Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

w Kaliszu

ZBIORNIK ĆIŚNIENIOWY DO MAGAZYNOWANIA GAZU

Instytut Politechniczny

Inżynieria Ochrony Środowiska

II semestr

2004/2005

Grupa

ZBIORNIK CIŚNIENIOWY DO MAGAZYNOWANIA GAZU

ZAŁOŻENIA DO PROJEKTU:

1. Temperatura magazynowanego gazu nie większa niż t=
C.

2. Materiał konstrukcyjny: stal zwykłej jakości.

3. Dno spawane z częścią walcową, pokrywa połączona kołnierzem.

4. Zbiornik zaopatrzony jest w trzy króćce:

• wlotowy i wylotowy o średnicach 0,1 D

• króciec do zaworu bezpieczeństwa średnicy d_z=38 mm

DANE DO PROJEKTU:

1. Ciśnienie gazu 0,4 Mpa

2. Objętość nominalna 4,5 m³

3. Materiał zbiornika St4S

4. Kształt dna elipsoidalne

5. Kształt pokrywy elipsoidalna

6. Położenie zbiornika pionowy zawieszony

7. Kołnierze spawane z szyjką

8. Złącze doczołowe z jednostronna spoiną

1. Obliczanie średnicy nominalnej zbiornika wg normy BN-75/2201-01
Dane:	Obliczenia: Przyjęto dla Dn 600 mm: Dw=1400 mm		Wynik: Dw=1400 mm
2. Dobór dna elipsoidalnego wg normy PN-75/M-35412
Dane: V=0,359 m^3 Dw=1400 mm hc=40 mm g=5 mm	Obliczenia: a) objętości: b) wysokości: hd=hw+hc+g [mm] hd=350+40+5 hd=395 mm		Wynik: Vd=0,4205 m^3 hd=395 mm
3. Dobór pokrywy elipsoidalnej o małej wg normy PN-75/M-35412
Dane: V=0,359 m^3 Dw=1400 mm hc=40 mm g=5 mm	a) objętości: b) wysokości: hp=hw+hc+g [mm] hp=350+40+5 hp=395 mm		Wynik: Vp=0,4205 m^3 hp=395 mm
4. Dobór kołnierza dla ciśnienia p=0,4 MPa wg normyPN-67/H-74722
Dane: Dw=1400 mm hk=120 mm	Obliczenia: Vk=Π⋅r^2⋅hk [m^3] r= Dw Vk=3,14⋅(0,7)^2⋅0,12 Vk=0,1846 m^3		Wynik: Vk=0,1846 m^3
5. Obliczanie objętości części cylindrycznej
Dane: Vn=4,5 m^3 Vd=0,4205 m^3 Vp=0,4205 m^3 Vk=0,1846 m^3	Obliczenia: Vc=Vn-Vd-Vp-2Vk [m^3] Vc=4,5-0,4205-0,4205-2⋅0,1846 Vc=3,2898 m^3		Wyniki: Vc=3,2898 m^3
6. Obliczanie wysokości części cylindrycznej
Dane: Dw=1400 mm Vc=3,2898 m^3 Π=3,14	Obliczenia:		Wynik: hc=2,2 m
7. Obliczanie rzeczywistej objętości części cylindrycznej dla hc=2,2 m
Dane: Dw=1400 mm hc=2,2 m Π=3,14	Obliczenia:		Wynik: Vc=3,3849 m^3
8. Obliczanie rzeczywistej objętości zbiornika
Dane: Vc=3,3849 m^3 Vd=0,4205 m^3 Vp=0,4205 m^3 Vk=0,1846 m^3	Obliczenia: Vrz=Vc+Vd+Vp+2Vk [m^3] Vrz=3,3849+0,4205+0,4205+2⋅0,1846 Vrz=4,59 m^3 WARUNEK: Vrz= Vn ± 5% Warunek 4,59=4,5±0,225 został spełniony		Wynik: Vrz=4,59 m^3
9. Obliczenie całkowitej wysokości zbiornika
Dane: hc=2,2 m hd=0,395 m hp=0,395 m hk=0,12 m	Obliczenia: Hz=hc+hd+hp+2hk [m] Hz=2,2+0,395+0,395+2⋅0,12 Hz=3,23 m WARUNEK: Warunek: 1,5≤2,3≤2,5 został spełniony.		Wynik: Hz=3,23 m
10. Obliczanie nominalnej grubości ścianki części cylindrycznej
Dane: Dw=1400 mm p=0,4 MPa	Obliczenia: Re=275 MPa - dla stali St4S wg normy PN-88/H-84020 x=1,8 z=a1⋅zdop a1=0,8 zdop=0,8 z=0,8⋅0,8 z=0,64 g=go+c2+c3 [mm] c2=a2⋅τ [mm] a2=0,025 mm/rok τ=30 lat c2=0,025⋅30 c2=0,75 mm c3=1 mm g=2,49+0,75+1 g=4,24 mm gn≥g +c1 [mm] c1=0,5 mm - przyjęto dla zakresu g≤ 6 mm gn≥4,24+0,5 gn≥4,74 gn=5 mm wg normy BN-65/2202-02		Wynik: gn=5 mm
11. Obliczanie grubości ścianki pokrywy elipsoidalnej
Dane: P=0,4 MPa	Obliczenia: [mm] Dz=2⋅gn+Dw [mm] Dw=1400 mm gn=5 mm - na podstawie gn części cylindrycznej Dz=2⋅5+1400 Dz=1410 mm [MPa] Re=275 MPa - dla stali St4S wg normy PN-88/H-84020 x=1,55 Wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/W0-0/08 d=0,1⋅Dw [mm] d=0,1⋅1400 d=140 mm d=159 wg normy PN-74/H-74209 grz=4 mm - wg normy PN-69/M-35413 Hz=hw+g+hc [mm] Hz=350+5+40 Hz=395 mm yw=2,92 g=go+c2+c3 [mm] c2=a2⋅τ [mm] a2=0,025 mm/rok τ=30 lat c2=0,025⋅30 c2=0,75 mm c3=1 mm g=2,15+0,75+1,0 g=3,9 mm gn≥g +c1 [mm] c1=0,5 mm - przyjęto dla zakresu g≤ 6 mm gn≥3,9+0,5 gn≥4,3 mm Przyjęto gn=5 mm wg normy PN-69/M-35413		Wynik: gn=5 mm
12. Obliczanie grubości ścianki dna elipsoidalnego
Dane: P=0,4 MPa	Obliczenia: [mm] Dz=2⋅gn+Dw [mm] Dw=1400 mm gn=5 mm - na podstawie gn części cylindrycznej Dz=2⋅5+1400 Dz=1410 mm [MPa] Re=275 MPa - dla stali St4S wg normy PN-88/H-84020 x=1,55 Wyznaczanie współczynnika yw wg DT-UC-90/W0-0/08 d=0,1⋅Dw [mm] d=0,1⋅1400 d=140 mm d=159 wg normy PN-74/H-74209 grz=4 mm - wg normy PN-69/M-35413 Hz=hw+g+hc [mm] Hz=350+5+40 Hz=395 mm yw=2,92 g=go+c2+c3 [mm] c2=a2⋅τ [mm] a2=0,025 mm/rok τ=30 lat c2=0,025⋅30 c2=0,75 mm c3=1 mm g=2,15+0,75+1,0 g=3,9 mm gn≥g +c1 [mm] c1=0,5 mm - przyjęto dla zakresu g≤ 6 mm gn≥3,9+0,5 gn≥4,3 mm Przyjęto gn=5 mm wg normy PN-69/M-35413		Wynik: gn=5 mm
13. Obliczenia połączenia kołnierzowo-śrubowego dla części cylindrycznej
Dane: P=671616,6 N	Obliczenia: a) średnia średnica uszczelki: [mm] D1=1525 mm - wg normy PN-87/H74710/04 Dwk=Dw [mm] Dwk=1400 mm b) rzeczywista średnica uszczelki [mm] c) czynna szerokość uszczelki [mm] d) naprężenia ściskające w uszczelce kauczukowo-azbestowej MPa e) współczynnik naciągu montażowego śrub c=1,4 dla D>500 mm f) naprężenia ściskające w uszczelce [MPa] MPa g) napór płynu na połączenia [N] N h) nacisk na uszczelkę w celu wywołania w niej naprężenia S=Π⋅Du⋅Ucz⋅ςr [N] S=3,14⋅1462,5⋅27,4⋅2,56 S=322118,7≈322119 N i) współczynnik zabezpieczający b=1,1 j) naciąg ruchowy śrub Nr=P+b⋅S [N] Nr=671616,6+1,1⋅322119 Nr=1025947,5 N k)naciąg montażowy śrub Nm=Π⋅Du⋅ucz⋅ςm [N] Nm=3,14⋅1,4625⋅0,0274⋅40000000 Nm=5033106 N lub N'm=C⋅Nr [N] N'm=1,4⋅1025947,5 N'm=1436326,5 N Do dalszych obliczeń przyjmujemy większą wartość Nm=5033106 N l) powierzchnia czynna uszczelki [m^2] m^2 WARUNEK: [MPa] Warunek: 3,5 MPa ≤40 MPa został spełniony	Wynik: Du=1462,5mm u=62,5 mm ucz=27,4 mm MPa N S=322119 N Nr=1025947,5 N Nm=5033106 N m^2 ςcz=3,5 MPa
14. Obliczanie średnicy rdzenia śruby
Dane: Ψ=0,75 dla p<1 MPa i=36 x1=1,2 x2=1,65	Obliczenia: lub a) naprężenie dopuszczalne k [MPa] Re=275 MPa - dla stali St4S wg normy PN-88/H-84020 b) średnica rdzenia śruby lub Przyjmuję średnią średnice śruby m. Przyjmuję śrubę M39 wg normy PN-87/H74710/04 dla Dw=1400 mm	Wynik: k1=229,2 MPa k2=166,7MPa m
15. Dobór króćców z kołnierzem płaskim
Dane: wg normy PN-87/H-74731: dz=159 mm Dz=265 mm Dw=161 mm g=20 mm d0=18 mm D1=202 mm f=3 mm m=4,37 kg i=8xM16 z=0,64 p=0,4 MPa kr=152,7 MPa dz=38 mm Dz=120 mm Dw=39 mm g=14 mm D0=90mm D1=70 mm f=2 mm m=0,94kg i=4xM12 z=0,64 p=0,4 MPa kr=152,7 MPa	Obliczenia: a)króciec wlotowy i wylotowy [mm] mm g=g0+c1+c2+c3 gn=0,28+0,5+0,75+1 gn=2,53 mm Przyjmuję g=4 mm m=15,4 kg długość króćca wg normy BN-63/2210-02 l=100 mm=0,1 m b) króciec bezpieczeństwa [mm] mm g=g0+c1+c2+c3 gn=0,08+0,5+0,75+1 gn=2,33 mm Przyjmuję g=2,6 mm m=2,29kg długość króćca wg normy BN-63/2210-02 l=80 mm	Wynik: gn=2,53 mm gn=2,33 mm
16. Obliczanie ciężaru całkowitego zbiornika
Dane: mc=376,8 kg mp=92 kg md=92 kg mk=482 kg ms=65,16 kg mkwlot=5,91 kg mkwyl=5,91 kg mkb=1,1232 kg mp=4,753 kg mp=3,0816 kg mn=17964 kg	Obliczenia: a) masa części cylindrycznej mc=ρ⋅V V=hc⋅l⋅gn [m^3] l=2Πr gdzie 2r=Dw V=hc⋅g⋅Π⋅D V=2,2⋅0,005⋅3,14⋅1,4 V=0,048 m^3 mc=7850kg/m^3⋅0,048 m^3=376,8 kg b) masa pokryw i dna masa pokrywy dla g=5 mm, hc=40 mm i Dw=1400 mm mp=92 kg- wg normy PN-75/M-35412 md=92 kg- wg normy PN-75/M-35412 c)masa kołnierza mk=2⋅241 kg=482 kg-wg normyPN-67/H-74722 d) masa śrub mśr= mśr=65,16 kg e) masa nakrętek mn= mn=17,964 kg f) masa podkładek mp= mp=4,752 kg mp= mp=3,0816 kg g) masa króćców wlotowego i wylotowego mk=4,37 kg- masa kołnierza m=15,4 kg-masa grubości ścianki rury 15,4kg-1m x-0,1m x=1,54 kg mkw=4,37+1,54 mkw=5,91kg h) masa króćca bezpieczeństwa m=2,29 kg-masa ścianki rury 2,29 kg-1 m x-0,08 m x=0,1832 kg mk=0,94 kg mkb=x+mk mkb=0,1832+0,94 mkb=1,1232 kg i) masa całkowita zbiornika Mc=Σm Mc= mc +mp+ md+ mk +ms+ mkwlot+ mkwyl+ mp+ mp+ +mn Mc≈1146,7 kg	Wynik: mc=376,8 kg mp=92 kg md=92 kg mk=482 mśr=65,16 kg mn=17,964 kg mp=4,752 kg mkw=5,91kg mkb=1,1232 kg Mc≈1146,7 kg
17. Masa wody
Dane: ρ=1g/cm^3 Vn=4,5 m^3= =4500000cm^3	mw=ρ⋅ Vn [cm^3] mw=1⋅4500000=4500000 cm^3	mw=4500000 cm^3
18. Masa maksymalna zbiornika
Dane: Mc=1146,7 kg mw=4500kg	Obliczenia: Mmax=Mc+mw [kg] Mmax=1146,7+4500 Mmax=5646,7 kg	Wynik: Mmax=5646,7 kg
19.Dobór podpór wg normy BN-64/2212-02
Dane:	Obliczenia: a) dobór łap do zawieszenia gc=10 mm g1=5 mm gw=5 mm W=180 mm b) płyta podstawowa W=180 mm l=185 mm k=177 mm g=14 mm c=18 mm c) żebro z=110 mm p=170 mm h=270 mm g1=14 mm c1=25 mm d) blacha wzmacniająca a=220 mm b=360 mm c=22 mm

6

---