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 30^oC

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 m^3 Π = 3,14	Obliczenia: [m] 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 m^3 Dw = 1200 mm hc = 40 mm hw = 300 mm gn = 14 mm	Obliczenia: a) objętości Vd = V + Vc [m^3] [m^3] m^3 Vd = 0,226 + 0,045 = 0,271 m^3 b) wysokości hd = hw + hc + g hd = 300 + 60 + 14 = 374	Wynik: Vd = 0,271 m^3 hd = 374 mm
3. Dobór pokrywy elipsoidalnej o małej wypukłości wg normy PN-75/M-35413
Dane: V = 0,1045 m^3 Dw = 1200 mm hc = 80 mm hw = 151 mm g = 16 mm	Obliczenia: a) objętości Vp = V + Vc [m^3] [m^3] m^3 Vp = 0,1045 + 0,068 = 0,1725 m^3 b) wysokości hp = hw + hc + g [mm] hp = 151 + 80 + 16 = 237 mm	Wyniki: Vp = 0,1725 m^3 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 [m^3] m^3	Wyniki: Vk = 0,147 m^3
5. Obliczenie objętości części cylindrycznej
Dane: Vn = 0,4 m^3 Vd = 0,271 m^3 Vp = 0,1725 m^3 Vk = 0,023 m^3	Obliczenia: Vc = Vn - Vd - Vp -2Vk [m^3] Vc = 3,2 - 0,271 - 0,1725 - 2 ⋅ 0,147 ≈ 2,463 m^3	Wyniki: Vc = 2,463 m^3
6.Obliczenie wysokości części cylindrycznej
Dane: Dw = 1200mm Vc = 2,463 m^3	[mm] 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: [m^3] m^3	Wyniki: Vc = 2,486 m^3
8. Obliczenia rzeczywistej objętości zbiornika
Dane: Vc = 2,486 m^3 Vd = 0,271 m^3 Vp = 0,1725 m^3 Vk = 0,147 m^3	Obliczenia: Vrz = Vc + Vd + Vp + 2Vk Vrz = 2,486 + 0,271 + 0,1725 + 2 ⋅ 0,147 ≈ 3,2275 m^3 WARUNEK: Vrz = Vn ± 5% Warunek 3,223 = 3,2 ± 0,16 został spełniony	Wyniki: Vrz = 3,223 m^3
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: [mm] [MPa] Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,8 MPa z = a1 ⋅ zdop a1 = 0,8 zdop = 0,8 z = 0,8 ⋅ 0,8 = 0,64 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: [mm] Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm] Dw = 1200 mm gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm [MPa] Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,55 MPa wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08 [mm] mm grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35413 Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,19 dobrane yw = 3,92 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: [mm] Dz = 2 ⋅ gn + Dw [mm] Dw = 1200 mm gn = 12 mm - na podstawie gn części cylindrycznej Dz = 2 ⋅ 12 + 1200 = 1224 mm [MPa] Re = 225 MPa - dla stali St3S wg normy PN-88/H84020 x = 1,55 MPa wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/WO-O/08 [mm] mm grz = 4 mm - wg normy PN-69/M-35412 Dla ω = 1,71 i Hz/Dz = 0,3 dobrane yw = 2,92 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 [mm] D1 = 1330 mm - wg normy PN-87/H-74710/04 Dwk = Dw = 1200 mm mm b) rzeczywista średnica uszczelki [mm] mm c) czynna szerokość uszczelki [mm] 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 [N] 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 [mm^2] mm^2 WARUNEK: 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 mm^2 ςcz = 14,842 MPa
14. Dobór śrub
Dane: ψ =1 dla p ≥ 1 MPa i = 32	1. Obliczanie średnicy rdzenia śruby Obliczenia: lub a) naprężenie dopuszczalne Re = 265 MPa wg normy PN-88/H84020 dla stali St4S [MPa] MPa dla x = 1,2 MPa dla x = 1,65 b) średnica rdzenia śruby3832091,4 mm lub 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 [mm] 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 [mm] 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/cm^3	Obliczenia: a) masa części cylindrycznej Mc = V ⋅ δ V = hc ⋅ l ⋅ gn l = 2Πr gdzie mm l = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 600 = 3768 mm V = 2200 ⋅ 3768 ⋅ 12 = 99475200 mm^3 = 99475,2 cm^3 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/cm^3 V = 3,223 m^3	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

---