Państwowa WyŜsza Szkoła Zawodowa w Elblągu
Projekt zbiornika
ciśnieniowego
Wykonał:
Prowadzący:
Państwowa WyŜsza Szkoła Zawodowa w Elblągu
Projekt zbiornika
ciśnieniowego
Wykonał:
Prowadzący:
2
SPIS TREŚCI
I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA ................................................................................................... 4
1. Symbolika. .............................................................................................................................. 4
2. Wstęp do projektu. .................................................................................................................. 6
3. ZałoŜenia projektowe ............................................................................................................. 6
II. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA ................................................................................................ 7
I. Klasa zbiornika ....................................................................................................................... 7
II. Wymiary zbiornika ................................................................................................................. 7
1. Średnica króćców ........................................................................................................................................... 7
2. Średnica włazu ............................................................................................................................................... 7
III. Grubość ścianki płaszcza (króćca) ....................................................................................... 7
1. Grubość obliczeniowa .................................................................................................................................... 7
2. Grubość ścianki wymagana ............................................................................................................................ 8
3. Grubość nominalna wyrobu hutniczego ......................................................................................................... 8
4. Rzeczywista nominalna grubość ścianki ........................................................................................................ 9
IV. Wymiary dna ......................................................................................................................... 9
1. Obliczeniowa grubość części wypukłej dna ................................................................................................... 9
2. Grubość nominalna......................................................................................................................................... 9
3. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna ............................................................................................. 10
4. Sprawdzam wymiary profilu dna ................................................................................................................. 10
V. Wymiary arkuszy blach ........................................................................................................ 10
1. Objętość części walcowej ............................................................................................................................. 10
2. Długość walcowej części dna ....................................................................................................................... 11
3. Szerokość arkusza blachy dla walczaka ....................................................................................................... 11
4. Długość arkusza blachy dla walczaka .......................................................................................................... 11
5. Wycięcie arkusza blachy .............................................................................................................................. 11
VI. Maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika .............................................. 11
VII. Dobieram właz .................................................................................................................. 11
VIII. Średnica otworu w płaszczu niewymagająca wzmocnienia ............................................. 12
IX. Wzmocnienie ścianek elementów walcowych osłabionych otworami ................................ 13
X. Dobór parametrów króćców ................................................................................................ 13
XI. Dobór innych parametrów króćców ................................................................................... 13
2. Wymiary uszczelek ...................................................................................................................................... 14
3. Spawanie rury króćca z płaszczem ............................................................................................................... 14
XII. Obliczanie połączeń kołnierzowo – śrubowych ................................................................ 14
1. Obliczanie sił naciągu śrub. .......................................................................................................................... 14
2. Średnica rdzenia śruby. ................................................................................................................................ 15
3. Obliczanie kołnierzy..................................................................................................................................... 16
3
XIII. Podpory (łapy zbiornika). ................................................................................................ 16
XIV. Uchwyty ............................................................................................................................ 17
XV. Zawór bezpieczeństwa. ...................................................................................................... 17
XVI. Osprzęt zbiornika (p. 3.8) ................................................................................................ 18
XVII. Śruby i nakrętki w połączeniach kołnierzowych ............................................................. 19
XVIII. Wartości napręŜeń w powłoce zbiornika ....................................................................... 19
III. WYKAZ TABLIC ........................................................................................................... 20
IV. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. 26
4
I. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
1. Symbolika.
v [m
3
] – pojemność zbiornika
v
walc
[m
3
] – objętość walcowej części
v
dn
[m
3
] – objętość elipsoidalnej części dna
p
o
[MPa] – ciśnienie obliczeniowe
t
0
[°C] – temperatura otoczenia
τ [lat] – długotrwałość zbiornika
D
w
[mm] – średnica wewnętrzna zbiornika
D
z
[mm] – średnica zewnętrzna zbiornika
L
w
[mm] – długość wewnętrzna zbiornika
L
walc
[mm] – długość walcowej części dna
L [mm] – długość arkusza blachy dla walczaka
B [mm] – szerokość arkusza blachy dla walczaka
H
c
[mm] – długość walcowej części dna
d
w
[mm] – średnica króćców
d
otw max
[mm] – maksymalna średnica otworu w części walcowej zbiornika
d [mm] – średnica otworu w płaszczu nie wymagająca wzmocnienia
Z
rz
– rzeczywisty współczynnik wytrzymałościowy elementu osłabionego otworem
υ [m/s] – prędkość czynnika na wlocie/wylocie
t [min] – czas napełniania/opróŜniania zbiornika
D
Wł
[mm] – średnica włazu
g
o
[mm] – grubość obliczeniowa ścianki płaszcza/króćca/części wypukłej dna
k [MPa] – napręŜenia dopuszczalne
Re
(to)
[MPa] – najmniejsza gwarantowana granica plastyczności przy temperaturze
obliczeniowej t
o
X – współczynnik bezpieczeństwa
Z – obliczeniowy współczynnik wytrzymałościowy
g [mm] – grubość wymagana
C
1
- naddatek grubości ścianki równy odchyłce minusowej dla grubości wyrobu
hutniczego wg norm
5
C
2
– naddatek grubości ścianki na ścienienie się pod wpływem działań mechanicznych
i chemicznych
C
3
– naddatek grubości ze względu na występowanie w niej dodatkowych napręŜeń,
nie zaleŜnych od ciśnienia
g
n
[mm] – grubość nominalna wyrobu hutniczego
g
rz
[mm] – rzeczywista najmniejsza grubość ścianki
y
w
– współczynnik wytrzymałościowy
PZ – właz z kołnierzem płaskim z przylgą zgrubną
S
wzm
[mm
2
] – pole powierzchni przekroju materiału wzmacniającego
S
str
[mm
2
] – pole powierzchni materiału straconego
d
kr
w
[mm] – średnica wewnętrzna włazu
d
kr
[mm] – średnica rury dla króćca
g
kr
[mm] – grubość ścianki rury króćca
l
kr
[mm] – długość króćca
F
r
[N] – wartość siły ruchowego naciągu śrub
P [N] – napór czynnika roboczego na połączenie kołnierzowe
D
u
[mm] – średnia średnica uszczelki
F [N] – siła nacisku na uszczelkę
u
cz
[mm] – czynna szerokość uszczelki
u [mm]- rzeczywista szerokość uszczelki
σ
r
[MPa] – napręŜenia ściskające w uszczelce wywołane siłą F
r
b – współczynnik zabezpieczający
F
m
[N] – wartość siły montaŜowego naciągu śrub
σ
m
[MPa] – napręŜenia ściskające w uszczelce wywołane siłą F
m
n – liczba śrub w połączeniu
M
zm
[Nmm] – wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na kołnierz przy
montaŜowym naciągu śrub
M
zr
[Nmm] – wypadkowy moment sił zewnętrznych działających na kołnierz przy
ruchowym naciągu śrub
W [mm
3
] – wskaźnik wytrzymałościowy szyjki kołnierza
Q – dopuszczalne obciąŜenie na uchwyt
G
o
– masa nie napełnionego zbiornika z osprzętem
W
wl
[kg/godz] – przepustowość na wlocie
ρ [kg/m
3
] – gęstość czynnika
W [kg/godz] – przepustowość zaworów bezpieczeństwa
6
2. Wstęp do projektu.
Przedmiotem projektu jest zbiornik ciśnieniowy na gaz. Czynnikiem, który będzie
przechowywany w zbiorniku będzie ARGON pod ciśnieniem p
o
= 0,35 MPa. W projekcie
wykorzystano ksiąŜkę Leonida Kurmaza „Podstawy konstrukcji maszyn. Projektowanie”,
w której przedstawiono tok obliczeń dla zbiorników ciśnieniowych, na podstawie którego
wykonano projekt.
ZałoŜeniem jest, Ŝe zbiornik będzie w połoŜeniu poziomym w pomieszczeniu. W projekcie
przyjęto temperaturę krytyczną w otoczeniu zbiornika 50°C. Otoczenie nie jest zbyt
agresywne dla zaprojektowanego urządzenia, poniewaŜ nie działają na nie niekorzystne
warunki atmosferyczne, środowisko kwaśne itp. Za okres eksploatacji zbiornika przyjęto 30
lat. Oznaczenia tablic w obliczeniach pochodzą z ksiąŜki L. Kurmaza.
3. ZałoŜenia projektowe
Kształt części zasadniczej: walcowy
Kształt dennicy: elipsoidalny
Kształt pokrywy: elipsoidalny
Ilość otworów: 5
PołoŜenie zbiornika: poziome
Rodzaj i sposób podparcia: na łapach wspornikowych
Substancja przechowywana: argon
Ciśnienie, pod którym będzie przechowywany gaz: p
o
= 0,35 MPa
Temperatura otoczenia: t
0
= 50°C
Średnica wewnętrzna: 1200 mm
Stosunek L/D: 2
Długość: 2400 mm
Klasa zbiornika: A
Materiał: stal St3S
Technika wytwarzania: spawanie.
7
II. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
DANE
OBLICZENIA
WYNIK
t
0
= 50°C
p
o
= 0,35 MPa
I. Klasa zbiornika
Odczytuję z tab. 3.3.2 dla
C
t
C
°
≤
≤
°
−
200
40
0
oraz
MPa
p
MPa
o
0
,
2
07
,
0
≤
≤
- klasa „A”
Klasa
zbiornika - A
D
w
= 1200mm
L
w
= 2400mm
υ = 10m/s (dla
powietrza)
t = 15min
v = 2,5m
3
II. Wymiary zbiornika
1. Średnica króćców
3
3
3
10
00035
,
0
10
15
60
10
5
,
2
4
10
60
4
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
π
ϑ
π
t
v
d
w
mm
d
w
18
=
2. Średnica włazu
mm
D
mm
dla
D
D
w
w
wl
1500
800
50
,
0
≤
≤
−
⋅
=
mm
D
wl
600
=
mm
d
w
18
=
mm
D
wl
600
=
Dla stali St3S:
Rm
min
=380-470
MPa
Re
min
=240MPa
A
5min
=25%
X=1,65
p
o
= 0,35 MPa
t
0
= 50°C
D
w
= 1200mm
III. Grubość ścianki płaszcza (króćca)
1. Grubość obliczeniowa
a) dla płaszcza
Przyjmuję stal St3S (Maszynoznawstwo chemiczne, W. M.
Lewandowski tab. 11 s.63)
o
w
o
o
p
Z
k
D
p
g
−
⋅
⋅
⋅
=
α
3
,
2
X
k
t )
(
0
Re
=
Re
)
(Re,
Re
0
)
(
0
⋅
=
=
A
t
f
t
2
0
0
100
018
,
0
100
09
,
0
019
,
1
⋅
−
⋅
−
=
t
t
A
0045
,
0
045
,
0
019
,
1
100
50
018
,
0
100
50
09
,
0
019
,
1
2
−
−
=
⋅
−
⋅
−
=
A
8
9695
,
0
=
A
MPa
t
68
,
232
240
9695
,
0
Re
)
(
0
=
⋅
=
MPa
k
018
,
141
65
,
1
68
,
232
=
=
Przyjmuję Z
dop
= 0,8 oraz α = 1 dla β<=1,4
w
z
D
D
=
β
z tab. 3.3.7
mm
g
o
62
,
1
12
,
259
420
35
,
0
1
8
,
0
018
,
141
3
,
2
1200
35
,
0
=
=
−
⋅
⋅
⋅
=
b) dla króćca
12
,
259
210
35
,
0
1
8
,
0
018
,
141
3
,
2
600
35
,
0
3
,
2
=
−
⋅
⋅
⋅
=
−
⋅
⋅
⋅
=
o
wl
o
o
p
Z
k
D
p
g
α
mm
g
o
81
,
0
=
a)
mm
g
o
62
,
1
=
b)
mm
g
o
81
,
0
=
a)
mm
g
o
62
,
1
=
b)
mm
g
o
81
,
0
=
2. Grubość ścianki wymagana
3
2
C
C
g
g
o
+
+
=
mm
mm
s
C
3
30
1
,
0
2
=
⋅
=
⋅
=
τ
a) dla płaszcza
mm
g
62
,
4
0
3
62
,
1
=
+
+
=
b) dla króćca
mm
g
81
,
3
0
3
81
,
0
=
+
+
=
a)
mm
g
62
,
4
=
b)
mm
g
81
,
3
=
a)
mm
g
62
,
4
=
b)
mm
g
81
,
3
=
3. Grubość nominalna wyrobu hutniczego
1
C
g
g
n
+
≥
C
1
= 0,4 mm z tab. 3.3.8
a)
dla płaszcza
mm
g
n
02
,
5
4
,
0
62
,
4
=
+
≥
b)
dla króćca
mm
g
n
21
,
4
4
,
0
81
,
3
=
+
≥
a)
mm
g
n
02
,
5
=
b)
mm
g
n
21
,
4
=
9
C
1
= 0,4 mm
a)
mm
g
n
02
,
5
=
b)
mm
g
n
21
,
4
=
4. Rzeczywista nominalna grubość ścianki
1
C
g
g
n
rz
−
=
a)
dla płaszcza
mm
g
rz
62
,
4
4
,
0
02
,
5
=
−
=
przyjmuję 5 mm
b)
dla króćca
mm
g
rz
81
,
3
4
,
0
21
,
4
=
−
=
a)
mm
g
rz
62
,
4
=
b)
mm
g
rz
81
,
3
=
d = 18mm
X = 1,40
D
z
=1209,24mm
p
o
= 0,35 MPa
Re
(to)
=232,68M
Pa
IV. Wymiary dna
Z tab. 3.3.5:
H
w
= 300 mm
V
dn
= 0,226 m
3
H
c
= 40 mm – długość walcowej części dna
Masa dna 55 kg.
1. Obliczeniowa grubość części wypukłej dna
k
y
p
D
g
w
o
Z
o
⋅
⋅
⋅
=
4
Współczynnik wytrzymałościowy
)
;
(
ω
z
z
w
D
H
f
y
=
mm
D
H
z
z
6
,
217
24
,
1209
18
,
0
18
,
0
=
⋅
=
⋅
≥
24
,
0
62
,
4
24
,
1209
18
=
⋅
=
⋅
=
rz
z
g
D
d
ω
Z tab. 3.3.9
37
,
3
=
w
y
MPa
X
k
t
2
,
166
40
,
1
68
,
232
Re
)
(
0
=
=
=
mm
g
o
145
,
2
8
,
664
29
,
1426
2
,
166
4
37
,
3
35
,
0
24
,
1209
=
=
⋅
⋅
⋅
=
mm
g
o
145
,
2
=
mm
g
o
145
,
2
=
C
1
= 0,4 mm
C
2
= 3 mm
2. Grubość nominalna
3
2
1
C
C
C
g
g
o
n
+
+
+
≥
n
n
g
g
≥
=
+
+
+
≥
545
,
5
0
3
4
,
0
145
,
2
(grubość nominalna
płaszcza)
mm
g
n
545
,
5
=
10
mm
g
n
545
,
5
=
C
1
= 0,4 mm
3. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki dna
mm
C
g
g
n
rz
145
,
5
4
,
0
545
,
5
1
=
−
=
−
=
przyjmuję 5,1 mm
mm
g
rz
145
,
5
=
H
z
= 217,6 mm
mm
g
rz
145
,
5
=
D
z
=1209,24mm
4. Sprawdzam wymiary profilu dna
mm
D
H
z
z
6
,
217
24
,
1209
18
,
0
18
,
0
=
⋅
=
⋅
≥
R
w
≤
D
z
r
w
≥
0,1 D
z
= 0,1 · 1209,24 = 120,9 mm
(
)
(
)
(
)
−
+
−
−
−
+
−
−
⋅
−
+
−
=
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
rz
z
w
g
H
g
D
g
H
g
D
g
D
g
H
g
D
r
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
(
)
(
)
(
)
−
+
⋅
−
−
−
+
⋅
−
⋅
−
⋅
−
+
⋅
−
=
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
2
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
2
2
2
2
w
r
r
w
= 130,82 mm > 0,1 D
z
– warunek spełniony
(
)
rz
z
w
rz
z
rz
z
rz
z
w
g
H
r
g
D
g
H
g
D
R
−
⋅
−
−
−
+
−
=
2
2
2
2
2
(
)
145
,
5
6
,
217
82
,
130
2
145
,
5
24
,
1209
145
,
5
6
,
217
2
145
,
5
2
24
,
1209
2
2
−
⋅
−
−
−
+
⋅
−
=
w
R
R
w
= 1185,98 mm < D
z
– warunek spełniony
r
w
= 130,82
mm
≥
0,1 D
z
–
warunek
spełniony
R
w
= 1185,98
mm
≤
D
z
–
warunek
spełniony
V = 2,5 m
3
V. Wymiary arkuszy blach
Z tab. 3.3.5 objętość elipsoidalnej części dna wynosi:
V
dn
= 0,226 m
3
1. Objętość części walcowej
V
walc
= V – 2 V
dn
= 2,5 – 2 · 0,226 = 2,048 m
3
V
walc
= 2,048
m
3
11
V
walc
= 2,048 m
3
D
w
= 1200 mm
2. Długość walcowej części dna
(
)
(
)
mm
D
V
L
w
walc
walc
748
,
1811
4521600
10
192
,
8
1200
10
048
,
2
4
10
4
9
2
9
2
9
=
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
π
π
mm
L
walc
748
,
1811
=
mm
L
walc
748
,
1811
=
mm
L
walc
748
,
1811
=
H
c
= 40 mm
3. Szerokość arkusza blachy dla walczaka
mm
H
L
B
C
walc
748
,
1731
80
748
,
1811
2
=
−
=
⋅
−
=
B=1731,8 mm
D
z
=1209,24mm
D
w
= 1200 mm
4. Długość arkusza blachy dla walczaka
(
)
(
)
mm
D
D
L
w
x
5
,
3781
1
1200
24
,
1209
5
,
0
1
5
,
0
=
−
+
⋅
⋅
=
−
+
⋅
⋅
=
π
π
mm
L
5
,
3781
=
mm
L
5
,
3781
=
5. Wycięcie arkusza blachy
Wg tab. 3.3.11 arkusza o wymiarach L x B nie moŜna wyciąć
z jednego kawałka, przyjmuję więc 2 kawałki o wymiarach:
B
1
= 865,9 mm L = 3781,5 mm
B
2
= 865,9 mm
B
1
= 865,9mm
B
2
=865,9 mm
L=3781,5 mm
D
z
=1209,24mm
VI. Maksymalna średnica otworu w części walcowej
zbiornika
mm
D
d
z
otw
62
,
604
24
,
1209
5
,
0
5
,
0
max
=
⋅
=
=
mm
d
otw
62
,
604
max
=
mm
d
otw
62
,
604
max
=
VII. Dobieram właz
Wg BN – 83/2211-24.01
Typ włazu PZ – właz z kołnierzem płaskim z przylgą zgrubną.
Wymiary włazu rodzaju PZ z tab. 18.3.1 (Projektowanie
węzłów i części maszyn rozdział 18 – zbiorniki ciśnieniowe L.
O. Kurmaz):
D
nom
= 600 mm
p
om
= 1,0 MPa
Śruba M20 x 95, liczba – 20
Uszczelka:
d = 600 mm
D = 668 mm
Właz - PZ
12
Wymiary króćców włazu PZ:
Rura:
d
z
= 612 mm
g = 6 mm
l = 300 mm
Kołnierz:
D
z
= 730 mm
g
1
= 40 mm
D
0
= 690 mm
d
0
= 22 mm
D
1
= 660 mm
D
2
= 620 mm
D
3
= 647 mm
D
4
= 617 mm
D
7
= 648 mm
Wymiary pokrywy włazu PZ:
D
z
= 730 mm
g
1
= 30 mm
g
2
= 34 mm
D
0
= 690 mm
d
0
= 22 mm
D
1
= 660 mm
D
5
= 645 mm
D
6
= 619 mm
D
w
= 1200 mm
D
z
=1209,24mm
mm
g
rz
145
,
5
=
C
2
= 3 mm
p
o
= 0,35 MPa
MPa
k
018
,
141
=
α = 1
VIII. Średnica otworu w płaszczu niewymagająca
wzmocnienia
(
) (
)
3
2
1
1
,
8
rz
rz
w
Z
C
g
D
d
−
⋅
−
⋅
=
(
)
(
)
(
)
(
)
71
,
695
85
,
422
1
3
145
,
5
018
,
141
3
,
2
3
145
,
5
1200
35
,
0
3
,
2
2
2
=
−
⋅
⋅
+
+
⋅
=
−
⋅
⋅
+
+
⋅
=
α
C
g
k
C
g
D
p
Z
rz
rz
w
o
rz
607
,
0
=
rz
Z
(
) (
)
mm
d
31
,
81
038
,
10
1
,
8
607
,
0
1
3
145
,
5
1200
1
,
8
3
=
⋅
=
−
⋅
−
⋅
=
lub
d = 0,35 D
z
= 0,35 · 1209,24 = 423,23 mm
mm
d
31
,
81
=
13
lub
d = 200 mm
Przyjmuję najniŜszą z moŜliwych średnic.
d
w
kr
=600mm
g
kr
=3,81mm
g
wz
=1· g
kr
C
2
= 3mm
IX. Wzmocnienie ścianek elementów walcowych
osłabionych otworami
S
wzm
≥
S
str
(
)
"
'
5
4
3
2
1
2
sp
sp
wzm
S
S
S
S
S
S
S
S
+
+
+
+
+
+
⋅
=
(
)
o
kr
w
str
g
C
d
S
⋅
⋅
+
=
2
2
(
)
(
)
0
1
5
,
0
2
1
=
−
−
⋅
−
−
=
C
g
g
g
d
S
o
kr
kr
w
(
)
(
)
0
2
2
2
=
−
−
+
⋅
−
−
=
C
g
g
h
C
g
g
S
o
kr
o
kr
(
)
(
)
2
3
1127
81
,
3
1
81
,
3
600
5
,
0
1
5
,
0
mm
g
g
d
S
wz
kr
kr
w
=
⋅
−
−
⋅
=
−
−
=
2
3
1127mm
S
=
(
)
(
)
0
2
2
4
=
+
⋅
−
−
=
C
g
C
g
g
S
wz
kr
o
kr
2
2
5
43
,
11
3
81
,
3
mm
C
g
S
kr
=
⋅
=
⋅
=
2
5
43
,
11
mm
S
=
( )
2
2
"
'
52
,
14
mm
g
S
S
kr
sp
sp
=
=
+
(
)
2
9
,
2305
52
,
14
43
,
11
1127
2
mm
S
wzm
=
+
+
⋅
=
(
)
2
86
,
490
81
,
0
6
600
mm
S
str
=
⋅
+
=
S
wzm
≥
S
str
– warunek spełniony
2
3
1127mm
S
=
2
5
43
,
11
mm
S
=
2
9
,
2305 mm
S
wzm
=
2
86
,
490
mm
S
str
=
S
wzm
≥
S
str
–
warunek
spełniony
X. Dobór parametrów króćców
Wymiary z tab. 3.3.12:
Średnica rury dla króćca d
kr
= 21,3 mm
Grubość ścianki króćca g
kr
= 4 mm
Długość króćca l
kr
= 140 mm
d
kr
= 21,3 mm
g
kr
= 4 mm
l
kr
= 140 mm
XI. Dobór innych parametrów króćców
1. Rodzaj kołnierza
Przyjmuję kołnierz okrągły płaski (kryzowy) (PN – 87/H –
74731).
14
Z tab. 3.5.2:
Średnica nominalna 15 mm
Rura: d
z
= 21,3 mm
Kołnierz:
D
z
= 80 mm
D
w
= 22,5 mm
g
1
= 10 mm
D
o
= 55 mm
d
o
= 11 mm
D
1
= 40 mm
f = 2mm
Śruby 4 sztuki gwint M10
2. Wymiary uszczelek
Z tab. 3.3.13 dla średnicy nominalnej kołnierza DN = 15 mm
oraz dla ciśnienia nominalnego p
nom
= 0,63 MPa:
d = 22 mm
D = 44 mm
S = 2 mm
3. Spawanie rury króćca z płaszczem
Z tab. 3.3.15:
Przyspawanie rury do kołnierza płaskiego wg PN – 69/M –
69019
2 g = 8 mm
≤
g
1
dla g
1
≥
2 g => h = g = 4 mm
p
o
= 0,35 MPa
XII. Obliczanie połączeń kołnierzowo – śrubowych
1. Obliczanie sił naciągu śrub.
Wartość siły ruchowego naciągu śrub F
r
[N].
]
[N
F
b
P
F
r
⋅
+
=
4
2
o
u
p
D
P
⋅
⋅
=
π
- napór czynnika roboczego na połączenie
kołnierzowe
D
u
= 0,5 (D + d) – średnia średnica uszczelki
D
u
= 0,5 (44 + 22) = 33 mm
15
r
cz
u
u
D
F
σ
π
⋅
⋅
⋅
=
- siła nacisku na uszczelkę
u
cz
= u = 11 mm dla u
≤
12 mm
u = 0,5 (D - d)
σ
r
= 5,0 p
o
= 1, 75 MPa z tab. 3.3.19
b – dla temperatury 50 °C z interpolacji - 1,225 z tab. 3.3.18
N
F
7
,
1994
75
,
1
11
33
=
⋅
⋅
⋅
=
π
N
P
2
,
299
4
81
,
1196
4
35
,
0
33
2
=
=
⋅
⋅
=
π
N
F
r
7
,
2742
7
,
1994
225
,
1
2
,
299
=
⋅
+
=
Wartość siły montaŜowego naciągu śrub F
m
[N].
m
cz
u
m
u
D
F
σ
π
⋅
⋅
⋅
=
1
σ
m
– napręŜenia ściskające w uszczelce z tab. 3.3.19 - 21MPa
N
F
m
2
,
23936
21
11
33
1
=
⋅
⋅
⋅
=
π
r
m
F
C
F
⋅
=
2
C – współczynnik uwzględniający naciąg montaŜowy śrub na
uszczelkę = 1,2 dla D
u
≤
500 mm
N
F
m
24
,
3291
7
,
2742
2
,
1
2
=
⋅
=
Przyjmuję siłę
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
n = 4
X
1
= 1,1
X
2
= 1,5
2. Średnica rdzenia śruby.
)
(
13
,
1
1
k
n
F
d
m
ś
m
⋅
⋅
⋅
=
ψ
)
(
13
,
1
2
k
n
F
d
r
ś
r
⋅
⋅
⋅
=
ψ
Dla zgrubnego ( C ) wykonania śrub i nakrętek ψ = 0,50
MPa
X
k
6
,
213
1
,
1
235
Re
1
1
=
=
=
MPa
X
k
to
12
,
155
5
,
1
68
,
232
Re
2
)
(
2
=
=
=
mm
d
ś
m
45
,
8
56
13
,
1
)
6
,
213
4
5
,
0
(
2
,
23936
13
,
1
=
=
⋅
⋅
⋅
=
16
mm
d
ś
r
36
,
3
84
,
8
13
,
1
)
12
,
155
4
5
,
0
(
7
,
2742
13
,
1
=
=
⋅
⋅
⋅
=
Wewnętrzna średnica gwintu metrycznego d
3
≥
8,45 mm
d
3
≥
8,45 mm
D
z
= 80 mm
g
1
= 10 mm
D
o
= 55 mm
d
o
= 11 mm
D
w
= 22,5 mm
g = 4 mm
N
F
m
2
,
23936
1
=
N
F
r
7
,
2742
=
3. Obliczanie kołnierzy.
Kołnierz kryzowy.
Wartość napręŜeń zastępczych w kryzie.
Dla montaŜowego naciągu śrub
MPa
k
g
km
,
≤
σ
Dla ruchowego naciągu śrub
MPa
k
g
kr
,
≤
σ
(
)
(
)
(
)
(
)
100
22
80
8
5
,
22
55
2
,
23936
2
2
2
2
2
1
0
0
−
−
−
⋅
=
⋅
⋅
−
⋅
−
−
⋅
=
π
π
σ
g
d
D
g
D
D
F
z
w
m
km
MPa
km
4
,
64
=
σ
(
)
(
)
(
)
(
)
100
22
80
8
5
,
22
55
7
,
2742
2
2
2
2
2
1
0
0
−
−
−
⋅
=
⋅
⋅
−
⋅
−
−
⋅
=
π
π
σ
g
d
D
g
D
D
F
z
w
r
kr
MPa
kr
38
,
7
=
σ
MPa
R
k
e
g
80
3
240
3
=
=
=
Warunek został spełniony.
g
km
k
≤
σ
g
kr
k
≤
σ
XIII. Podpory (łapy zbiornika).
Na podstawie punktu 3.6.1 wg BN – 64/2212-04
Podpory zbiornika poziomego, odmiana A.
D
w
= 1200 mm
a = 1080 mm
b = 200 mm
m = 1050 mm
n = 360 mm
h = 440 mm
h
1
= 120 mm
śebro nie występuje
g = 8 mm
e
1
= 950 mm
e
2
= 140 mm
d
0
= 18 mm
Podpory
odmiany A
17
XIV. Uchwyty
Obliczenie cięŜaru zbiornika:
]
[kg
G
G
G
czynnika
o
+
=
]
)[
2
(
15
,
1
kg
G
G
G
dna
plaszcza
o
+
⋅
=
kg
G
o
2
,
239
208
15
,
1
)
69
2
70
(
15
,
1
=
⋅
=
⋅
+
⋅
=
Gęstość argonu na m
3
wynosi 1,784 kg.
kg
G
6
,
243
46
,
4
2
,
239
784
,
1
5
,
2
2
,
239
=
+
=
⋅
+
=
Q = G · g = 243,6 · 9,81 = 2389,7 N = 2,3897 kN
Na podstawie punktu 3.7 wg PN – M – 71071:1995
Przyjmuję uchwyt odmiany A – zaokrąglony (2 sztuki)
Z tab. 3.7.1 dobieram wymiary uchwytów:
Wielkość uchwytu 0
b = 80 mm
d = 25 mm
h = 40 mm
s = 6 mm
t = 20 mm
s
1min
= 4 mm
a
min
= 3 mm
Dla 2 uchwytów z tab. 3.7.2 dobieram obciąŜenie
dopuszczalne:
β = 30 - 45° => dopuszczalne obciąŜenie 7,0 kN.
G = 243,6 kg
Uchwyt
odmiany A
υ = 10m/s
d
kr
= 21,3 mm
XV. Zawór bezpieczeństwa.
Przepustowość na wlocie do zbiornika.
( )
]
[
4
10
6
,
3
2
3
godz
kg
d
W
kr
wl
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
π
ϑ
ρ
ρ – gęstość czynnika – 1,03 kg/m
3
υ – prędkość czynnika na wlocie – 10 m/s
( )
godz
kg
W
wl
06
,
132
4
3
,
21
10
03
,
1
10
6
,
3
2
3
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
π
godz
kg
W
wl
06
,
132
=
Przepustowość zaworów bezpieczeństwa
godz
kg
W
wl
06
,
132
=
18
(
)
1
1
max
1
10
59
,
1
V
p
F
W
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
ψ
α
α – dla zaworów rodzaju Si570l = 0,50
ψ
max
= 0,484 (dla powietrza)
2
.
8
.
3
.
4
0
2
0
p
z
d
d
F
=>
⋅
=
π
2
2
201
4
16
mm
F
=
⋅
=
π
p
1
= 1,1 p
0
= 0,385 MPa
V
1
= 0,97 m
3
/kg
ρ
1
= ρ = 1,03 kg/m
3
(
)
godz
kg
W
35
,
292
97
,
0
1
385
,
0
10
201
484
,
0
50
,
0
59
,
1
=
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
Z tab. 3.8.2.1 dobieram wymiary zaworu bezpieczeństwa
Si570l:
d
0
= 16 mm
d
1
x d
2
= 20 x 32 mm
D
1
= 105 mm
D
2
= 140 mm
S
1
= 85 mm
S
2
= 95 mm
H = 345 mm
godz
kg
W
35
,
292
=
Zawór
bezpieczeństw
a Si570l 20 x
32/ 0,385
XVI. Osprzęt zbiornika (p. 3.8)
1.
Ciśnieniomierz rodzaju M (manometr) o wymiarze D =
100 mm, odmiany R (z króćcem promieniowym), o
klasie dokładności dla manometrów 4, o zakresie
wskazań 0 - 1,6 MPa.
Ciśnieniomierz M 100 R 4/0 – 1,6 PN – 88/M – 42304
2.
Uszczelka rodzaju P (płaska) dla największego
ciśnienia roboczego 1,6 MPa i o średnicy D = 17 mm.
Uszczelka płaska P – 1,6 – 17 PN – 74/M – 42302
3.
Łącznik gwintowany typu A, wielkości 3 (M20 x 1,5).
Łącznik A/3 PN – 82/M – 42306
4.
Rurka syfonowa typu UB, odmiany 2, o średnicy
19
zewnętrznej 20 mm, grubości ścianki 4 mm, ze stali
R35.
Rurka syfonowa UB 2 – 20 x 4 R35 PN – 83/M – 42308
XVII. Śruby i nakrętki w połączeniach kołnierzowych
Śruby w połączeniach kołnierzowych:
wg PN – 85/M-82101 (PN – 85/M-82105).
Nakrętki w połączeniach kołnierzowych:
wg PN – 86/M - 82144
k
r
= 141,018
MPa
D =1209,24 mm
p = 0,35 MPa
g = 5 mm
XVIII. Wartości napręŜeń w powłoce zbiornika
NapręŜenia promieniowe:
r
r
k
F
P
≤
=
σ
, gdzie:
L
D
p
P
⋅
⋅
=
L
g
F
⋅
⋅
=
2
r
r
k
g
D
p
≤
=
⋅
=
⋅
⋅
=
32
,
42
10
24
,
1209
35
,
0
2
σ
NapręŜenia promieniowe są mniejsze niŜ napręŜenia
dopuszczalne 42,32 MPa << 141,018 MPa.
NapręŜenia osiowe:
r
l
k
F
P
≤
=
σ
, gdzie:
4
2
D
p
P
⋅
⋅
=
π
g
D
F
⋅
⋅
=
π
r
l
k
MPa
g
D
p
≤
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
16
,
21
5
4
24
,
1209
35
,
0
4
σ
NapręŜenia osiowe są mniejsze niŜ napręŜenia dopuszczalne
21,16 MPa << 141,018 MPa.
σ
r
< k
r
σ
l
< k
r
20
III. WYKAZ TABLIC
21
22
23
24
25
26
IV. BIBLIOGRAFIA
1.
L. Kurmaz „Projektowanie części maszyn”.
2.
L. O. Kurmaz „Projektowanie węzłów i części maszyn”.
3.
M. Lewandowska „Maszynoznawstwo chemiczne”.
4.
T. Wilczewski „Pomoce projektowe z podstaw maszynoznawstwa chemicznego”.
5.
M. E. i T. Niezgodzińscy „Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe”.
6.
Urząd Dozoru Technicznego – przepisy dozoru technicznego.