Materiałoznawstwo chemiczne i korozja

Transkrypt

1 Materiałoznawstwo chemiczne i korozja projekt zbiornika dr inż. Szymon Woziwodzki 1

2 Literatura Jerzy Pikoń, Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej, Wyd.Pol. Śląskiej 1979, tom1-3 Jerzy Pikoń, Atlas konstrukcji aparatury chemicznej,wyd.pol.śląskiej 1974 Tadeusz Wilczewski, Pomoce projektowe z podstaw maszynoznawstwa chemicznego.wyd.pol.gdańskiej

3 Strony www yny/maszynoznawstwo.htm 3

4 Normy BN-75/ wypukłości, Zbiorniki cylindryczne poziome i pionowe z dnami o małej BN-80/ Szereg objętości nominalnych, BN-77/ Króćce do zbiorników i aparatów, BN-76/ Wsporcze konstrukcje cylindryczne, BN-73/ Podstawy stojaków pod napędy mieszadeł pionowych, BN-83/ Włazy z pokrywą z dnem elipsoidalnym na ciśnienie nominalne 1,6, 2,0, i 4,0 MPa, BN-64/ Główne wymiary łap aparatów pionowych, BN /-02 - Dobór wielkości łap, PN-69/M Dna o małej wypukłości stalowe tłoczone o średnicach wewnętrznych od 600 do 3200 mm, PN-69/M Dna o małej wypukłości stalowe tłoczone o średnicach wewnętrznych od 33,5 do 508 mm, BN-79/ Kołnierze nakładkowe stalowe na ciśnienie nominalne 0,6, 1,6, i 2,5 MPa PN 87/H Kołnierze okrągłe płaskie do przyspawania na ciśnienia 0,25, 0,63, 1,0, 1,6 MPa 4

5 Forma projektu Format projektu: elektroniczny A4, pdf Projekt powinien zawierać: Stronę tytułową, Charakterystykę techniczną aparatu, Szczegółowy spis treści, Strony obliczeniowe zgodne z tokiem obliczeń, Wykaz oznaczeń i jednostek, Spis cytowanej literatury, Rysunek Materiały ofertowy dydaktyczne. Wszelkie (format prawa A2). 5

6 Strona tytułowa Co powinna zawierać strona tytułowa? 6

7 Dokumentacja techniczna A. Temat projektu. B. Dobór materiału C. Schemat ideowy zbiornika. D. Tok obliczeniowy. 7

8 Strony obliczeniowe DANE OBLICZENIA WYNIK Materiały Adam dydaktyczne. Nowak Wszelkie prawa str. 22 8

9 Dokumentacja techniczna D. Tok obliczeniowy 1. Obliczenie średnicy wewnętrznej zbiornika. 2. Obliczenie płaszcza zbiornika. 1. Obliczenie grubości ścianki aparatu. 2. Obliczenie rzeczywistej grubości ścianki aparatu. 9

10 Dokumentacja techniczna D. Tok obliczeniowy 3. Obliczenia i dobór dennic 1) Dennica górna. 2) Dennica dolna. 4. Wyznaczenie największej średnicy otworów w dnie nie wymagających wzmocnień. 1) Dobór króćca wlotowego. 2) Dobór króćca wylotowego 10

11 Dokumentacja techniczna D. Tok obliczeniowy 5. Wyznaczenie największej średnicy otworów w płaszczu nie wymagających wzmocnień. 6. Obliczenia pierścienia wzmacniającego 7. Obliczenie wysokości zbiornika. 1) Obliczenie wysokości części cylindrycznej. 2) Dobór kołnierza do płaszcza. 3) Obliczenie wysokości całego zbiornika. 8. Dobór włazu. 11

12 Dokumentacja techniczna D. Tok obliczeniowy 9. Obliczenie masy aparatu. 1. Zbiornika pustego. 2. Zbiornika zalanego. 10. Dobór łap wspornych. 1) Sprawdzenie stateczności podpory E. Rysunek ofertowy. 12

13 Rysunek ofertowy RYSUNEK OFERTOWY AutoCad (AutoCad 10.0) 13

14 Rysunek ofertowy Rysunek ofertowy Półwidok-półprzekrój zbiornika Widok z góry Rozrysowany jeden szczegół konstrukcyjny Tabelka 14

15 Dobór stali 15

16 Wykresy stali 16

17 Obliczeniowa grubość powłoki g 0 = 2,3 a D z p k z+ ow p ow = 2,3 a D w p k z ow p ow k naprężenia dopuszczalne na rozrywanie [N/m2] a współczynnik z współczynnik wytrzymałości spawu WUDT-UC-WO-O/01:

18 Objętość nominalna Ciecze V = 1, 2 V nom gazy V nom = V 18

19 BN-75/

20 BN-75/

21 BN-75/

22 Ciśnienie obliczeniowe wewnętrzne p ow Ciecze p ow = p w + p h = p w + ρgh c gazy p = p ow w 22

23 Wysokość słupa cieczy H c ( V V ) 4 H = d + c πd 2 w h d V d - objętość dennicy [m 3 ] (na podstawie BN-75/ ) H d - wysokość dennicy [m] (na podstawie BN-75/ ) 23

24 Naprężenia dopuszczalne k = R X e e k = R X m m R m wytrzymałość doraźna na rozrywanie, X m współczynnik bezpieczeństwa odniesiony do granicy wytrzymałości doraźnej, R e granica płynności na rozrywanie X e współczynnik bezpieczeństwa odniesiony do granicy płynności WUDT-UC-WO-O/00:

25 Współczynniki bezpieczeństwa X e Element Stale węglowe Stale stopowe Powłoka walcowa 1,8 1,65 Dna wypukłe 1,55 1,4 Dna płaskie 1,65 1,5 WUDT-UC-WO-O/00:

26 Współczynniki bezpieczeństwa X m Element Żeliwo Brąz, mosiądz, miedź, aluminium Powłoka walcowa 7 4 Dna wypukłe 7 3,4 Dna płaskie - - WUDT-UC-WO-O/00:

27 Współczynnik a β = Dz ( Dz 2gn ) β = Dz ( Dz 2grz ) gotowe elementy walcowe β 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 a 1,000 1,025 1,050 1,075 1,100 1,125 1,150 WUDT-UC-WO-O/01:

28 Współczynnik wytrzymałości szwu z Złącza spawane Powłoka niespawana 1,00 z Dwustronne złącze doczołowe Jednostronne złącze doczołowe z nakładką Jednostronne złącze doczołowe 1,00 z dop 0,95 z dop 0,8 z dop z dop = 0,7 1,0 WUDT-UC-WO-O/01:

29 Rzeczywista grubość ścianki g = g + 0 c c- naddatek grubości c = + + c c c c 1 naddatek grubości na minusową odchyłkę blachy c 2 naddatek grubości na korozję c 3 naddatek grubości ze względu na dodatkowe naprężenia WUDT-UC-WO-O/00:

30 Rzeczywist grubość ścianki Maksymalne hutnicze odchyłki minusowe blach c 1 grubość g [mm] Blachy ze stali węglowej szerokość l [mm] c 1 [mm] grubość g [mm] Blachy ze stali stopowej szerokość l [mm] c 1 [mm] 5 do ,5 3 do ,3 6 7 do ,6 4 do , do ,8 5 7 do , do , do 1000 i < 0, do , >1000 0,9 WUDT-UC-WO-O/00:

31 Szybkość korozji Szybkość korozji 10 3 [m/rok] c [m] Zastosowanie materiału <0,01 c 2 =0 Do budowy aparatów i maszyn 0,01 0,1 c 2 =0,1*τ Jak wyżej ale z naddatkiem c 2 0,1 0,5 c 2 =0,5*τ 0,5 1,0 c 2 =τ Do budowy aparatury z materiałów niedeficytowych Do budowy prostej aparatury (kadzie, wanny, cysterny itp.) 1,0 1,5 c 2 =1,5*τ Na części wymienne 1,5 2,0 c 2 =2*τ Do budowy taniej aparatury o dużej grubości ścianki 2,0 3,0 c 2 =3*τ Na często wymienne części aparatury 3,0 6,0 c 2 =6*τ Na elementy bardzo często wymienne 6,0 10,0 - Na bardzo częste wymienne grubościenne elementy (g>15 mm) >10,0 - Zastosowanie niedopuszczalne 31

32 Sztywność powłoki pionowej (p ow <0,7 bar) g sz = 10 2, ( D + 2,5) z R m 8!!!!!!!!!!!!g > g sz!!!!!!!!!! WUDT-UC-WO-O/01:

33 Grubość g sz g = 10 3 ( D + 2,5 ) sz z 2,94 10 R m 8 powłoka pionowa g sz = Dz 320 2,94 10 R m 8 powłoka pozioma 35

34 Grubość dennicy elipsoidalnej g = D pow y 4 k z z w + c Y w współczynnik wyoblenia dna WUDT-UC-WO-O/08:

35 Współczynnik y w H z /D z 0,18 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 ω=0 3,37 2,9 2,0 1,53 1,3 1,18 1,12 1,1 ω=0,5 3,37 2,9 2,0 1,65 1,42 1,3 1,23 1,2 ω=1,0 3,37 2,9 2,3 2,0 1,81 1,7 1,63 1,6 ω=2,0 3,92 3,68 3,21 2,92 2,69 2,5 2,33 2,2 ω=3,0 4,87 4,61 4,1 3,77 3,52 3,32 3,15 3,0 ω=4,0 5,78 5,53 4,99 4,58 4,28 4,04 3,86 3,7 ω=5,0 6,77 6,5 5,9 5,41 5,03 4,76 4,52 4,35 ω = d D Z g WUDT-UC-WO-O/08:

36 Współczynnik y w do obliczeń należy przyjmować y w z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, dla wartości pośrednich należy stosować interpolację WUDT-UC-WO-O/08:

37 DNA ELIPSOIDALNE wg PN-75/M PN-88/M Dw [mm] hw [mm] V [dm 3 ] Średnica krążków [mm] hc [mm] Materiały dydaktyczne Wszelkie 2470 prawa

38 Długość części walcowej h w Długość części walcowej powinna wynosić co najmniej: 3 g 150 mm - przy g 50 mm - przy g > 50 mm WUDT-UC-WO-O/08:

39 Dno stożkowe bez wyoblenia g = Dst pow 2 k z cosα s + c D st - średnica stożka α - kąt nachylenia tworzącej stożka z s - współczynnik wytrzymałości złącza spawanego WUDT-UC-WO-O/05:

40 Dno stożkowe z wyobleniem g D p = st ow 2 k zs y w + c 30 o ; 45 o ; 60 o g ϕ π ( ) pow D r c = 0,34 w w k z + s 75 o D st - średnica stożka α - kąt nachylenia tworzącej stożka z s - współczynnik wytrzymałości złącza spawanego WUDT-UC-WO-O/05:

41 Długość części walcowej l w Długość części walcowej powinna wynosić co najmniej: 25 mm g+15 mm - przy g 10 mm - przy 10 mm < g 20 mm 0,5 g + 25 mm przy g > 20 mm WUDT-UC-WO-O/05:

42 Maks. otwór nie wymagający wzmocnienia ( g c ) ( z ) [ m] d, 3 1 = 0 81 Dw 2 1 r d 2 = 0, 35 D z [ m] d 0, 2 [ m] z r = 3 = pow ( Dw + g c2 ) 2, 3 k ( g c ) a 2 WUDT-UC-WO-O/18:

43 Obliczenia pierścienia wzmacniającego F = 2 wzmocnienia Lg wzmocnienia L = ( D + c ) nom 2g 2 2 g0 wzmocnienia g = ( 0, 5 0, 7)g wzmocnienia D2 < 2D nom WUDT-UC-WO-O/18:

44 Dobór łap 46

45 Smukłość podpory λ = l α I min F l - długość podpory [ α - współczynnik zamocowania podpory, α=2 I min - minimalny moment bezwładności podpory (z normy/tabel) 47

46 Stateczność podpory na wyboczenia λ>100 F kr = π 2 l EI 2 α min 2 l - długość podpory [ α - współczynnik zamocowania podpory, α=2 I min - minimalny moment bezwładności podpory (z normy/tabel) E - moduł Younga [Pa] F kr - siła krytyczna [N] 48

47 Stateczność podpory na wyboczenia λ>100 F dop = F kr X F rzecz = M aparatu g n grawitacji F < F rzecz dop F dop - siła dopuszczalna [N] F kr - siła krytyczna [N] X - współczynnik bezpieczeństwa, X=5 n - liczba podpór 49

48 Ceowniki równoramienne wyróżnik oznaczenia PN-H-93400:2003; DIN : 2000; PN-EN 10279:2003; EN 10279:2000 wymiary pow. masa wielkości statyczne s g t r r 1 przekr. 1m l x l y W x W y mm [cm 2 ] [kg] cm 4 cm 3 ceownik ,0 7,0 7,0 3,5 7,12 5,59 26,4 9,12 10,6 3,75 ceownik ,5 7,5 7,5 4,0 9,03 7,09 57,5 14,1 17,7 5,07 ceownik ,0 8,0 8,0 4,0 11,0 8,64 106,0 19,4 26,5 6,36 ceownik ,0 8,5 8,5 4,5 13,5 10,6 206,0 29,3 41,2 8,49 ceownik ,0 9,0 9,0 4,5 17,0 13,4 364,0 43,2 60,7 11,1 ceownik ,0 10,0 10,0 5,0 20,4 16,0 605,0 62,7 86,4 14,8 ceownik ,5 10,5 10,5 5,5 24,0 18,8 925,0 85,3 116,0 18,3 ceownik ,0 11,0 11,0 5,5 28,0 22,0 1350,0 114,0 150,0 22,4 ceownik ,5 11,5 11,5 6,0 32,2 25,3 1910,0 148,0 191,0 27,0 ceownik ,0 12,5 12,5 6,5 37,4 29,4 2690,0 197,0 245,0 33,6 ceownik ,5 13,0 13,0 6,5 42,3 33,2 3600,0 248,0 300,0 39,6 ceownik ,0 14,0 14,0 7,0 48,3 37,9 4820,0 317,0 371,0 47,7 ceownik ,0 15,0 15,0 7,5 53,3 41,8 6280,0 399,0 448,0 57,2 50 ceownik ,0 16,0 16,0zastrzeżone. 8,0 Szymon 58,8 Woziwodzki 46,2 8030,0 495,0 535,0 67,8

49 Sprawdzenie nacisków powierzchniowych stóp na fundament k n = F rzecz nf F = F rzecz nk n k n - dopuszczalne naprężenia na naciski gruntu, k n =2 Mpa F - powierzchnia zastrzeżone. podkładek Szymon Woziwodzki fundamentowych [m 2 ], F=a 2 51