Spis treści:

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;

d_otw.max - max. średnica otworu w części walcowej zbiornika;

d_w - średnica króćca wlotowo - wylotowego;

DN - średnica wew. króćca włazu;

D₁ - średnica wzmocnienia;

D₂ - średnica zew. wzmocnienia;

D_w - średnica wewnętrzna walcowej części zbiornika;

D_wd - średnica wewnętrzna dennicy;

D_z - średnica zewnętrzna zbiornika;

D_wł - największa możliwa średnica włazu;

F_strat - pole powierzchni straconej;

F_wzmoc - pole powierzchni wzmocnionej;

g^kr - grubość ścianki rury króćca;

g_wzm -grubość blachy wzmocnienia;

g₀ - obliczeniowa grubość ścianki zbiornika;

g - najmniejsza wymagana grubość ścianki zbiornika;

g_n - grubość nominalna wyrobu hutniczego;

g_rz - rzeczywista grubość ścianki elementu;

g_t - teoretyczna grubość blachy;

g_o^w- obliczeniowa grubość ścianki części wypukłej dna i pokrywy;

g_n^w- grubość nominalna części wypukłej dna i pokrywy;

G - masa zbiornika z gazem;

G_dn - masa dennicy;

G_płaszcza - ciężar płaszcz;

G_czynnika - masa gazu;

G_o - masa zbiornika bez gazu;

H_c - wysokość walcowej części dennicy;

H_w - wysokość elipsoidalnej części dennicy;

k_r - dopuszczalne naprężenie;

l^kr - długość króćca

p₀ - ciśnienie obliczeniowe;

p_d -ciśnienie działające na zbiornik podczas pracy;

P_pp - pole powierzchni półfabrykatów;

p_pr - ciśnienie próbne;

R_e - granica plastyczności;

R_st - stała gazowa;

t₀ - temperatura obliczeniowa;

V_dn - objętość elipsoidalnej części dennicy;

V_c - całkowita objętość zbiornika;

V_w - objętość walcowej części zbiornika;

x - współczynnik bezpieczeństwa;

z_rz - rzeczywisty współczynnik wytrzymałościowy elementu osłabionego otworem;

α - bezwymiarowy współczynnik korygujący do obliczania grubości ścianki zbiornika;

β - stosunek średnicy zewnętrznej do wewnętrznej - D_z\D_w;

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: D_z=1610mm

• Iloraz H/D_z = 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]

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 = 1600mm Hw = 400mm Hc = 40mm Vdn = 0,54m^3
	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
Vdn = 0,54m^3 [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 = 0,35*1600 Dwł = 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
	14. Naddatki c1 = 0,5mm [1] c2 = S T S = 0,02 0,1mm/rok [1] S = 0,1 T = 15 lat c2 = 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/rok Założyłam 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 c1 = 0,5mm	17. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki płaszcza.	grz = 6,5mm
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	gn^w = 6mm
gn^w = 6mm c1 = 0,5mm	20. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna i pokrywy. grz^w = gn^w - c1 [1] grz^w = 6 - 0,5 = 5,5mm	grz^w = 5,5mm
	21. Orientacyjna masa dna i pokrywy. Gdna = 143kg [1]	Gdna = 143kg
Dz = 1610mm grz = 6,5mm Hw = 400mm	22. Sprawdzenie wymiaru profilu dna i pokrywy. Muszą być spełnione następujące warunki: 1. Hz 0,18Dz 2. Rw Dz 3. rw 0,1Dz [1]	Hz - spełnio. Rw - spełnio. rw - spełnio.
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 = 9,5584m^2 Mblachy = 54,9kg/m^2 [1] Gpłaszcza = 54,9 11,685 = 641,5kg	Ppp = 11,685m^2 Gpłaszcza = 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: 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 [mm^2] Fstr = (492 + 2*1,5)6,5= 3218mm^2 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= 248mm Fwzm = 248 2 6,5= 3224mm^2 D1 = DN + 2s = 492 + 2 8 = 508mm D2 =D1 +2L = 508 + 2 248 = 1004mm	Fstr = 3218mm^2 Fwzm = 3224mm^2 D1 = 508mm D2 = 1004mm
Dw = dw dw = 28,9mm	32. Dobór parametrów króćca. Komentarz: przyjmuje wg. [1] pierwszą większą grubość = 2,3mm średnica zew. = 28,9 + 2g^kr = 33,5mm Komentarz: przyjmuje wg. [1] pierwszą większą śr. dz^kr = 33,7mm l^kr = 130mm [1]	= 2,3mm dz^kr = 21,3mm
	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 = π Du^2 po / 4 [1] Du = 0,5 (D + d) [1] Du = 0,5 (64 +34) = 49mm P = 3,14 * 49^2 * 0,6 / 4 = 1130,9N F = π Du Ucz σr, N [1] gdzie: Ucz = 3,47 [1] u = 0,5 (D - d) [1] u = 0,5 (64 - 34) = 15mm Ucz = 3,47 = 13,4 mm σr = 5 po [1] σr = 5 0,6 = 3MPa F = 3,14 49 13,4 3 = 6185,2N b = f (mat. uszcz., t°C) 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 = π Du Ucz σm [1] gdzie: σm = 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
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 = 250MPa dśm = 1,13 = 8,6mm dśr = 1,13 mm [1] gdzie: k2 = Re / X2 [1] X2 = 1,65 [1] k2 = 275 / 1,65 = 166,7 dśr = 1,13 = 4mm Komentarz: Najmniejsza możliwa średnica rdzenia śruby to 4mm	dśr = 5mm
pd = 0,5Mpa Gdna = 143kg Gpłaszcza = 641,5kg	38. Masa napełnionego zbiornika. G = Go + Gczynika [1] gdzie: Go = 1,15(Gpłaszcza + 2Gdna) [1] Go = 1,15(641,5 + 2 * 143) = 1066,6kg
	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: Komentarz: otrzymana wartość naprężeń jest mniejsza od współczynnika kr. Naprężenia rozciągające osiowe: Komentarz: otrzymana wartość naprężeń jest mniejsza od współczynnika kr.

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

2

---