PROIECTAREA UNUI RECIPIENT DE STOCARE

Proiect Inginerie Mecanica

PROIECTAREA UNUI RECIPIENT DE STOCARE

Sa se proiecteze un recipient de stocare, situat pe circuitul unui fluid sub presiune. Cunoscand masa utila de stocata in recipient, vom avea:

M =18200 Kg;

ρ =1200 Kg/m³;

G_u=80% - gradul de umplere a recipientului;

P=9 bar - presiunea fluidului din recipient;

Material =K47;

t =400⁰C

v_i=1 m/s - viteza de intrare a fluidului in recipient;

Q_i=471 l/min - debitul de intrare a fluidului in recipient;

v_e=2 m/s - viteza de evacuare;

Q_e=3999 l/min - debitul de evacuare a fluidului din recipient.

Recipientul are urmatoarea forma, elementele constituiente sunt:

1 - fundatie;

2 - talpa de sprijin;

3 - picior de sprijin;

4 - gura de evacuare;

5 - fundul recipientului;

6 - gura de vizitare;

7 - virola recipientului;

8 - orificiu de intrare a lichidului;

9 - suruburi si piulite de fixare a capacului de corpul recipientului;

10 - flansa de fixare a capacului de corp;

11 - capacul recipientului;

12 - racord de fixare a supapei de siguranta;

13 - racord de fixare a manometrului.

Proiectul cuprinde 2 etape: prima constituita din partea de proiectare, calculele propriu-zise

- care sunt structurate de asemenea pe etape - iar partea a doua e reprezentata de desenul de ansamblu.

Etapa I

Determinarea dimensiunilor de gabarit a recipientului

volumul total V_t;

diamentrul nominal D_n;

grosimea recipientului S₀;

lungimea recipientului L.

Volumul util al recipientului este dat de raportul: .Volumul total V_t se obtine din gradul de umplere iar volumul total va fi calculat cu rmatoarea relatie: .

Conform cu datele initiale, dupa efectuarea calcului s-a obtinut: V_u=15,166 m³,    G_u=0,800 m³ iar V_t=18,957 m³.

Diametrul preliminar al recipientului se va calclula cu relatia: iar dupa efectuarea calculelor D=2399 mm dci se va adopta D=2400mm.

Grosimea recipientului se va calcula cu relatia urmatoare:

, in care:

V = 1 - tipul sudurii cap la cap, solicitare compresiune;

K₁ = 0,8 - coeficient dependent de precizia cunosterii incarcarii exterioare;

K₂ = 1 - se executa control cu raze X sau γ;

K₃ = 1 - pentru solicitari statice;

= 158 - limita de curgere a materialului K47, S₀ ≤16.

=1,5 - coeficient de siguranta;

P=9 bar =0,9 N/mm² - presiunea din recipient;

D=2400 mm - diametrul nominal al recipientului.

Dupa efectuarea calculului s-a obtinut pentru S₀ =12,8856 mm.

Lungimea recipientului L se va calcula cu relatia urmatoare: m.

Etapa II

Determinarea grosimii peretelui recipientului

Grosimea peretelui virolei cilindrice se calculeaza cu relatia:

, in care :

S_p - reprezinta grosimea reala a peretelui din sirul de valori nominalizate de grosimea de tabla: 5,6,7,8.etc.

S_o - reprezinta grosimea rezultata din calculul de rezistenta;

C₁- reprezinta adaos pentru coroziune;

C_r1 - reprezinta adaosul de rotunjire, pozitiv, pana la cea mai apropiata valoare de grosime de tabla din sirul de valori normalizate.

Calculul de rezistenta:

, se poate efectua pentru doua situatii:

a) pentru functionare, cand S_o trebuie sa reziste pana la sarirea supapei de siguranta, astfel vom avea:

P - presiunea din recipient;

V = 1 - tipul sudurii cap la cap, solicitare compresiune;

K₁ = 0,8 - coeficient dependent de precizia cunosterii incarcarii exterioare;

K₂ = 1 - se executa control cu raze X sau γ;

K₃ = 1 - pentru solicitari statice;

= 158 - limita de curgere a materialului la temperatura de lucru;

=1,5 - coeficient de siguranta;

D=2400 mm - diametrul nominal al recipientului.

S_o=12,8856 mm

, unde v_c - viteza de coroziune: 0,002 - 0,2 mm

t - timpul de functionare a utilajului: 12-15 ani

C₁=0,24

- se adopta S_p = 14 mm.

Rezulta ca C_r1=14-13,276=0,724 mm

b) pentru proba de presiune - se efectueaza cu apa la 20⁰C la suprapresiune de 50% iar =1,15.

Astfel S₀ = 19.379 mm

S_p=S₀+C₁+C_r2

S_p=S₀+C₁=19,37+0,24=19,61

Se adopta S_p=20 mm

C_r2 =20-19,61=0,39 mm.

In calculul de proiectare se va folosi valoarea S_p = 14 mm.

Etapa III

Dimensionarea si alegerea flanselor rotunde cu gat pentru sudare in capul tevii

Pentru valorile initiale:

P=9 bar

v_i=1 m/s

Q_i=471 l/min

v_e=2 m/s

Q_e=3999 l/min, se pot calcula urmatoarele:

a) Flanse de intrare

= - 100 mm

b) Flanse de iesire

d= 508 mm deoarece D_n>1500 mm

Flanse oarbe

Dimensionarea stuturilor

Pentru D =2400 mm se pot calcula astfel:

a) stut pentru intrare

b) stut pentru iesire:

c) stut pentru vizitare

Dimensionarea garniturilor

Adoptam pentru etansarea suprafetelor plane, garnituri de klingherit.

Etapa IV

I.           Adoptarea flanselor de legatura a capacului recipientului de virola

L₁- lungimea virolei dupa calcul;

δg - grosimea garniturii;

L - lungimea virolei standard;

H₂ - inaltimea flansei

II.        Adoptarea flansei de legatura dintre capac si supapa de siguranta

a)      pentru Dn virola = 2400 mm vom avea Dn flansa =125 mm.

b)      dimensionarea stuturilor

, adoptam stut exterior;

III.     Verificarea sudurilor (in conditii normale de functionare)

, unde:

V = 1 - tipul sudurii cap la cap, solicitare compresiune;

K₁ = 0,8 - coeficient dependent de precizia cunosterii incarcarii exterioare;

K₂ = 1 - se executa control cu raze X sau γ;

K₃ = 1 - pentru solicitari statice;

_b= 158 - limita de curgere a materialului la temperatura de lucru;

=1,5 - coeficient de siguranta;

a)      verificarea sudurii cap la cap, la flansa de legatura dintre capac si supapa de siguranta

deci, sudura se verifica.

b)      verificarea sudurii cap la cap dintre stut si flansa de intrare

deci sudura se verifica.

c)      verificarea sudurii cap la cap dintre stut si flansa de iesire

deci se verifica sudura.

d)      verificarea sudurii cap la cao dintre stutu si gura de vizitare

D=508, deoarece D_n=2400 ≥1500

deci sudura se verifica.

e)      verificarea sudurii cap la cap virola - fund

se verifica sudura.

IV.     Dimensionarea sudurilor de colt dintre stut si virola

V = 0,65 - tipul sudurii cap la cap, solicitare compresiune;

K₁ = 0,8 - coeficient dependent de precizia cunosterii incarcarii exterioare;

K₂ = 1 - se executa control cu raze X sau γ;

K₃ = 1 - pentru solicitari statice;

_b= 158 - limita de curgere a materialului la temperatura de lucru;

=1,5 - coeficient de siguranta

a)      sudura de colt dintre stutul de intrare si virola

, adoptam pentru cordonul de sudura, inaltimea de 4 mm.

b)      dimensionarea sudurii de colt dintre stutul de iesire si virola

, a=4 mm

c)      dimensionarea sudurii de colt dintre stutul gurii de vizitare si virola

adoptam pentru cordonul de sudura, inaltimea de 4 mm.

d)      dimensionarea sudurii de colt dintre stutul ce face legatura cu supapa de siguranta si virola

adoptam pentru cordonul de sudura, inaltimea de 4 mm.

Etapa V

Sistemul de sprijin a recipientului

G_rec. = (G_virola+ G_fluid+2*G_capac)*1,1= 241085,9049 N

G_fluid= M*g = 178542 N

M= 18200

g= 9,81 m/s²

   

Etapa VI

Verificarea imbinarii filetate de fixare a capacului recipientului de corpul acestuia

Calculul fortei tehnologice preluate de un surub

, unde:

P - presiunea

n - numarul de suruburi

D_n - diametrul nominal al virolei

P_remanent= 0,7.0,9 P

P_remanent= 0,7*P= 0,7*72622,112=50863,4784

P_total= P+ P_remanent= 123525,5904

I.           Determinarea rigiditatii

C_s - rigiditatea surubului

C_p - rigiditatea pachetului de flanse

g - grosimea garniturii 2.3

= 2,84*10⁵

II.        Determinarea rigiditatii pachetului de flanse

D_c1=S+C₂=24+62=86, unde:

S - reprezinta deschiderea la cheie

L - diametrul gurii de trecere a tijei surubului

, pentru klingherit.

D_c2=S+2C₂+g/2=149

III . , unde:

d2 - diametrul mediu al surubului - 14,701

σ_t     - tensiunea de tractiune din tija surubului

Pt - forta totala care solicita surubul.