toplotni aparati

Školsk a godina :

Univerzitet u Tuzli 2013/2014

Mašinski Fakultet getsko Mašinstvo Ener getsko Predmet : Toplotni Aparati I UreĊaji

Projektni zadatak Toplotni Aparati I Uređaji

Ime i prezime : Edis Lapandić I334/10

Pregledao : Mr.Sc.Delić ,v.a. ,v.a.

ZADATAK Za potrebe tehnološke industrije potrebno je uraditi mašinski projekat posude pod pritiskom prikazane na slici u prilogu.

Podaci za rezervoar su oznaĉeni u tabeli prema zahtjevima investitora. Koeficijente prilikom proraĉuna uzimati u skladu sa literaturnim preporukama, prilikom odabira koeficijenta navesti korištenu literaturu i uslove odabira. Rad treba da sadrži:

        

proraĉun debljine omotaĉa, omotaĉa, proraĉun debljine danceta, proraĉun vijĉanih veza, proraĉun zavarenih spojeva, spojeva, proraĉun svih nestandardnih nestandardnih dijelova posude, posude, idejno rješenje postolja rezervoara, specifikacije materijala sa orijentacionim cijenama,

sklopni crtež rezervoara sa detaljima veza i karakteristiĉnih dijelova, popis korištenih propisa propisa pri izradi projekta projekta

PRILOG: Idejna skica i potrebne dimenzije.

1

1. PODACI O POSUDI

1.1 TEHNIČKI PODACI Naziv radnog prostora:

Najveći dozvoljeni radni pritisak:

[bar]

Radni medij: Karakteristike radnog medija: Zapremina:

[m3]

Tijelo posude 5 Nafta Zapaljiv 50

1.2 KORIŠTENI PROPISI – STANDARDI Pravilnik o tehniĉkim normama za stabilne posude pod pritiskom, institut za standardizaciju Bosne i Hercegovine. Standard: BAS CEN/TR 13445-9:2012

2. TEHNIČKI OPIS, NAMJENA I POLAZNI PODACI 2.1 TEHNIČKI OPIS I NAMJENA Vertikalni ĉeliĉni rezervoar služi za uskladištenje većih koliĉina nafte i njenih derivata a mogu da se primjenjuju i za skladištenje drugih neagresivnih teĉnosti. Tehniĉke karakteristike: Rezervoar je cilindriĉnog oblika sa dva torisferiĉna dna. Zapremina i glavne dimenzije rezervoara date su u tabeli.

Rezervoar izraĊujemo od ĉeliĉnog lima zavarivanjem. Snabdjeven je ulazom u rezervoar (revizionim otvorom) i prikljuĉkom za grijalicu. Broj prikljuĉaka za grijalicu (jedan ili dva) zavisi od narudžbe. Prikljuĉci rezervoara smješteni su na poklopcu revizionog otvora a na zahtjev kupca mogu biti smješteni i na poklopcu prikljuĉka za grijalicu. Penjalica, ograda i druga oprema neophodna u eksploataciji ugovaraju se posebno. Rezervoar je

sa spoljašnje strane zaštićen osnovnim premazom a unutrašnja zaštita se radi na zahtjev kupca. Svaki rezervoar je ispitan u pogledu nepropustljivosti vodom.

Rezervoari su snabdjeveni sljedećom armaturom: 

odzraĉni ventil



revizioni otvor



ulazna grana



izlazna grana Ispitani su prema važećim propisima za posude pod pritiskom, karakteristike i osnovne dimenzije date su u tabeli. 2

3. ODREĐIVANJE KLASE POSUDE Prema: BAS EN 13445-1/A1:2008 R/B 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Faktor Pritisak [bar] 3 Zapremina [m ]

Iznos/opis 5 50 250 -10÷125 zapaljiva bez rizika bez rizika bez rizika bez lokacijskog faktora

Akumulirana energija [bar∙m 3] Temperatura [°C] Djelovanje radne materije na okolinu Rizik na ljude Ekonomski rizik

Ekološki rizik Lokacijski faktor

Broj bodova 2 2 3 0 2 0 0 1 0

Ukupan broj bodova

9

KLASA POSUDE

III

Na temelju konaĉnog broja bodova, odreĊuje se zahtijevana klasa posude. U pravilu, bolja klasa posude daje veću vjerovatnost pouzdanog rada ali zahtijeva i veće troškove. U nepovoljnim okolnostima u odnosu na ljude i imovinu, posude se biraju za jedan ili više stepeni iznad dobijene klase.

3

4. KONTROLNI PRORAĈUN ĈVRSTOĆE I S TABILNOSTI POSUDE

4.1 PREGLED I ANALIZA OPTEREĆENJA Pregled i analiza opterećenja uzetih za proraĉun ĉvrstoće i stabilnosti posude prema ĉlanu 6 ÷ 9 Pravilnika o tehniĉkom normama za posude pod pritiskom dati su u sledećoj tabeli: R/B Opis opterećenja Obrazloženje 1. Mirna opterećenja stvorena unutarnjim Izvršen kontrolni proraĉun prema: odnosno vanjskim pritiskom BAS CR 13445-7:2007; standardi BAS EN 10207:2007 2. Dinamiĉka I udrna opterećenja, Posuda ima miran režim rada I nema dinamiĉkih 3. 4.

ukljuĉivo I nagle promjene pritiska I udarnih opterećenja Opterećenja izazvana statiĉkim Statiĉki pritisak radne materije uzet je u obzir pri pritiskom radne materije odreĊivanju proraĉunskog pritiska Opterećenja izazvana vlastitiom Vlastita masa je mala a uzeta je u obzir gdje je to masom posude I masom odnosno ispitne materije

5.

Opterećenja

radne, potrebno

izazvana

prikljuĉnim Prikljuĉni cjevovodi se oslanjaju na vlastite cjevovodima, random opremom, oslonce I ovješenja, tako da vlastitom masom I izolacijom, zaštitnim oblogama protiv toplinskim diletacijama ne opterećuju posudu I drugi elementi navedeni u taĉki 5. Ne opterećuju korozije i erozije I drugim posudama posudu.

6.

Opterećenja izazvana vjetrom

Posuda nije izložena djelovanju vjetra dovoljne jaĉine da bi izazvao dodatna opterećenja na posudu

7.

Opterećenja izazvana seizmiĉkim Seizmiĉki potresi neće izazvati potresima opterećenja i nestabilnosz posude

8.

Naprezanja izazvana temperaturnim Vrsta i parametri radnog medija ne izazivaju poljima u materijalu pojavu promljenjivih toplotnih polja Lokalna naprezanja na mjestima

9.

prikljuĉenja, odnosno oslanjanja: -unutarnjih dijelova, npr. Snopova cijevi Nema znaĉajnijih lokalnih naprezanja -opreme, npr. Motora,kompresora,pogona -Postolja i dijelova za priĉvršĉivanje

i nošenje itd 10. Nestabilnost

oblika

u

sluĉaju Nema vanjskog pritiska

vanjskog pritiska 11.

Opterećenja

izazvana

vlastitim Posuda ima miran režim rad 4

dodatna

naprezanjima

Opterećenja izazvana vibracijama Nema dodatnih uredjaja koji izazivaju vibracije

12.

dodatnih uredjaja

4.2

KONTROLNI PRORAČUN ČVRSTOĆE

4.2.1

CILINDRIČNI OMOTAČ IZLOŽEN UNUTRAŠNJEM PRITISKU(PREMA BAS EN

13445-2:2010; BAS EN 13445-1:2010)

Izvedbeni podaci su: s1=9

[mm]

- debljina stjenke cilindra

Ds=2900

[mm]

- vanjski prečnik cilinra

Du=2881

[mm]

- unutrašnji prečnik cilinra

Č.0365

Materijal:

Proračunski poaci: p=5 p=1,3*5 +2

[bar]

- proračunski pritisak

P=8,5 bara 2

K=340

[N/mm ]

- proračunska čvrstoda pri t=20°C

S=1,5

- stepen sigurnosti za valjani i kovani čelik

v=0,8

- koeficijent valjanosti zavarenog spoja

c1=0,5

[mm]

- dodatak za dozvoljeno odstupanje dimenzija materijala

c2=1

[mm]

- dodatak zbog smanjenja debljine lima usljed korozije i habanja

Uslov primjene: Ds Du

 1,2 

2900 2882

 1,006245 1,2

Kontrolni proračun ebljine stjenke:

S=

Ds  p K

20 

S

p

 c1  c 2  s 

2900  8,5 20 

340 1,5

 0,5  1  s  8,28mm

 0,8  8,5

5

Cilinrični omotač izveen je ebljinom o 9 *mm+ što zaovoljava. 4.2.3

DANCE IZLOŽENO UNUTRAŠNJEM PRITISKU (PREMA BAS EN 13445-2:2010; BAS EN

13445-1:2010)

Izvedbeni podaci: se=9

[mm]

- debljina stjenke cilindra

Ds=2900

[mm]

- vanjski prečnik cilinra

R=2320

[mm]

- unutrašnji poluprečnik sfernog ijela anca (R=0,8 Ds)

r=446,6

[mm]

- unutrašnji poluprečnik trusnog ijela anca (r=0,154D s)

h=31,5

[mm]

- visina cilinričnog ijela anca (h≥3,5s e)

h1=733,75

[mm]

- visina sfernog dijela danca (h1=0,255 Ds -0,635se)

a=0

[mm]

- rastojanje vanjskih površina anca i priključka (a≥0,1 D s)

Č.0361

Materijal:

Proračunski

podaci: - proračunski pritisak

p=8,5

[bar]

K=340

[N/mm ]

2


S=1,5

- stepen sigurnosti za valjani i kovani čelik

v=0,8


c1=0,5

[mm]


c2=1

[mm]

- dodatak zbog smanjenja debljine lima usljed korozije i habanja

di=0

[mm]

- unutrašnji prečnik izreza na ancu

β=2

- koeficijent oblika danca

6

0,001 

s c  c1  c 2 Ds

 0,1 

9  1,5 2900

 0,0017  0,002586  0,1

Kontrolni proračun ebljine anceta:

S=

Ds  p   2900  8.5  2  c1  c 2  s   1,5  s  8,296 mm 340 K 40   0,8   40  1,5 S

Usvajam debljinu danceta posude u vrijednosti od 9 [mm]

4.3 PRORAČUN VIJČANIH VEZA 4.3.1 REVIZIONI OTVOR dk=21,37 mm  ds=22 mm 

Proraĉunski podaci: [bar] - proraĉunski pritisak [N/mm ] - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C [mm] - unutarnji promjer prirubnice [mm] -srednji promjer zaptivaĉa [mm] -korisna širina zaptivaĉa [mm] - koeficijent zaptivaĉa za stanje pri radu (k1=1,1 bD ) [mm] - konstruktivni dodatak - koeficijent - pomoćna vrijednost - broj vijaka

p=8,5 K=340 d1=600 dD=820 bD=100 K1=23,1 C5=3 SD=1,2 Z=1,5 n=12 FSB=FRB+FFB+FDB

FRB=

pd

2



40

40

p    dD  d1 2

FFB=

8,5  3,14  600

40

2

 240210 N

FSB=509326,33  N 

2

 208448 ,9N

dk=z

mm  FDB=

p 10

   dD  S D  k1  60667,4N 7

F SB K  n

 c5 =21,25

Izvedeni preĉnik jezgra navoja vijka dk=21,37 mm  zadovoljava (Vijak M22)

4.3.2 PRIKLJUČAK ZA GRIJAČ I

dk=21,37 mm  ds=22 mm 

Proraĉunski podaci: p=8,5 K=340

[bar] [N/mm ]

d1=600 dD=820 bD=100 K1=22,5 C5=3 SD=1,2 Z=1,5 n=12

[mm] [mm] [mm] [mm] [mm]

- proraĉunski pritisak - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C - unutarnji promjer prirubnice -srednji promjer zaptivaĉa -korisna širina zaptivaĉa - koeficijent zaptivaĉa za stanje pri radu (k1=1,1 bD ) - konstruktivni dodatak - koeficijent - pomoćna vrijednost - broj vijaka

Pošto je otvor za ulaz i izlaz fluida identiĉan, tj istih dimenzija, proraĉun je samo ponovljen FSB=FRB+FFB+FDB

FRB=

FFB=

FDB=

pd

2



8,5  3,14  600

40



40

p    dD  d1 2

40

p 10

2

2

 240210 N

FSB=509326,33  N 

  208448 ,9N

dk=z

   dD  S D  k1  60667,4N

Izvedeni preĉnik je dk=21,37 mm zadovoljava

8

F SB K  n

 c5 =21,25 mm 

4.3.4 PRIKLJUČAK ZA GRIJAČ II dk=21,37 mm  ds=22 mm 

Proraĉunski podaci: p=8,5 K=340 d1=500 dD=720 bD=100 K1=22,5 C5=3 SD=1,2 Z=1,5 n=12

[bar] [N/mm ] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]

- proraĉunski pritisak - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C - unutarnji promjer prirubnice -srednji promjer zaptivaĉa -korisna širina zaptivaĉa - koeficijent zaptivaĉa za stanje pri radu (k1=1,1 bD ) - konstruktivni dodatak - koeficijent - pomoćna vrijednost - broj vijaka

Pošto je otvor za ulaz i izlaz fluida identiĉan, tj istih dimenzija, proraĉun je samo ponovljen FSB=FRB+FFB+FDB

FRB=

p    d 2 40

40

p    dD  d1 2

FFB=



8,5  3,14  500

40

2

 240210  N 

2

 208448 ,9N

dk=z

mm  FDB=

p 10

FSB=509326,33  N 

   dD  S D  k1  60667,4N

Izvedeni preĉnik je dk=21,37 mm zadovoljava

9

F SB K  n

 c5 =21,25

4.4 OKRUGLE PLOČE (BLINDE) IZLOŽENE UNUTARNJEM PRITISKU 4.4.1 OKRUGLE PLOČE (BLINDE) IZLOŽENE UNUTARNJEM PRITISKU( PREMA BAS EN 13445-2:2010; BAS EN 13445-1:2010)

Izvedbeni podaci:

[[]]

S= 45 Ds= 600

- debljina stijenke ploĉe blinde - vanjski promjer ploĉe blinde

Proraĉunski podaci:

d1=600 dD=820 bD=100

[bar] - proraĉunski pritisak [N/mm ] - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C [mm] - unutarnji promjer [mm] prirubnice [mm] -srednji promjer

K1=22,5

zaptivaĉa -korisna širina zaptivaĉa - koeficijent zaptivaĉa

p=8,5 K=340

[mm]



za stanje pri radu (k1=1,1 bD ) - konstruktivni dodatak - koeficijent - pomoćna vrijednost -koeficijent 0,875

n=12 S

- broj vijaka -stepen sigurnosti

C5=3

[mm]

SD=1,2 Z=1,5



Za proraĉun debljine stijenke ploĉe( blinde )vrijedi sljedeći izraz:

     []      10

Ploĉa (blinda) izvedena je sa debljinom stjenke s = 45 [mm] što zadovoljava

4.4.2 OKRUGLE PLOČE (BLINDE) IZLOŽENE UNUTARNJEM PRITISKU( PREMA BAS EN 13445-2:2010; BAS EN 13445-1:2010) Izvedbeni podaci:

[][]

S= 45 Ds= 600

- debljina stijenke ploĉe blinde - vanjski promjer ploĉe blinde

Proraĉunski podaci: p=8,5 K=340 d1=600 dD=820 bD=100 K1=22,5 C5=3 SD=1,2 Z=1,5



n=12 S

[bar] [N/mm ] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]

- proraĉunski pritisak - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C - unutarnji promjer prirubnice -srednji promjer zaptivaĉa -korisna širina zaptivaĉa - koeficijent zaptivaĉa za stanje pri radu (k1=1,1 bD ) - konstruktivni dodatak - koeficijent - pomoćna vrijednost -koeficijent



0,875

- broj vijaka -stepen sigurnosti

Za proraĉun debljine stijenke ploĉe( blinde )vrijedi sljedeći izraz:

    []      Ploĉa (blinda) izvedena je sa debljinom stjenke s = 45 [mm] što zadovoljava

11

4.4.3 OKRUGLE PLOČE (BLINDE) IZLOŽENE UNUTARNJEM PRITISKU( PREMA BAS EN 13445-2:2010; BAS EN 13445-1:2010) Izvedbeni podaci:

[[]]

S= 40

Ds= 500

- debljina stijenke ploče bline

- vanjski promjer ploče bline

Proračunski podaci: p=8,5

- proračunski pritisak

[bar] 2


K=340

[N/mm ]

d1=500

[mm]

- unutarnji promjer prirubnice

dD=720

[mm]

-srednji promjer zaptivača

bD=100

[mm]

-korisna širina zaptivača

K1=22,5

[mm]

- koeficijent zaptivača za stanje pri rau (k 1=1,1 bD )

C5=3

[mm]

- konstruktivni dodatak

SD=1,2

- koeficijent

Z=1,5

- pomodna vrijenost





-koeficijent

n=12

- broj vijaka

S

-stepen sigurnosti

0,875

Za proračun ebljine stijenke ploče( bline )vrijei sljeedi izraz:

    []      Ploča (blina) izveena je sa debljinom stjenke s = 40 *mm+ što zaovoljava

12

4.5 IZREZI CILINDRIČNOG OMOTAČA IZLOŽENI UNUTARNJEM PRITISKU 4.5.1 REVIZIONI OTVOR

Izvedbeni podaci:

  []   []   []

- debljina stijenke prikljuĉka - unutarnji preĉnik otvora - debljina stijenke cilindra

  []   [] Materijal:

- vanjski promjer cilindra - unutarnji promjer cilindra

Ĉ.0365


p=8,5 K=340

[bar] [N/mm ]

- proraĉunski pritisak - proraĉunska ĉvrstoća pri t=20°C

S=1,5

- stepen sigurnosti za valjani i kovani ĉelik

v=0,8


c1=0,5

[mm]


c2=1

[mm]

- dodatak zbog smanjenja debljine lima usljed korozije i habanja -visina ojaĉanja izreza u obiku ploĉe

h=9

[mm]

 []

- širina ojaĉanja izreza u obliku ploĉe

13

Za uslov koji mora biti ispunjen vrijedi odnos:

  

 

               √ (   )  (  ) √ (   ) ()  []                  []        ([]        - uslov ispunjen

Za odredjivanje koeficijenta oslabljenja Va za izrez e vrijede izrazi:

Prema slici.7(GA-HRN-E2)

Za potrebnu debljinu stijenke oko suda izreza vrijedi izraz:

4.5.2 PRIKLJUČAK ZA GRIJAČ I

Izvedbeni podaci:

     

[] [] []

  []   [] Materijal:



Ĉ.0365


14

p=8,5 K=340

[bar] [N/mm ]


S=1,5


v=0,8


c1=0,5

[mm]


c2=1

[mm]


h=9

[mm]

 []



  

 

              [ ]     √ (   )(  ) √ (   )()                 [ ]         (   []       - uslov ispunjen




4.5.3 PRIKLJUČAK ZA GRIJAČ II Izvedbeni podaci:

  []   []   []


15

  []   [] Materijal:


Ĉ.0365


p=8,5 K=340

[bar] [N/mm ]


S=1,5


v=0,8


c1=0,5

[mm]


c2=1

[mm]


h=9

[mm]

 []



  

 

               √ (   )(   ) √ (   ) () []     []             - uslov ispunjen




16

[ ]  []       (        

5. PRORAČUN ZAVARENIH SPOJEVA 5.1 PRORAČUN UZDUŽNOG ZAVARA NA CILINDRIČNOM PLAŠTU I PRORAČUN ZAVARA DANCETA

 zava 

F Azav

  zavadoz

Azav=

L  2  a  a  8685  2  15  15  129825 F=

p  Du  Lp 2

mm

2

 4470702,5  N 

F

 zava 

  zavadoz Azav 34,43 MPa  45MPa zadovoljava

Danceta:

 zava 

F Azav

  zavadoz



2 Azav= D    a  2900  3,14   10  91060 mm

F=

p  Du  Lp

 zava 

2

F Azav



 1959760  N 

  zavadoz

21,52 MPa  45MPa zadovoljava

17

6.

POVRŠINSKI PRITISAK NA MJESTU PRIČVRŠĆIVANJA NOGE

Proraĉunski podaci: M p=7167,1 kg  Mt= 42500 kg 

Ukupna vertikalna sila Fv kojom su noge opterećene sastavljena je od mase posude M p i mase radnog medija Mrm. Fv= 10  (Mp  Mt)  496617,88N

Jedna noga je opterećena FV=

P=

1 4

Fv

=124154,47  N 

 N   0,254  2 A  mm 

Fv

2

(A = 650 · 750 = 487500 mm )

 N   N  a dozvoljen je 35  2  2  mm   mm 

Presjek nogu zadovoljava jer je pritisak na jednu nogu 0,254 

7. NAPREZANJE NA UŠKI ZA NOŠENJE S = 100 mm – debljina punog profila uške

Materijal: Ĉ. 0361 Proraĉunski podaci: l = 120 mm lm = 74 mm M p = 7167,1 kg 3 W = 250000 mm

- dužina zavarenog dijela uške - dužina kraka horizontalne sile - masa prazne posude - otporni moment zavara na uški

Sila koja je potrebna za podizanje prazne posude iznosi: 10  Mp  10  7167 ,1  71671N

Kada se podijeli sa brojem uški za nošenje, sila koju „trpi“ jedna uška je 11945,16 N jer na posudi imamo 6 uški. 18

Moment savijanja koji uška trpi je: M = 0,16 · 71671 · tg28° · 75 = 457297,7 Nmm

Naprezanje na savijanje na mjestu priĉvršćenja uške iznosi: 

M W



457297,7 250000

2

=1,829 N/mm što je manje od σdop

8. PRORAČUN STABILNOSTI POSUDE Proraĉunski podaci: M p=7161,7 kg  Mt= 42500 kg  M p =

  v

gdje je  gustina ĉelika a v zapremina svog lima

korištenog za izradu posude. Cilindriĉnog dijela: m =8750 kg/m3 · 0,009 m · 3,14 · 8,6 · 2,9 m = 6167 [kg] 2 3 Nogu: 15m · 0,015 m ·7850 kg/m = 588,75 [kg] Dancad: 2 · 128 = 256 kg

Prirubnice, uške i cijevi za ljestve i ogradu, približno 150 kg Suma: 7161,7 kg 3

Mt – masa tereta je 42500 kg jer je gustina nafte od 800-900 kg/m a znamo da je posuda 3 3 volumena 50 m (uzeto 850 kg/m )

Ukupna vertikalna sila Fv kojom su noge opterećene sastavljena je od mase posude M p i mase radnog medija Mrm. Fv= 10  (Mp  Mt)  496617,88N

Dodatna horizontalna sila u sluĉaju pojave seizmiĉkog udara Fs iznosi 10% vertikalne sile: Fs=0,1F= 49661,17885  N  Da bi posuda bila stabilna uslov je: Fv · 2144 mm > Fs · 4953mm 1064748,735 Nm > 245974,796 Nm Što zadovoljava. 19

Rezultujuća sila F N na jednu nogu iznosi: 2

2

 1   1  FN   Fv    Fs   124142,5  N   4   4 

Površina A na koju se oslanja posuda za jednu nogu je: 2

2

A=340 · 220 = 487500 mm = 0,4875 m

Pritisak p N koji se preko ojaĉanja prenosi na posudu iznosi: PN 

 N   0,254  A  mm 

FN

2

20

toplotni aparati

Recommend Documents