HRN M.E2.150HRN M.E2.150 –– Posude pod tlakom Posude pod tlakom -- VRSTE VRSTE

HRN M.E2.151HRN M.E2.151 –– Posude pod tlakom Posude pod tlakom –– ODRE ODREĐĐIVANJE KLASE POSUDEIVANJE KLASE POSUDE

Marina MALINOVEC PUČEKMarina MALINOVEC PUČEK

EGA EGA –– 1. vježba1. vježba

Posuda pod tlakomPosuda pod tlakom −− posuda koja zadovoljava slijedeće uvjeteposuda koja zadovoljava slijedeće uvjete

pp ≥≥1 bar i 1 bar i p p ⋅⋅ VV ≥≥ 0.3 bar0.3 bar⋅⋅mm33

HRN M.E2.150HRN M.E2.150 - VRSTE POSUDA POD TLAKOM

1. Podjela posuda prema fizikalno−geometrijskim karakteristikama posude

2. Podjela prema karakteristikama radne tvari

3. Podjela prema izvedbi

4. Podjela prema namjeni

akumulirana energija

pp > > 0.5 bar0.5 bar

1. Podjela posuda prema fizikalno−geometrijskim karakteristikama posude

VOLUMEN POSUDE ( V )

mali do 1.5 m3

srednji iznad 1.5m3 do 15 m3

veliki iznad 15 m3 do 150 m3

vrlo veliki preko 150 m3

DEBLJINA STIJENKE ( s )

tanka do 6 mm

srednja iznad 6 do 30 mm

debela iznad 30 do 100

vrlo debela iznad 100 mm

MASA ( M )

mala do 0.5 t

srednja iznad 0.5 do 5 t

velika iznad 5 do 50 t

vrlo velika iznad 50 t

OSNOVNI OBLICI POSUDA POD TLAKOM

2. Podjela prema karakteristikama radne tvari

TLAK RADNE TVARI ( p )

nizak do 4 bar

srednji iznad 4 do 25 bar

visok iznad 25 do 80 bar

vrlo visok iznad 80 do 200 bar

ultravisok iznad 200 bar

TEMPERATURA RADNE TVARI ( t )

vrlo niska ispod -60°C

niska iznad -60°C do 0°C

umjerena iznad 0 do 120°C

visoka iznad 120 do 400°C

vrlo visoka iznad 400°C

AKUMULIRANA ENERGIJA ( p⋅Vg )

vrlo mala do 0.3 bar⋅m3

mala iznad 0.3 do 4 bar⋅m3

srednja iznad 4 do 80 bar⋅m3

velika iznad 80 do 1600 bar⋅m3

vrlo velika iznad 1600 do 31500 bar⋅m3

ultravelika iznad 31500 bar⋅m3

AGREGATNO STANJE radne tvari

tekućina

plin, para

višefazno stanje

FIZIKALNO-KEMIJSKE KRAKTERISTIKE radne tvari

neutralna

agresivna

zapaljiva

eksplozivna

otrovna

radioaktivna

3. Podjela prema izvedbi

KONSTRUKCIJA

POSUDE POD TLAKOM

STABILNE OKRETNE POKRETNE

prijevozne prijenosne

horizontalne vertikalne nagnute

Zatvorene Otvorene

Jednodjelne Višedjelne

s višeslojnom stijenkom

s dvostrukom stijenkom

s jednostrukom stijenkom

NezaštićeneZaštićeneNeobloženeObložene

čelik

lijevani čelik

lijevano željezo

obojeni metali i legure

nemetali

kombinacije materijala

MATERIJAL TEHNOLOGIJA IZRADE I SPAJANJA

oblikovanje u hladnom i toplom stanju

lijevanje

zavarivanje

lemljenje

zakivanje

spajanje vijcima

lijepljenje

kombinacija postupaka

4. Podjela prema namjeni

skladištenje

transport

energetska postrojenja

tehnološko-procesna postrojenja

snabdijevanje radnom i zaštitnom tvari

različite namjene – domaćinstvo, medicina, sport i dr.

HRN M.E2.151HRN M.E2.151 – ODREĐIVANJE KLASE POSUDE

PROJEKTNA KLASA – zahtijevani nivo pouzdanosti (prema tablici)

IZVEDENA KLASA – ostvarni nivo pouzdanosti poslije izrade i

montaže, a prije eksploatacije

TRENUTNA KLASA – trenutni nivo pouzdanosti u bilo kojem trenutku

KRITIČNI OTKAZ APARATA – treba spriječiti !!!

UTJECAJNI FAKTORI

• OPĆI FAKTORI

- opasnost za ljude

- ekonomska opasnost

- ekološka opasnost

• LOKACIJSKI FAKTORI

- tlak

- volumen posude

- akumulirana energija

- temperatura

- djelovanje radne tvari na okolinu

TLAK RADNE TVARI ( p )

nizak do 4 bar 0

srednji iznad 4 do 25 bar 1

visok iznad 25 do 80 bar 2

vrlo visok iznad 80 do 200 bar 3

ultravisok iznad 200 bar 4

BODOVI

VOLUMEN POSUDE ( V )

mali do 1.5 m3 0

srednji iznad 1.5m3 do 15 m3 1

veliki iznad 15 m3 do 150 m3 2

vrlo veliki preko 150 m3 3

AKUMULIRANA ENERGIJA ( p⋅Vg )

vrlo mala do 0.3 bar⋅m3 0

mala iznad 0.3 do 4 bar⋅m3 1

srednja iznad 4 do 80 bar⋅m3 2

velika iznad 80 do 1600 bar⋅m3 3

vrlo velika iznad 1600 do 31500 bar⋅m3 4

ultravelika iznad 31500 bar⋅m3 5

BODOVI

TEMPERATURA RADNE TVARI ( t )

vrlo niska ispod -60°C 2

niska iznad -60°C do 0°C 1

umjerena iznad 0 do 120°C 0

visoka iznad 120 do 400°C 1

vrlo visoka iznad 400°C 2

BODOVI

BODOVI

DJELOVANJE radne tvari na okolinu

neutralna (pH=6 do 8) 0

agresivna 1

zapaljiva 1 do 3

eksplozivna 2 do 5

otrovna 2 do 5

radioaktivna 2 do 6

moguće kombinacije 2 do 6

Određivanje projektne klase posude prema TABLICI:

KLASAKLASAUkupan broj Ukupan broj bodovabodova

bez lokacijskih bez lokacijskih faktorafaktora

s lokacijskim s lokacijskim faktorimafaktorima

iznad 15iznad 15 II IIiznad 10 do 15iznad 10 do 15 IIII IIiznad 5 do 10iznad 5 do 10 IIIIII IIII ( ( II ))do 5do 5 IVIV IIIIII ( ( IIII, , II))

KLASE POSUDE POD TLAKOM

I KLASA – glavne posude u nuklearnim postrojenjima, posude s jako otrovnom radnom tvari, veće posude s otrovnom, eksplozivnom i zapaljivom radnom tvari

II KLASA – veoma važne i veće posude u procesnim postrojenjima: reaktori, kolone, izmjenjivači, velike posude pod tlakom, veliki i srednji parni kotlovi

III KLASA – važne posude u procesnim postrojenjima: izmjenjivači, kolone, srednje posuđe, manji parni kotlovi

IV KLASA – manje posude s neutralnom radnom tvari

OPASNOST – ZAHTJEVI na posudu

ODREĐIVANJE KLASE POSUDE

Smjernica 87/404/EEC: Jednostavne tlačne posude(SPV - Simple Pressure Vessels)Uključena oprema: spremnici stlačenog zraka/dušika i spremnici kočionih sustava za cestovna i tračna vozila maks. dozv. radnog pretlaka > 0.5 bar

Smjernica 97/23/EC: Tlačna oprema(PED - Pressure Equipment Directive)Uključena oprema: tlačna oprema i pribor maksimalnog dozvoljenog radnog pretlaka > 0.5 bara; posude, kotlovi, cijevi, sigurnosna oprema, ostala tlačna oprema, komponente i pribor

EUROPSKE SMJERNICE

JEDNOSTAVNE TLAČNE POSUDE (SPV-Simple Pressure Vessels)

Klasa AObuhvaća posude čiji je PS·V > 50 bar·litara i ima tri kategorije:Kategorija A.1 3000 bar·litara < PS·V < 10000 bar·litaraKategorija A.2 200 bar·litara < PS·V < 3000 bar·litaraKategorija A.3 50 bar·litara < PS·V < 200 bar·litara

Za klasu A zahtjevi za sigurnost su:1. Da zadovoljava bitne sigurnosne zahtjeve2. Da ima potvrđenu sigurnost3. Da ima CE oznaku i tražene oznake4. Kod isporuke posuda i pribora iste moraju biti popraćene uputama proizvođača5. Da je u potpunosti sigurna

KLASA POSUDE

Klasa BObuhvaća posude čiji je PS·V < 50 bar·litara

Za klasu B zahtjevi za sigurnost su:1. Da je izrađena u skladu s prihvaćenom tehničkom praksom proizvođača u zemljama EU2. Da posjeduje tražene oznake, ali ne i CE oznaku3. Da je u potpunosti sigurna

TLAČNA OPREMA (PED – Pressure Equipment Directive)

KLASA POSUDE

Smjernica 97/23/EC ⇒ četiri klase tlačne opreme

Klasa se određuje na osnovi:

vrste tlačne opreme

karakteristike radnog medija

volumena V [L] i radnog tlaka PS [bar]

akumulirane energije PS⋅V u [bar⋅L]

pomoću 9 dijagrama danih u smjernici 97/23/EC

KLASA POSUDE

POSUDEPOSUDE Generatori pareGeneratori pare CjevovodiCjevovodi

Stanje radnog Stanje radnog medijamedija

plinplin kapljevinakapljevina plinplin kapljevinakapljevina

GrupaGrupa GrupaGrupa11 22 11 22 11 22 11 22

DijagramDijagram 11 22 33 44 55 66 77 88 99

Karakteristike Karakteristike radnog medijaradnog medija

Karakteristike radnog medija:Grupa 1 eksplozivni, zapaljivi, toksični, oksidirajući

Grupa 2 svi drugi uključujući vodenu paru

Dijagram 1. Posude za plinove grupe 1

Dijagram 2. Posude za plinove grupe 2

Dijagram 3. Posude za kapljevine grupe 1

Dijagram 4. Posude za kapljevine grupe 2

Dijagram 5. Kotlovi

Dijagram 6. Cjevovodi za plinove grupe 1

Dijagram 7. Cjevovodi za plinove grupe 2

Dijagram 8. Cjevovodi za kapljevine grupe 1

Dijagram 9. Cjevovodi za kapljevine grupe 2

PRIMJER:

Kuglasta posuda za propan-butan p = 15 bara, t = 20°C, V = 2000 m3,

smještena daleko od ljudskih naselja.

VRSTA I KLASA POSUDE POD TLAKOMprema HRN M.E2.150 i HRN M.E2.151

Posuda pod tlakom: Namjena:Radna tvar: Tlak: p = barTemperatura: t = °CVolumen: V = m3

Volumen plina: Vg = m3

Akumulirana energija p⋅Vg = bar⋅m3

stabilna, zatvorenaza skladištenje propan-butanapropan-butan

1520

20002000

30000

određivanje vrste i klase posude pod tlakom prema HRN M.E2.150 i HRN M.E2.151

FIZIKALNOFIZIKALNO--GEOMETRIJSKE GEOMETRIJSKE KARAKTERSITIKEKARAKTERSITIKE

PodjelaPodjela Br. bodovaBr. bodova NapomenaNapomena

VolumenVolumenDebljina Debljina stijenkestijenkeMasaMasaOblikOblikRADNA TVARRADNA TVARTlakTlakTemperaturaTemperaturaAkumulirana energijaAkumulirana energijaAgregatno stanjeAgregatno stanjeFizikalnoFizikalno--kemijske karakteristikekemijske karakteristike

VVRRSSTTAA

OOppććii

ffaakkttoorrii

IZVEDBAIZVEDBAKonstrukcijaKonstrukcijaMaterijalMaterijalTehnologija izradeTehnologija izrade

vrlo velikivrlo velikidebeladebelavelikavelika

kuglastkuglast

33−−−−−−

−−izračunatiizračunatiizračunatiizračunati

−−

110044−−44

srednjisrednjiumjerenaumjerenavrlo velikavrlo velika

tekućetekućezapaljivo, zapaljivo,

eksplozivnoeksplozivno

stabilna, stabilna, zatvorenazatvorena

čelikčelikzavarivanjezavarivanje

B = B = 1212

VVRRSSTTAA

LoLokakacijcijskiskifakfaktoritori

NAMJENA OPASNOST

za ljude

ekonomska

ekološka

KKLLAASSAA

KLASA posude pod tlakom:KLASA posude pod tlakom:

Projektna klasa:Projektna klasa:

Izvedena klasa:Izvedena klasa:

Trenutna klasa: Trenutna klasa:

za skladištenje propan-butana − nije velika

− srednja

− srednja

II klasaII klasa (bez lokacijskih faktora)(bez lokacijskih faktora)

PRIMJER:

Kuglasta posuda za propan-butan p = 15 bara, t = 20°C, V = 2000 m3,

smještena daleko od ljudskih naselja.

određivanje vrste i klase posude pod tlakom prema smjernici 97/23/EC

Karakteristike radnog medija:Grupa 1 eksplozivni, zapaljivi, toksični, oksidirajući

Grupa 2 svi drugi uključujući vodenu paru

POSUDEPOSUDE Generatori pareGeneratori pare CjevovodiCjevovodi

Stanje radnog Stanje radnog medijamedija

plinplin kapljevinakapljevina plinplin kapljevinakapljevina

GrupaGrupa GrupaGrupa11 22 11 22 11 22 11 22

DijagramDijagram 11 22 33 44 55 66 77 88 99

Karakteristike Karakteristike radnog medijaradnog medija

Dijagram 1. Posude za plinove grupe 1

KRITIČNI OTKAZ APARATA

1. EKSPLOZIJA

- kod aparata u kojem vlada PRETLAK

- trenutno izjednačenje tlaka sadržaja s tlakom okoline

- proces izjednačenja tlaka raste bez izmjene topline s okolinom

- dolazi do potiskivanja okoline

- u obzir se uzimaju posljedice kemijskog sastava i temperature sadržaja

2. IMPLOZIJA

- kod aparata u kojem vlada POTLAK

- odvija se pod istim uvjetima kao i eksplozija

q = 0

q = u2 − u1 + w

⇒ nema izmjene topline

w = p0 ⋅ ( v2 − v1 ) ⇒ rad potiskivanja

v1 << v2 w = p0 ⋅ v2 = p2 ⋅ v2⇒

u1 = u2 + w = u2 + p2⋅ v2 = h2

u1 = h2 UVJETNA ENERGETSKA JEDNADŽBA

u1 – specifična unutrašnja energija prije eksplozije, [J/kg]

h2 – specifična entalpija nakon eksplozije, [J/kg]

specifični rad potiskivanja

I glavni stavak termodinamike