SPIS TREŚCI:

1. Symbolika.......................................................................................................32. Wstęp do projektu...........................................................................................43. Założenia projektowe......................................................................................44. Teoretyczna grubość blachy na część zasadniczą zbiornika...........................55. Dobór dennicy.................................................................................................56. Całkowita wysokości zbiornika......................................................................57. Wysokość części walcowej zbiornika.............................................................58. Objętość części walcowej zbiornika...............................................................69. Całkowita objętość zbiornika..........................................................................610. Średnica króćca wlotowo – wylotowego......................................................611. Średnica włazu..............................................................................................612. Ciśnienie obliczeniowe.................................................................................613. Obliczeniowa grubość ścianki płaszcza........................................................614. Naddatki........................................................................................................715. Najmniejsza wymagana grubość ścianki płaszcza........................................716. Grubość nominalna wyrobu hutniczego.......................................................717. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki płaszcza......................................818. Obliczeniowa grubość ścianki części wypukłej dna i pokrywy....................819. Grubość nominalna części wypukłej dna i pokrywy....................................820. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna i pokrywy............................821. Orientacyjna masa dna i pokrywy.................................................................822. Sprawdzenie wymiaru profilu dna i pokrywy...............................................923. Szerokość arkusza blachy dla walczaka.......................................................924. Długość arkusza blachy dla walczaka...........................................................925. Dobór arkusza blachy dla walczaka..............................................................926. Półfabrykaty na część walcową zbiornika....................................................927. Sposób połączenia półfabrykatów oraz dennicy i pokrywy z płaszczem.. .1028. Maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika......................1029. Dobór włazu................................................................................................1030. Średnica otworu w płaszczu nie wymagająca wzmocnienia......................1031. Wzmocnienie ścianki otworem włazowym................................................1132. Dobór parametrów króćca...........................................................................1133. Dobór kołnierza..........................................................................................1234. Dobór uszczelki..........................................................................................1235. Wartość siły ruchowego naciągu śrub........................................................1236. Wartość siły montażowego naciągu śrub....................................................1237. Najmniejsza możliwa średnica rdzenia śruby.............................................1338. Masa napełnionego zbiornika.....................................................................1339. Łapy wspornikowe zbiornika......................................................................1440. Dobór uchwytu............................................................................................1441. Osprzęt zbiornika........................................................................................1442. Naprężenia..................................................................................................1545. Bibliografia.................................................................................................16

2

1. Symbolika

c – naddatek całkowity;c1 – technologiczny naddatek grubości ścianki;c2 – eksploatacyjny naddatek grubości ścianki;c3 – naddatek grubości ścianki ze względu na występowanie dodatkowych naprężeń;d – największa średnica otworu nie wymagająca wzmocnienia;dotw.max – max. średnica otworu w części walcowej zbiornika;dw – średnica króćca wlotowo - wylotowego;DN – średnica wew. króćca włazu;D1 – średnica wzmocnienia;D2 – średnica zew. wzmocnienia;Dw – średnica wewnętrzna walcowej części zbiornika;Dwd – średnica wewnętrzna dennicy;Dz – średnica zewnętrzna zbiornika;Dwł – największa możliwa średnica włazu;Fstrat – pole powierzchni straconej;Fwzmoc – pole powierzchni wzmocnionej;gkr – grubość ścianki rury króćca;gwzm –grubość blachy wzmocnienia;g0 – obliczeniowa grubość ścianki zbiornika;g – najmniejsza wymagana grubość ścianki zbiornika;gn – grubość nominalna wyrobu hutniczego;grz – rzeczywista grubość ścianki elementu;gt – teoretyczna grubość blachy;go

w- obliczeniowa grubość ścianki części wypukłej dna i pokrywy;gn

w- grubość nominalna części wypukłej dna i pokrywy;G – masa zbiornika z gazem;Gdn – masa dennicy;Gpłaszcza – ciężar płaszcz;Gczynnika – masa gazu;Go – masa zbiornika bez gazu;Hc – wysokość walcowej części dennicy;Hw – wysokość elipsoidalnej części dennicy;kr – dopuszczalne naprężenie;lkr – długość króćcap0 – ciśnienie obliczeniowe;pd –ciśnienie działające na zbiornik podczas pracy;Ppp – pole powierzchni półfabrykatów;ppr – ciśnienie próbne;Re – granica plastyczności;Rst – stała gazowa;t0 – temperatura obliczeniowa;Vdn – objętość elipsoidalnej części dennicy;Vc - całkowita objętość zbiornika;Vw – objętość walcowej części zbiornika;x – współczynnik bezpieczeństwa;zrz – rzeczywisty współczynnik wytrzymałościowy elementu osłabionego otworem;α – bezwymiarowy współczynnik korygujący do obliczania grubości ścianki zbiornika;β – stosunek średnicy zewnętrznej do wewnętrznej – Dz\Dw;

3

2. Wstęp do projektu

Projektujemy zbiornik ciśnieniowy na ciśnienie znamionowe 0,5 MPa. Zbiornik musi spełniać określone założenia technologiczne. Zbiornik będzie wykorzystywany do magazynowania CO2. W projekcie są obliczenia niezbędne do prawidłowego wykonania zbiornika z technologicznego punktu widzenia. Podane są również dane techniczne użytych elementów gotowych i znormalizowanych.

Teoretyczny okres eksploatacji wynosi 15 lat. Zbiornik projektowany jest w przeważającej części na podstawie książki L. Kurmaz „Podstawy konstrukcji maszyn. Projektowanie”. Dla temperatur obliczeniowych nie przekraczających 50°C własności wytrzymałościowe materiałów można przyjmować jak dla temperatury 20°C. Jeżeli dla ciśnienia obliczeniowego wynika z tablicy inna klasa niż dla temperatury obliczeniowej.

3. Założenia projektowe

Kształt części zasadniczej: walcowy Kształt pokrywy: sferoidalny Kształt dennicy: sferoidalny Położenie podczas pracy: pionowe Rodzaj i sposób podparcia: na łapach wspornikowych Przechowywana substancja: CO2

Cechy środowiska w eksploatacji zbiornika: neutralne Ilość otworów: 3 Technika wytwarzania: spawanie Maksymalne ciśnienie obliczeniowe wewnątrz zbiornika: 0,5 MPa Średnica zewnętrzna zbiornika: Dz=1610mm Iloraz H/Dz = 2 Klasa zbiornika: A [1] Materiał przyjęty do wykonania płaszcza i dennicy zbiornika: St3S Temperatura obliczeniowa zbiornika (t0): 20˚C Współczynnik bezpieczeństwa (x): 1,8 [1]

4

DANE OBLICZENIA WYNIKI

1 2 3

4. Teoretyczna grubość blachy na część zasadniczą zbiornika

Komentarz: przyjmuje gt = 3mm

gt = 3mm

5. Dobór dennicy

Komentarz: ze wzg. na ofertę handlową przyjmuje dennice o średnicy wew. 12000mm PN-75/M-35412. Jest to tańsze rozwiązanie, jednak muszę zwiększyć średnicę zbiornika.

Dwd = 1600mmHw = 400mmHc = 40mmVdn = 0,54m3

6. Całkowita wysokości zbiornika H = 3200mm

H = 3200mm

Hw = 400mm

7. Wysokość części walcowej zbiornika

h = 2,4m

Dwd = 1,6m

8. Objętość części walcowej zbiornika

5

Vdn = 0,54m3 [1]

9. Całkowita objętość zbiornika.

10. Średnica króćca wlotowo – wylotowego. dw = 28,9mm

Dw = Dwd

Dwd = 1600mm

11. Średnica włazu.

Jeśli Dw 1500mm to Dwł=0,35Dw [1]Dwł = 0,351600Dwł = 560mm

Komentarz: niema potrzeby stosować tak dużego włazu, dlatego przyjmuje właz o średnicy 500mm.

Dwł = 500mm

12. Ciśnienie obliczeniowe

Dw = Dwd

Dwd = 1600mm

=

gt = 3mm

13. Obliczeniowa grubość ścianki płaszcza. Dz = 1610mm

6

14. Naddatki

c1 = 0,5mm [1]

c2 = S TS = 0,02 0,1mm/rok [1]S = 0,1T = 15 latc2 = 0,1 15 = 1,5mm

c3 = 0mm [założenia projektowe.]

c = c1 +c2 + c3 [2]c =0,5 + 1,5 = 2mm

Komentarz: wartość ścienienia przyjęłam 0,1mm/rokZałożyłam że zbiornik będzie użytkowany przez 15 lat.

c1 = 0,5mm

c2 = 1,5mm

c3 = 0mm

c = 2mm

c2 = 1,5mm

c3 = 0mm

15. Najmniejsza wymagana grubość ścianki płaszcza.

g = 6,5mm

g = 6,5mm

c1 = 0,5mm

16. Grubość nominalna wyrobu hutniczego

Komentarz: przyjmuje gn = 7mm.

= 7mm

= 5mm 17. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki grz = 6,5mm

7

c1 = 0,5mmpłaszcza.

Hw = 400mm

Dz = 1610mm

d = dw

dw = 28,9mm

grz = 6,5mm

18. Obliczeniowa grubość ścianki części wypukłej dna i pokrywy.

= 3,9mm

c1 = 0,5mm

c2 = 1,5mm

c3 = 0mm

19. Grubość nominalna części wypukłej dna i pokrywy.

Komentarz: przyjmuje 6mm

gnw = 6mm

gnw = 6mm

c1 = 0,5mm

20. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna i pokrywy.

grzw = gn

w – c1 [1]grz

w = 6 – 0,5 = 5,5mm

grzw = 5,5mm

21. Orientacyjna masa dna i pokrywy.

Gdna = 143kg [1]

Gdna = 143kg

Dz = 1610mm

grz = 6,5mm

22. Sprawdzenie wymiaru profilu dna i pokrywy.

Muszą być spełnione następujące warunki:

Hz - spełnio.

Rw – spełnio.

rw – spełnio.

8

Hw = 400mm1. Hz 0,18Dz 2. Rw Dz 3. rw 0,1Dz [1]

Lwalc = h

Hc = 40mm

23. Szerokość arkusza blachy dla walczaka.

B = Lwalc – 2Hc [1]B = 2400 – 2 40 = 2320mm

B = 2320mm

Dz = 1610mm

Dw = 1600mm

24. Długość arkusza blachy dla walczaka.

L = 0,5(Dz + Dw) – (1 2) [1]L = 0,5 3,14(1610 + 1600) – 2 = 5038

L = 5038mm

25. Dobór arkusza blachy dla walczaka.

Blacha 7 2320 5038 St3S szt. 1 PN- 88/H- 84020

B = 2,32m

L = 5,038m

26. Półfabrykaty na część walcową zbiornika.

Komentarz: płaszcz można by było wykonać z jednej blachy ale po konsultacji z osobą prowadzącą wykonam go z czterech półfabrykatów.

Ppp = B L = 2,32 5,038 = 9,5584m2

Mblachy = 54,9kg/m2 [1]

Ppp = 11,685m2

Gpłaszcza = 641,5kg

9

Gpłaszcza = 54,9 11,685 = 641,5kg

27. Sposób połączenia półfabrykatów oraz dennicy i pokrywy z płaszczem.

Komentarz: elementy łącze za pomocą spoiny typu V zgodnie z PN- 75/M- 69014

L0 200mm [1]Przyjmuje L0 = 220mm

Dz = 1610mm 28. Maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika.

dotw. max = 0,35Dz dla Dz 1500mm [1]dotw. max = 0,35 1610 500

Komentarz: pomimo iż wynik jest większy przyjmuje dotw.

max = 500mm ponieważ trzeba spełnić warunek.

dotw.max = 500mm

29. Dobór włazu.

Właz Szwr – 2,0/500/200/N/Polonit PN- 83/2211- 24.01

Dw = 1600mm

grz = 6,5mm

c2 = 1,5mm

30. Średnica otworu w płaszczu nie wymagająca wzmocnienia.

Przyjmujemy najmniejszą z tych trzech wartości:

10

Komentarz: jedynie otwór pod właz musi być wzmocniony.

c2 = 1,5mm

s = 8mm [1]

g = 6,5mm

31. Wzmocnienie ścianki otworem włazowym.

Fstr = (DN + 2C2)g [mm2]Fstr = (492 + 21,5)6,5= 3218mm2

Fwzm = 2L gwzm

gdzie:gwzm = (0,5 0,7) lub gwzm = g przyjmuje gwzm= g

L = [(DN + 2C2)g]/2gwzm = [(492 + 2 1,5)6,5]/2 6,5= 248mmFwzm = 248 2 6,5= 3224mm2

D1 = DN + 2s = 492 + 2 8 = 508mmD2 =D1 +2L = 508 + 2 248 = 1004mm

Fstr = 3218mm2

Fwzm = 3224mm2

D1 = 508mm

D2 = 1004mm

Dw = dw

dw = 28,9mm

32. Dobór parametrów króćca.

Komentarz: przyjmuje wg. [1] pierwszą większą grubość

= 2,3mm

dzkr = 21,3mm

11

= 2,3mm

średnica zew. = 28,9 + 2gkr = 33,5mm

Komentarz: przyjmuje wg. [1] pierwszą większą śr. dzkr =

33,7mm

lkr = 130mm [1]

33. Dobór kołnierza.

Kołnierz okrągły płaski do przyspawania z-1/15/33,7 St3S PN- 87/H- 74731

34. Dobór uszczelki.

Uszczelka płaska 1/25/2 Polonit 200 PN- 86/H- 74374/02

po= 0,6MPa

D = 64mm

d = 34mm

35. Wartość siły ruchowego naciągu śrub.

Fr = P + b F, N [1]gdzie:P = Du

2 po / 4 [1]Du = 0,5 (D + d) [1]Du = 0,5 (64 +34) = 49mm

P = 3,14 492 0,6 / 4 = 1130,9N

F = Du Ucz r, N [1]gdzie:Ucz = 3,47 [1]u = 0,5 (D – d) [1]u = 0,5 (64 – 34) = 15mmUcz = 3,47 = 13,4 mmr = 5 po [1]r = 5 0,6 = 3MPaF = 3,14 49 13,4 3 = 6185,2N

b = f (mat. uszcz., tC)b = 1,1 [1]

Fr = 1130,9 + 1,1 6185,2 = 7934,6N

Fr = 7,935kN

Du = 49mm

Ucz = 13,4mm

Fr = 7934,6N

36. Wartość siły montażowego naciągu śrub.

Komentarz: przyjmuje się większą z dwóch sił Fm1 i Fm2

Fm1 = Du Ucz m [1]

Fm = 43296,2N

12

gdzie:m = 21Mpa [1]Fm1 = 3,14 49 13,4 21 = 43296,2N

Fm2 = C Fr [1]C = 1,2 [2]Fm2 = 1,2 7934,6 = 9521,5N

Fm = 43296,2N

Fm = 43296,2N

Fr = 7934,6N

37. Najmniejsza możliwa średnica rdzenia śruby.

Komentarz: przyjmuje się większą z dwóch wartości.

dśm = 1,13 mm [1]

gdzie: = 0,75 - przyjmuje średnio dokładne wykonanie śrub i

nakrętek [1]n = 4 k1 = Re / X1

Re = 275 [1]X1 = 1,1 [1]k1 = 275 / 1,1 = 250MPadśm = 1,13 = 8,6mm

dśr = 1,13 mm [1]gdzie:k2 = Re / X2 [1]X2 = 1,65 [1]k2 = 275 / 1,65 = 166,7dśr = 1,13 = 4mm

Komentarz: Najmniejsza możliwa średnica rdzenia śruby to 4mm

dśr = 5mm

pd = 0,5Mpa

38. Masa napełnionego zbiornika.

G = Go + Gczynika [1]gdzie:Go = 1,15(Gpłaszcza + 2Gdna) [1]Go = 1,15(641,5 + 2 143) = 1066,6kg

13

Gdna = 143kg

Gpłaszcza = 641,5kg

39. Łapy wspornikowe zbiornika.

Łapa wspornikowa 180 BN-64/2212-02

Komentarz: z nomogramu dobieram pierwszą większą wielkość łapy wspornikowej. Dobieram cztery łapy wspornikowe bezpośrednio zamocowane do zbiornika.

40. Dobór uchwytu.

Uchwyt oczkowy B0 - W St3S- St3S PN- M- 71071: 1995

41. Osprzęt zbiornika.

Ciśnieniomierz rodzaju M, o wymiarze d=100mm, odmiany R (króciec promieniowy), o klasie dokładności 4 (dla manometrów), o zakresie wskazań (0-1,6MPa).

Ciśnieniomierz M 100 R 4/0 – 1,6;PN-88/M-42304

Uszczelka rodzaju P (płaska) dla największego ciśnienia roboczego 1,6MPa i o średnicy D=17mm.

Uszczelka płaska P –1,6 –17; 74/M-42302

Łącznik gwintowany typu A, wielkości 3 M20x1,5.

Łącznik A/3; PN-82/M-42306

Rurka syfonowa typu UB, odmiany 2, o średnicy zewnętrznej 20mm, o grubości ścianki 4mm, ze stali R35.

Rurka syfonowa UB 2 – 20x4 R35; PN-83/M-42308

Dz = 1610mm

pd = 0,5MPa

g = 6,5mm

42. Naprężenia.

Naprężenia rozciągające promieniowe:

14

Komentarz: otrzymana wartość naprężeń jest mniejsza od współczynnika kr.

Naprężenia rozciągające osiowe:

Komentarz: otrzymana wartość naprężeń jest mniejsza od współczynnika kr.

15

45. Bibliografia

[1] L. Kurmaz „Podstawy konstrukcji maszyn. Projektowanie” Wydawnictwo PWN Warszawa 1999

[2] Urząd Dozoru Technicznego „Przepisy dozoru technicznego” DT-UC-90/WO- O

[3] W.M. Lewandowski „Maszynoznawstwo chemiczne” Wydawnictwo Fundacji Poszanowania Energii Gdańsk 1999

M.E. Niezgodziński, T. Niezgodziński „Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe” Wydawnictwo PWN Warszawa 1984

16