10. obl-2-cisn-temp, Studia, Projekt - materialy konstrukcyjne, 4. Obliczenia, 2. Przykladyobliczen
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2. Obliczenia ciśnień i temperatur
Ciśnienie nominalne
Zgodnie z normą BN-76/2201-06 normalizacja zbiorników (V
nom
i D
w
lub D
z
) bazuje również na
znormalizowanych (nominalnych) wartościach ciśnienia (p
nom
), które określa umowną wartość nadciśnienia w
temperaturze 20 [
o
C]. Zalecany szereg ciśnień nominalnych wynosi: p
nom
= 0.07, 0.1, 0.16,
0.25
, 0.30, 0.40, 0.50,
0.60
, 0.80, 1.0, 1.25,
1.6
, 2.0,
2.5
, 3.2,
4.0
, 5.0,
6.3
, 8.0,
10.0
, 12.5, 16.0, 20.0, 25.0, 32.0 40.0, 50.0, 63.0 i 80.0 [MPa]
[4.3].
Ciśnienia oznaczone wytłuszczonym drukiem są zalecane, gdyż uwzględniają typoszeregi armatury (zawory,
łączniki, rurociągi).
Przy korzystania z najnowszych katalogów zaworów, kołnierzy, pokryw itd. należy wiedzieć, że podane w nich
ciśnienie nominalne PN wyrażone jest w barach (1 [bar] ≈ 0.1 [MPa]).
Ciśnienie obliczeniowe
Przy obliczaniu grubości ścianek zbiorników stalowych korzysta się z nominalnych wartości ciśnienia
obliczeniowego, które określa najwyższą różnicę ciśnień z dwóch stron powłoki (wewnątrz i na zewnątrz). W
przypadku zbiornika otwartego bez cieczy, gdy ciśnienie hydrostatyczne równa się zero p
h
= 0, również ciśnienie
obliczeniowe wynosi zero p
o
= 0. Ciśnienia obliczeniowe, zgodnie z normą PN-62/C-60011 [4.2] są również
znormalizowane i wynoszą: p
o
= 0.07, 0.1, 0.3, 0.6, 1.0, 1.6, 2.0, 2.5, 3.2, 4.0, 5.0, 6.4, 8.0 i 10.0 [MPa] lub w
przypadku korzystania z normy PN-89/H-02650 p
o
= 0.1, 0.16, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.25, 1.6 i 2.0
[MPa].
Ciśnienie obliczeniowe jest sumą ciśnienia roboczego czynnika p
r
i ciśnienia hydrostatycznego zaokrągloną w
górę do najbliższej wartości znormalizowanej:
p
+
=
p
r
p
h
[MPa]
Ciśnienie hydrostatyczne
Jest iloczynem gęstości cieczy ρ [kg/m
3
], przyśpieszenia ziemskiego g oraz
wysokości słupa cieczy H = l
z
w przypadku zbiornika pionowego, H = D
w
poziomego,
h
r
a w przypadku podłączenia zbiorników od instalacji rurociągów H = (l
z
+ h
r
) lub H =
(D
w
+ h
r
), gdzie h
r
jest wysokością słupa cieczy w rurociągu:
l
z
D
w
p
h
=
ρ
⋅
g
⋅
H
=
ρ
H
⋅
9
81
⋅
10
−
6
[MPa]
Nominalna temperatura obliczeniowa
Nominalne temperatury obliczeniowe, zgodnie z normą BN-75/2201-07 [4.2], przyjmują następujące wartości: t
o
= 20, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 500, 525, 550, 575 i 600 [
o
C].
Przykład określania ciśnień i temperatur obliczeniowych
Przykład I
Tematem projektu jest cylindryczny, pionowy i bezciśnieniowy zbiornik przeznaczony do magazynowania
2 ton oleju opałowego. Zbiornik ma być umieszczony 2.5 [m] nad poziomem gruntu, na zewnątrz.
Dane/Założenia:
Obliczenia:
Wyniki:
2. Wyznaczenie ciśnienia i temperatury obliczeniowej
2.1. Ciśnienie robocze
Ponieważ zbiornik jest bezciśnieniowy, więc ciśnienie robocze wynosi
p
r
= 0 [MPa]
p
r
= 0
4
o
⋅
2.2. Ciśnienie hydrostatyczne
ρ
15
=860 [kg/m
3
]
[1],
H = l
z
= 2.05 [m]
p
h
=
ρ
⋅
g
⋅
H
=
860
⋅
2
05
⋅
9
81
⋅
10
−
6
=
0
0173
[MPa]
p
h
= 0.02 [MPa]
2.3. Wyznaczenie ciśnienia obliczeniowego
p
r
= 0 [MPa],
p
h
= 0.02 [MPa]
W oparciu o normy PN-62/C-60011 [4.3]) lub PN-89/H-02650
najbliższa wartość ciśnienia obliczeniowego wynosi p
o
= 0. 07 [MPa] lub p
o
= 0. 1 [MPa]. Bardziej aktualna jest druga norma i dlatego wybrano druga
wartość.
p
o
= 0. 1 [MPa]
2.4. Wyznaczenie temperatury obliczeniowej
Ponieważ zbiornik umieszczony jest na zewnątrz, gdzie temperatura
waha się od ok. – 20 do + 35 [
o
C], więc po zaokrągleniu w górę, w oparciu o
normę PN-62/C-60012, przyjęto temperaturę obliczeniową t
o
= 50 [
o
C].
t
o
= 50 [
o
C].
Przykład II
Tematem projektu jest cylindryczny, poziomy zbiornik o pojemności V = 4.5 [m
3
], ciśnieniu p = 15 [at] i
temperaturze t = 15 - 50 [
o
C] przeznaczony do magazynowania amoniaku. Zbiornik ma być umieszczony w
pomieszczeniu piwnicznym o wysokości 3 [m], skąd przetłaczany jest amoniak na wysokość 4 [m] do hali
sprężarek.
Dane/Założenia:
Obliczenia:
Wyniki:
2. Wyznaczenie ciśnienia i temperatury obliczeniowej
W temp. 20 [
o
C] i
p
r
=1.5[MPa] NH
3
jest cieczą o
gęstości ρ
20
≈ 600
[kg/m
3
] a w temp.
50 [
o
C] gazem o
gęstości ρ
50
≈ 300
[kg/m
3
] [2]
h
r
= 4.0 [m],
D
w
= 1.6 [m]
2.1. Ciśnienie hydrostatyczne
ρ [MPa]
Ponieważ w momencie przetłaczania rurociąg wylotowy o wysokości h
r
jest otwarty, więc wysokość słupa ciekłego amoniaku wynosi:
H = D
w
+ h
r
stąd:
Do obliczeń przyjęto gęstość większą, czyli ciekłego amoniaku.
H
=
20
⋅
g
⋅
p
h
= 0.03 [MPa]
p
ρ
=
⋅
g
⋅
( )
D
+
h
=
600
⋅
9
81
⋅
10
−
6
⋅
5
=
0
033
[MPa]
h
w
r
2.2. Wyznaczenie ciśnienia obliczeniowego
p
r
= 1.5 [MPa],
p
h
= 0.03 [MPa]
p
[MPa]
Obydwie normy PN-62/C-60011 [Mat.Pom.4.3] i PN-89/H-02650, w tym
przypadku są zgodne, wskazując na najbliższą znormalizowaną wartość
ciśnienia obliczeniowego równą:
p
o
= 1.6 [MPa]
Ciśnienie obliczeniowe jest sumą ciśnienia roboczego i hydrostatycznego
533
o
=
p
r
+
p
h
=
1
+
0
033
=
1
p
o
= 1.6 [MPa]
2.3. Wyznaczenie temperatury obliczeniowej
Zakres temperatur pracy zbiornika, podany w temacie, pokrywa się z
temperaturą obliczeniową (PN-62/C-60012), która wynosi:
t
o
= 50 [
o
C].
t
o
= 50 [
o
C].
Literatura
(wykaz należy zamieścić na końcu części obliczeniowej projektu)
[1] WWW.isanit.pl
[2] K, Ražnjeviĉ, Tablice cieplne z wykresami, WNT Warszawa 1966,
5
p
h
[ Pobierz całość w formacie PDF ]