średnica zewnętrzna króćca jest większa od średnicy wewnętrznej (nominalnej) kołnierza, należy kołnierz rozwiercić do średnicy wewnętrznej D_w^k = 134 [mm].

Średnia średnica uszczelnienia

, gdzie

.

Szerokość rzeczywista uszczelnienia

.

Czynna szerokość uszczelnienia

.

Wartość siły ruchowego naciągu śrub

, gdzie:
i

Dla uszczelki wykonanej z twardej gumy z kauczuku naturalnego lub syntetycznego:
σ_m = 1,4 [MPa], σ_r = 2 p_o = 2 • 1,6 = 3,2 [MPa], b^{200 °C} = 1,3.

.

Wartość siły montażowego naciągu śrub przyjmuje się jako większą z następujących:

, gdzie C = 1,2 dla D_u ≤ 500 [mm].

Za wartość siły montażowego naciągu śrub przyjmuję

N_m = 87869 [N].

Wartość naprężenia przy montażowym naciągu śrub

gdzie D₅ = D_u = 163 [mm],

h - grubość kołnierza,

R_e - granica plastyczności, dla stali St3S i temperatury 150 °C, R_e = 195 [MPa],

x₁ - współczynnik bezpieczeństwa dla montażowego naciągu śrub, x₁ = 1,3

, stąd

h ≥ 14,8 [mm].

Wartość naprężenia przy ruchowym naciągu śrub

gdzie x₂ - współczynnik bezpieczeństwa dla ruchowego naciągu śrub, x₁ = 1,55

h ≥ 17 [mm].

Przyjmuję grubość kołnierza h = 20 [mm].

Najmniejsza średnica rdzenia śruby, powinna być co najmniej równa większej z wartości

gdzie ψ - współczynnik wykonania śrub i nakrętek, dla średnio dokładnego wykonania
ψ = 0,75,

n_s - ilość śrub, n_s = 8,

(dla stali St3S i temperatury 150 °C),

(dla stali St3S i temperatury 150 °C),

.

Najmniejsza średnica rdzenia śruby powinna wynosić d_s = 11,17 [mm].

Dla śruby M16 średnica rdzenia śruby wynosi d_s^M16 = 13,546 [mm].

6. ŚCIANA SITOWA.

Grubość ściany sitowej

gdzie D - przyjmuje się w zależności od sposobu zamocowania, D = D_u,

k - naprężenia dopuszczalne,
, gdzie x - współczynnik bezpieczeństwa, x = 1,65,
- granica plastyczności, dla stali St3S i temperatury 150 °C,
=195 [MPa], stąd

ϕ - współczynnik wytrzymałościowy ściany sitowej,

gdzie n - ilość otworów rozłożonych wzdłuż średnicy lub w rzędzie bliskim średnicy, n = 11,

t - podziałka rozmieszczenia otworów, t = 26 [mm],

d_o - średnica otworów w ścianie sitowej, d_o = 17,2 [mm],

.

Przyjmuję grubość ściany sitowej g = 26 [mm].

Grubość ściany sitowej poza pęczkiem rur

gdzie δ - średnica największego koła jakie można wpisać między koło podziałowe śrub mocujących ścianę sitową i największe koło opisane na części ściany sitowej zajętej przez rury, δ = 74 [mm],

.

Przyjmuję grubość ściany sitowej poza pęczkiem rur g = 6 [mm].

7. ELEMENTY NIE WYMAGAJĄCE OBLICZEŃ.

7.1. Przegroda w głowicy.

W głowicy, przed ścianą sitową znajduje się przegroda. Zostanie ona wykonana z arkusza blachy o wymiarach l x b x g_n : 600 x 345 x 15 [mm] ze stali St0S.

7.2. Uszczelki.

Obie uszczelki do uszczelnienia ściany sitowej wykonane są z twardej gumy z naturalnego lub syntetycznego kauczuku o twardości wg Shore'a większej lub równej 75.

Wymiary uszczelek:

• średnica zewnętrzna 421 [mm],

• średnica wewnętrzna 357 [mm],

• grubość 3 [mm].

- 11 -

---