1

D o u ż y t k u w e w n ę t r z n e g o

Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

WYMAGANIA TECHNICZNE UDT W STOSUNKU DO NACZYŃ CISNIENIOWYCH I APARATURY.

PROJEKT ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO

Ćwiczenia projektowe Opracowanie: Maciej Kabziński, Mariusz Witczak

Kraków, 2015

2

A. DOZÓR TECHNICZNY URZĄDZEŃ CIŚNIENIOWYCH W gałęziach przemysłu spożywczego wykorzystujących urządzenia pracujące w

warunkach podwyższonego ciśnienia, niezbędne jest zapewnienie bezpieczeństwa ich eksploatacji. Na obszarze Rzeczypospolitej Polskiej organem czuwającym nad bezpieczeństwem eksploatacji urządzeń ciśnieniowych (a także dźwigów, podnośników hydraulicznych i innych) jest Urząd Dozoru Technicznego. Instytucja ta prowadzi kontrole stanu technicznego w oparciu o aktualnie obowiązujące rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej (obecnie: Rozporządzenie Ministra GPiPS z dnia 9. lipca 2003. r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń ciśnieniowych. Dz. U. nr 135, poz. 1269).

Zgodnie z przytaczanym rozporządzeniem dozorowi technicznemu podlegają następujące urządzenia ciśnieniowe:

1) zbiorniki stałe, 2) kotły cieczowe, 3) kotły parowe, 4) wytwornice acetylenu.

Obowiązujące prawo wymusza na eksploatującym dane urządzenie ciśnieniowe (przed rozpoczęciem jego eksploatacji) jego pisemne zgłoszenie do UDT w celu uzyskania zgody na jego eksploatację. Oprócz zgłoszenia należy ponadto dostarczyć dokumentację, zawierającą:

1) opis techniczny urządzenia ciśnieniowego, 2) dokumenty dostarczone przez producenta urządzanie ciśnieniowego wraz z produktem 3) rysunek urządzenia ciśnieniowego (wraz z podaniem nominalnej i minimalnej

grubości ścianek, w szczególności płaszcza i den, oraz wykazem materiałów użytych do budowy urządzenia),

ponadto w niektórych sytuacjach również: 4) schemat instalacji z zaznaczeniem lokalizacji urządzenia, 5) plan usytuowania urządzenia ciśnieniowego (wraz z planem sąsiednich pomieszczeń), 6) opis doboru osprzętu zabezpieczającego wraz z jego dokumentacją.

Wspomniany powyżej opis techniczny urządzenia musi zawierać: 1) nazwę i adres eksploatującego, 2) dane techniczne, numer fabryczny, oznakowanie i lokalizację urządzenia

ciśnieniowego, 3) określenie parametrów źródeł zasilania, 4) wykaz i sposób zabudowy osprzętu zabezpieczającego i ciśnieniowego 5) informację o przeznaczeniu urządzenia ciśnieniowego wraz z opisem jego pracy.

Z kolei, w instrukcji eksploatacji powinna zostać ujęta: 1) charakterystyka urządzenia, 2) opis czynności związanych z uruchomieniem, ruchem i zatrzymaniem urządzenia

(także awaryjnym), 3) informacje o sposobie przygotowania urządzenia do badań, 4) wymagania określone w przepisach BHP 5) wymagania dotyczące konserwacji i kontroli stanu urządzenia, 6) opis sposobu postępowania w przypadku wystąpienia uszkodzeń, 7) opis sposobu i zakresu rejestracji parametrów eksploatacyjnych, 8) opis innych wymagać określonych przez eksploatującego. Przed wydaniem zgody na eksploatację urządzenia Urząd (lub jego oddziały terenowe)

sprawdza kompletność dostarczonej dokumentacji, identyfikuje urządzenie, sprawdza jego stan i oznakowanie, sprawdza zgodność wyposażenia z przedłożoną dokumentacją oraz przeprowadza badania odbiorcze. Badania te przeprowadza się, jeżeli bezpieczeństwo

3

eksploatacji urządzenia zależy od warunków jego instalowania (w przypadku urządzeń posiadających oznakowanie CE badania odbiorcze nie są wymagane). Zakres badań odbiorczych obejmuje:

1) sprawdzenie, czy urządzenie ciśnieniowe jest zainstalowane zgodnie z dostarczoną dokumentacją,

2) sprawdzenie działania osprzętu zabezpieczającego i ciśnieniowego, 3) dodatkowe badanie odbiorcze.

Po wydaniu stosownej zgody można rozpocząć eksploatację urządzenia, przy czym musi ona być zgodna z przeznaczeniem urządzenia, zasadami określonymi w rozporządzeniu oraz instrukcją eksploatacji (przy zastosowaniu środków bezpieczeństwa). Ponadto urządzenia ciśnieniowe można eksploatować wyłącznie wtedy, gdy ich stan techniczny nie budzi zastrzeżeń. Co więcej, urządzenia te obsługiwać mogą wyłącznie osoby, które:

1) posiadają wymagane kwalifikacje dla poszczególnych stanowisk lub zawodów, 2) odbyły przeszkolenie w odpowiednim zakresie, 3) wykazały się znajomością instrukcji eksploatacji oraz znajomością przepisów

dotyczących BHP, 4) wykazały się praktycznymi umiejętnościami obsługi urządzenia ciśnieniowego.

W przypadku uszkodzenia elementów urządzenia ciśnieniowego w toku jego eksploatacji, eksploatujący może dokonać wymiany: 1) manometrów i termometrów, 2) armatury zaporowej, 3) przyrządów cieczowskazowych, 4) zaworów redukcyjnych, 5) zaworów bezpieczeństwa, 6) urządzeń zasilających. Nowo instalowane elementy powinny być tego samego typu, o takich samych parametrach, charakterystyce oraz nastawach jak elementy wymieniane. Inne elementy (śruby, nakrętki, rygle i uszczelki) można zastępować innymi elementami, zgodnie z zaleceniami zawartymi dokumentacji technicznej. Co więcej, oprócz podanych zaleceń, urządzenie w trakcie eksploatacji podlega badaniom technicznym (prowadzonym przez UDT), których formy i rodzaje podano w tabeli 1. Tabela 1. Badania techniczne.

RODZAJE BADAŃ FORMY BADAŃ − okresowe (dla urządzeń

ciśnieniowych objętych dozorem technicznym pełnym)

− doraźne (eksploatacyjne, kontrolne, powypadkowe, poawaryjne – wykonywane w terminach wynikających z bieżących potrzeb)

− rewizje wewnętrzne (ocena wizualna ścianek aparatu, połączeń rozłącznych i nierozłącznych oraz osprzętu zabezpieczającego i ciśnieniowego)

− próby ciśnieniowe (hydrauliczne, postępowanie zgodne z zaleceniami zawartymi w Rozporządzeniu )

− rewizje zewnętrze (oględziny urządzenia i osprzętu w miejscach dostępnych oraz sprawdzenie jego działania)

4

U w a g i: 1) w przypadku urządzeń objętych dozorem pełnym (np. kotły piekarskie, kotły

bezpaleniskowe, sterylizatory szpitalne o V>10 litrów, zbiorniki stałe użytkowane w blokach energetycznych, zbiorniki podziemne gazów skroplonych, tanki do piwa) maksymalne terminy badań kontrolnych są ustalone i zawarte w załączniku do Rozporządzenia,

2) w przypadku urządzeń objętych dozorem ograniczonym (np. zbiorniki w instalacjach ziębniczych, kotły cieczowe małe, niektóre wymienniki ciepła płytowe) ustala się częstość badań doraźnych kontrolnych,

3) w przypadku urządzeń objętych dozorem uproszczonym (np. ekspresy do kawy o V<10 litrów, kotły parowe małe i karłowate, kotły paleniskowe o mocy mniejszej lub równej 70 kW) nie wykonuje się badań okresowych ani doraźnych kontrolnych,

4) badania doraźne eksploatacyjne wykonuje się na wniosek eksploatującego w przypadku: zmiany eksploatującego, konieczności naprawy urządzenia, zmiany nastaw osprzętu zabezpieczającego, zmiany dokonywanej w instalacji współpracującej, oraz uzasadnionym stanem technicznym urządzenia,

5) szczegółowe zasady eksploatacyjne oraz wykonawcze do przeprowadzenia kontroli, jak również pełny wykaz urządzeń objętych dozorem można znaleźć w Rozporządzeniu i załączniku do Rozporządzenia.

Rys. 2. Kontrolki Urzędu Dozoru Technicznego stwierdzająca dopuszczenie urządzenia

użytkowania oraz wskazująca datę kolejnej kontroli (po lewej wzór obowiązujący do 2014

roku, po prawej wzór aktualny).

B. PROJEKTOWANIE ZBIORNIKÓW CIŚNIENIOWYCH PODSTAWOWE INFORMACJE Jednymi z najważniejszych aparatów tak w przemyśle chemicznym i jego pochodnych (przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, petrochemicznym) jak i w przemyśle spożywczym (zwłaszcza w produkcji różnorodnych napojów oraz przetwórstwie mleczarskim) są zbiorniki ciśnieniowe. Zbiorniki mogą być wykonane z różnych materiałów: stali kotłowej oraz nierdzewnej, a także z metali nieżelaznych (miedź, aluminium) lub ich stopów (np. mosiądz), z takim zastrzeżeniem, że elementy mające kontakt z surowcami, półproduktami bądź produktami spożywczymi muszą być wykonane z materiałów dopuszczonych do kontaktu z żywnością.

5

Zasadnicze elementy konstrukcyjne zbiornika przedstawiono na rys. 3:

Rys. 3. Elementy zbiornika:

1 – powłoka, 2 – dennice (w tym przypadku: dna wyoblone), 3 – króciec z kołnierzem, 4 –

kołnierz, 5 – kołnierz zaślepiający (w przypadku wyłączenia z użycia danego króćca), 6 – właz

inspekcyjny z kołnierzem i pokrywą

Ponadto w skład wyposażenia zbiornika wchodzą przyrządy kontrolno-pomiarowe (manometry, termometry, wodowskazy, niekiedy również pH-metry), zawory bezpieczeństwa, wizjery a także różnorodne elementy montażowe i podtrzymujące (np. podpory, łapy). Podstawowymi parametrami eksploatacyjnymi zbiorników, mającymi wpływ na jego parametry konstrukcyjne są:

• Pojemność zbiornika V, m3 • Ciśnienie obliczeniowe po, MPa • Temperatura czynnika to,

oC • Rodzaj czynnika • Długotrwałość zbiornika (obliczeniowy czas pracy) τ, lat • Pozycja pracy • Klasa aparatu (dobierana na podstawie znajomości ciśnienia obliczeniowego) (tab. 2).

Tab. 2. Podział zbiorników na klasy.

Klasa zbiornika Parametry zbiornika

to [oC] po [MPa]

A -40 ≤ to ≤ 200 0.07 ≤ po ≤ 2.0

B 200 < to ≤ 300 2.0 < po ≤ 5.0

6

C 300 < to ≤ 450 po > 5.0

D to > 450 po > 0.07

E to < -40 po > 0.07

N1 to ≥ -40 po ≤ 0.07

N2 to < -40 po ≤ 0.07

Projektowanie zbiornika rozpoczyna się od ustalenia jego orientacyjnych wymiarów, zależnych od jego pojemności, według danych podanych w tabeli (3): Tabela 3. Orientacyjne wymiary zbiorników.

Dw średnica wewnętrzna zbiornika, mm

Vnom 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000

[m3] Lw, orientacyjna długość części walcowej zbiornika mm

0.25 1130

(0.32) 1380

0.4 1630

(0.5) 1880 1230

0.63 2380 1480

(0.8) 1730 1330

1.0 2230 1580

1.25 2730 1830

1.6 2330 1680

2.0 2830 2180

2.5 3580 2680

3.2 4580 3180 2530

4.0 4180 3030 2380

5.0 4680 3530 2880

6.3 3630 2980 2580

8.0 4380 3480 3080

10.0 5380 4480 3580

12.5 5480 4580

16 5580 4280

20 7080 5280

25 6280 5020

7

32 7780 6020

40 9280 7020

50 9020 7620

63 11020 9620

80 13520 12120

100 17520 15620

POWŁOKI ZBIORNIKÓW (PŁASZCZE) Zasadniczym elementem aparatu jest powłoka (płaszcz). Ze względu na zadania jakie spełnia ten element zbiornika musi być ona dostatecznie sztywna, wytrzymała i szczelna. Kształt powłoki podyktowany jest najczęściej względami technologiczno-konstrukcyjnymi – mogą one być walcowe, kuliste, stożkowe, prostopadłościenne lub kwadratowe. Ponadto wyróżnia się powłoki grubo- i cienkościenne. Możemy również dokonać podziału powłok ze względu na technologię ich wykonania, i tak mamy do czynienia z powłokami walcowanymi, spawanymi bądź lutowanymi, a także kutymi lub odlewanymi. W praktyce przemysłowej najczęściej stosuje się powłoki cylindryczne spawane. Projektowanie płaszcza zbiornika rozpoczyna się od wyboru materiału konstrukcyjnego (Wyciąg z norm-rys. N1 i N2) oraz wyznaczenia wartości naprężeń dopuszczalnych k w ściankach stalowych i staliwnych elementów dla temperatury nieprzekraczającej dla danego gatunku stali temperatury granicznej jest równa mniejszej z wartości k, gdzie:

xk ot

Re=

gdzie : Reto [MPa] - najmniejsza gwarantowana granica plastyczności w temperaturze obliczeniowej elementu, x - współczynnik bezpieczeństwa, Występującą w równaniu wielkość Reto oblicza się na podstawie wyrażeń:

ReRe ⋅= Aot

2

100018,0

10009,0019,1

⋅−

⋅−= oo ttA

gdzie: A – współczynnik zmniejszenia wytrzymałości przy danej temperaturze Dla elementów walcowych wykonanych z blach stalowych, łączonych za pomocą spawania, a także przy obliczaniu ścianek stalowych elementów walcowych osłabionych otworami oraz stalowych elementów bez szwu (kutych, tłoczonych, ciągnionych, walcowanych) należy przyjmować następujące wartości: x = 1.65 dla stali węglowych, dla których istnieje norma co do wymagań udarności, dla stali stopowych i stalowych rur kotłowych, x = 1.8 dla pozostałych stali węglowych.

8

Kolejnym krokiem, w przypadku zbiorników spawanych, jest wyznaczenie współczynnika wytrzymałościowego z. Współczynnik ten ustala się w następujący sposób dla poszczególnych miejsc elementu ciśnieniowego: • dla miejsc całych, tzn. nie posiadających połączeń spawanych, zgrzewanych lub otworów z

= 1,00, • dla miejsc posiadających miejsca spawane lub zgrzewane z równa się mniejszej z wartości

z1 i 2·z2, przy czym 2·z2 maksymalnie może wynosić 1,00, gdzie : z1 - współczynnik wytrzymałości wzdłużnego złącza spawanego (zgrzewanego), z2 - współczynnik wytrzymałości obwodowego złącza spawanego (zgrzewanego).

dopzzz ⋅= 1 dopzzz ⋅= 2 Tabela 4. Kategorie złączy spawanych

Kategoria złącza spawanego z1/z2/ Dwustronne złącze doczołowe 1,0·zdop Jednostronne złącze doczołowe z podkładką 0,95·zdop Jednostronne złącze doczołowe bez podspawania 0,8·zdop Złącze z obustronnymi spoinami pachwinowymi z ukosowaniem 1,0·zdop Złącze z obustronnymi spoinami pachwinowymi bez ukosowania 0,85·zdop Złącze z jednostronną spoiną pachwinową z ukosowaniem 0,8·zdop Złącze z jednostronną spoiną pachwinową bez ukosowania 0,7·zdop

gdzie: zdop - współczynnik z jakim dany zakład został dopuszczony do wykonywania złączy w naczyniach ciśnieniowych. Po obliczeniu naprężenia dopuszczalnego i współczynnika wytrzymałościowego przystępuje się do wyznaczenia obliczeniowej grubości ścianki elementów walcowych, dla których:

2≤=w

z

D

Dβ według podanego wzoru:

0

00 3,2

pzk

Dpg W

−⋅⋅

⋅=

α

gdzie : po [MPa] - ciśnienie obliczeniowe, Dz[mm] - średnica zewnętrzna zbiornika, Dw[mm] - średnica wewnętrzna zbiornika, z - obliczeniowy współczynnik wytrzymałościowy w kierunku wzdłużnym, k [MPa]- naprężenia dopuszczalne, α - współczynnik zależny od β (tabela 4 poniżej) Tabela 5.

β ≤ 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

α 1.00 1.025 1.050 1.075 1.10 1.125 1.150 W obliczeniach należy wstępnie założyć wartość α i β, po czym po obliczeniu grubości ścianki go sprawdzić słuszność przyjętych założeń. Najmniejsza wymagana grubość ścianki wynosi:

g=go+c2+c3

9

gdzie: c2[mm]-naddatek grubości ścianki na ścienianie się jej pod wpływem działań mechanicznych i chemicznych w czasie pracy elementu; wielkość c2 ustala jednostka opracowująca projekt naczynia według znanej szybkości pocieniania się S[mm/rok] oraz założonego czasu pracy elementu τ lat :

c2 = S·τ c3[mm]-naddatek grubości ścianki ze względu na występowanie w niej dodatkowych naprężeń nie pochodzących od ciśnienia po; wielkość c3 ustala jednostka opracowująca projekt. Nominalna grubość elementu walcowego (wyrobu hutniczego) przeznaczonego na element walcowy naczynia:

gn≥g+c1

gdzie: c1[mm]-naddatek grubości ścianki uwzględniający największą ujemną odchyłkę wyrobu hutniczego i maksymalne przewidziane pocienienie ścianki wyrobu podczas jego przerobu na element naczynia. Rzeczywista najmniejsza grubość ścianki grz elementu walcowego:

grz =gn-c1

DENNICE a. Dobór materiału jak dla płaszcza zbiornika b. Na podstawie PN-75/M-35412 (Wyciąg z norm-rys. N4) dobiera się dno o średnicy Dw

równej średnicy wewnętrznej płaszcza i grubości takiej samej jak grubość płaszcza. c. Obliczamy stosunek Hz/Dz oraz ω i dobieramy wartość współczynnika wytrzymałości dna yw (tabela 6 poniżej).

rzgDz

d

⋅=ω

gdzie: d - średnica największego otworu w dnie [mm]. d. Obliczany grubość obliczeniową dna :

k4

yDpg wZ0

0 ⋅⋅⋅=

gdzie: x

kt 0

Re=

x = 1.4 dla stali węglowych, dla których istnieje norma co do wymagań udarności, dla stali stopowych i stalowych rur kotłowych, x = 1.55 dla pozostałych stali węglowych. Grubość nominalna dna powinna wynosić:

gn≥go +c1+c2+c3

gdzie: c1,c2,c3 - wartości naddatków jak dla płaszcza zbiornika. Rzeczywista grubość dna powinna wynosić:

grz=gn -c1 przy czym: grz≥g, g to założona grubość dna. Jeżeli powyższy warunek nie jest spełniony należy powtórzyć rozumowanie zakładając wyższą grubość dna.

10

Tabela 6.

yw w zależności od Hz/Dz oraz ω

Hz/Dz 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 3.37 2.9 2.3 2.0 1.81 1.7 1.63 1.6

ω=2 3.92 3.68 3.21 2.92 2.69 2.5 2.33 2.2

ω=3 4.87 4.61 4.1 3.77 3.52 3.32 3.15 3.0

ω=4 5.78 5.53 4.99 4.58 4.28 4.04 3.86 3.7

ω=5 6.77 6.5 5.9 5.41 5.03 4.76 4.52 4.35

OTWORY W PŁASZCZU ZBIORNIKA Średnica największego otworu niewymagającego wzmocnienia w części walcowej przyjmuje najniższą z wartości: d=8.1·[Dw·(grz-c2)·(1-zrz)]

1/3

d=0.35·Dz d=200mm

gdzie: ( )

( )2

20

3,2cgk

cgDpz

rz

rzWrz

−⋅⋅

−+⋅=

α

Otwory niespełniające powyższego warunku wymagają wzmocnienia, o ile osłabienie tymi otworami nie zostało uwzględnione przy obliczeniach grubości ścianek elementów walcowych. KRÓĆCE Wstępną średnicę króćca ustala się na podstawie czasu napełniania/opróżniania zbiornika i zależnej od niego prędkości czynnika na wlocie/wylocie ze zbiornika, zgodnie z równaniem:

31060

4 ⋅⋅⋅⋅

⋅=t

vdw ϑπ

gdzie: v – pojemność zbiornika [m3]

ϑ - prędkość czynnika na wlocie/wylocie (2 m/s dla wody, 4 m/s dla pary wodnej, 10 m/s dla powietrza)

t – czas napełniania/opróżniania zbiornika (mniejszy lub równy 15-20 minut) Dalej, materiały oraz szeregi średnic, odchyłki wykonania i grubości rur na króćce stosowane w aparaturze ciśnieniowej podaje PN-85/H-74252 (Wyciąg z norm-rys. N6, N7). Średnicę rury przyjmujemy na podstawie orientacyjnych wartości średnic króćców.

11

Obliczenia grubości rur bez szwu prowadzi się jak dla walcowych elementów ciśnieniowych (patrz obliczenia wytrzymałościowe płaszcza) przy założeniu z=1,00. Rzeczywista grubość rury króćca:

grzkr=gn

kr-c1

Na podstawie średnicy króćca oraz ciśnienia obliczeniowego należy dobrać kołnierz szyjkowy do przyspawania wg PN-87/H-74710/02-08 (Wyciąg z norm-rys. N8, N9), przy czym grubość części walcowej kołnierza nie powinna być mniejsza niż grubość rury króćca. PODPORY I ŁAPY Zbiorniki muszą posiadać elementu pozwalające na ich posadowienie i umiejscowienie na linii technologicznej. W przypadku zbiorników poziomych stosuje się najczęściej podpory (ich wielkość jest zależna od średnicy zbiornika), natomiast zbiorniki pionowe wyposaża się łapy (ich wielkość z kolei zależy od średnicy i masy zbiornika). Dobór łap zbiorników pionowych następuje przy uwzględnieniu masy ruchowej zbiornika, zgodnie z danymi podanymi na rysunkach (N10 i N11 - Wyciąg z norm branżowych). Łapy mogą być umieszczone bezpośrednio na płaszczu zbiornika, jak również za pośrednictwem blachy wzmacniającej. Odczytana z rys. N11 wartość W pozwala na odczytanie z rys. N10 parametrów geometrycznych łapy, natomiast odczytane wartości gc oraz g1+gw należy zastosować do wzoru omówionego poniżej. Sprawdzić należy ponadto naprężenia [MPa] oddziałującego na ścianę aparatu wskutek siły wywieranej przez łapę, według poniższych wyrażeń:

a) dla łap bez blachy wzmacniającej

( ) dop

cz

za k

gHDH

DeG≤

+⋅⋅⋅

=22

36,0σ , kdop = 95 MPa

b) przy zastosowaniu blachy wzmacniającej

( )( ) dop

wb

ba k

ggHDH

DeG≤

++⋅⋅⋅

=2

12

36,0σ , kdop = 95 MPa

gdzie: G = Go+Gczynnika – masa napełnionego zbiornika [kg] Go = 1,15(Gpłaszcza+Gdnia) – masa nienapełnionego zbiornika z osprzętem [kg] Dz – średnica zewnętrzna płaszcza aparatu [m] Db – zewnętrzna średnica blachy wzmacniającej [m] gc – najmniejsza grubość płaszcza nie wymagająca wzmocnienia [m] g1 – najmniejsza grubość płaszcza dla wzmocnienia [m] gw – najmniejsza grubość blachy wzmacniającej [m] e, H – wymiary łapy [m] Masę czynnika ustala się na przy znajomości gęstości medium oraz objętości zbiornika, podstawie wzoru:

VGczynnika ⋅= ρ

WYKONANIE PROJEKTU Podstawowym celem projektu zbiornik ciśnieniowy spawany jest zapoznanie się z techniką projektowania konstrukcji spawanych w oparciu o obowiązujące przepisy i normy państwowe. Przewidziane zadania w czasie projektu to obliczenie:

• grubości ścianek płaszcza zbiornika, tj. części walcowej i den,

12

• wzmocnienia otworów wykonanych w płaszczu zbiornika, • połączeń kołnierzowo-śrubowych, • grubości ścianek rur.

Przedmiotem projektu jest stały zbiornik ciśnieniowy pionowy, o konstrukcji spawanej, walcowy z dnami elipsoidalnymi. Zbiornik powinien być zaopatrzony w niezbędne króćce (liczbę i rodzaj ustala prowadzący) oraz winien mieć dobrane łapy. Podstawowe dane projektowe (ustalane przez prowadzącego) obejmują:

• pojemność zbiornika V[m3], • ciśnienie obliczeniowe po [MPa], • rodzaj czynnika i warunki pracy (temperatura obliczeniowa), • pozycję pracy.

Zadania projektowe: • obliczenia wytrzymałościowe płaszcza i den, • obliczenia wytrzymałościowe króćców (dobór grubości ścianek rur , kołnierzy), • dobór łap, • wykonanie rysunku zestawieniowego.

Rysunek zestawieniowy powinien być wykonany w miarę możliwości na jednym formacie i powinien obejmować:

• widoki: boczny i z góry zbiornika z wymiarowaniem • przekrój przez króciec z kołnierzem z wymiarowaniem • przekrój przez połączenie dennicy z walczakiem (spaw) (plus wymiarowanie) • widok z boku łapy z wymiarowaniem • tabliczkę podstawową wraz z tabliczką wyszczególniającą zapotrzebowanie

materiałowo-techniczne. W projekcie należy przyjąć następujące parametry szczegółowe:

zdop=0,8 S=0,02 ÷ 0,1 mm/rok c1 = 1 mm, c2 = 3 mm, c3 = 0 mm

ponadto proszę przyjąć do obliczeń gęstość skroplonej pary wodnej = 1000 kg⋅m3

LITERATURA:

1. Nizielski M., Urbaniec K. (2010): Aparatura przemysłowa. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

2. Pikoń J. (1979): Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej. Część 2. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa.

D o k u m e n t y n o r m a t y w n e : 3. /-/ Warunki Urzędu Dozoru Technicznego – Urządzenia ciśnieniowe,

WUDT/UC/2003, Wydanie II, Warszawa, 2005. 4. /-/ Nieogrzewane płomieniem zbiorniki ciśnieniowe – norma wieloczęściowa

(zharmonizowana z Dyrektywą PED), symbol PN-EN-13445.

13

WYCIĄG Z NORM BRANŻOWYCH STOSOWANYCH W KONSTRUKCJI ZBIORNIKÓW CIŚNIENIOWYCH

Rys. N1. Wybrane stale stosowane w budowie zbiorników

ciśnieniowych.

Rys. N2. Własności wytrzymałościowe wybranych stali.

Rys. N3. Wymiary den elipsoidalnych

Rys. N4. Dna elipsoidalne stalowe.

Rys. N5. Wymiary blach grubych walcowanych na gorąco.

14

Rys. N6. Rury stalowe bez szwu walcowane na gorąco ogólnego stosowania.

Rys. N7. Materiały na rury i przykład oznaczenia.

Rys. N8. Rodzaje kołnierzy do przyspawania: a) z szyjką, b) płaski, c) zaślepiający.

15

Rys. N9. Wymiary kołnierzy.

Rys. N10. Łapy wspornikowe zbiorników pionowych.

16

Rys. N11. Nomogram doboru łap.