Calculul unui acumulator de presiune - recipient de hidrofor

Tema : calculul unui acumulator de presiune

(Recipient de hidrofor)

A.DATE INITIALE

Capacitatea nominala C [m] C=6.3 m

Presiunea nominala p[bar] p=16 bar

Mediul de lucru :apa +aer

Temperatura maxima t=100C

Temp minima de lucru :t =5C

Pozitia de lucru a recipientului:VERTICALA

Diametrul gurii de vizitare D [mm] D=500 mm

Durata normata de exploatare T=10 ani

B.SE CERE:

1.Calculul mantalei

2.Calculul fundurilor

3.Calculul gurii de vizitare

4.Stabilirea marimii,formei si amplasarii racordurilor

5.Alegerea solutiei de sprijinire a recipientului

6.Alegerea si calculul elementelor de ridicare a recipientului

7.Elaborarea desenului de ansamblu al gurii de vizitare

MEMORIU DE PREZENTARE

Recipientele de hidrofor fac parte din instalatiile sanitare de alimentare cu apa (rece sau calda) ce servesc la acumularea apei si la livrarea la o presiune cvasiconstanta catre consumatori.De regula recipientele functioneaza in pozitie verticala ,au un singur compartiment ,se proiecteaza,construiesc, exploateaza si intretin conform normativului Celaborate de I.S.C.I.R.

grupul de pompare

manometru de apa

3.1. racord de intrare a apei in recipient

3.2. indicator de nivel

3.3. recipient

3.4. Racor al manometrului de aer

3.5.supapa de siguranta

3.6. rcord de intrar ae comprimat

3.7. gura de vizitare

3.8. urechi de ridicare

3.9. racord de iesire apa

3.10. sistem de sprijinire

3.11. racord de golire

4. presostat

5.manometru de aer

6.compresor de aer

Recipientul este construit din tabla sudata,alcatuit dintr-o manta si doua funduri elipsoidale sudate la manta.Recipientul este prevazut cu o gura de solicitare format dintr-un corp al gurii de vizitare,de forma tubulara din otel sudat in manta, inchiderea gurii de vizitare facandu-se cu un capac fixat cu suruburi.

Etansarea dintre capac si corp se face prin intermediul unei garnituri de etansare (garnitura de marsit).

Recipientul trebuie prevazut cu urmatoarele racorduri:

• Racord de intrare/iesire a apei
• Racord de golire
• Racord al supapei de siguranta
• Racord al manometrului de aer
• Racord pentru alimentarea cu aer comprimat
• Sistem de sprijinire
• Sistem de ridicare

BREVIAR DE CALCUL

1.CALCULUL MANTALEI

1.1 Optimizarea raportului ,caculul diametrului mantalei si a inaltimii acestuia

Consideram recipientul avand urmatoarele dimensiuni:

D-diametrul mantalei [mm]

H-inaltimea mantalei [mm]

h-inaltimea portiunii cilindrice a fundului ellipsoidal [mm]

h-inaltimea fundurilor pe interiorul recipientului [mm]

Vom considera o ipoteza simplificatoare :capacitatea nominala a recipientului este data de capacitatea cuprinsa in zona mantalei. C [m]

H=[mm]

Mantaua este realizata din tabla prin roluire.Aria necesara pentru confectionarea mantalei este A[mm

A [mm

Fundurile se executa de asemenea din tabla debitata sub forma unor discuri D1,2D.Dupa ce au fost debitate ,aceste discuri,prin ambutisare se creeaza profilul ellipsoidal.

Aria fundului : A[mm]

Aria totala necesara fabricarii recipientului

AA[mm]

Optimizarea raportului are drept obiectiv utilizarea unei suprafete de tabla cat mai redusa.Minimizarea consumului de tabla: A(D)=0

D=960=1773.03 [mm]

D D=1700 [mm]

=1,44H=2448 [mm] H=2449 [mm]

h [m]

A

1.2Calculul presiunii hidrostatice p[bar]

p=[daN/cm]

-greutatea specifica a lichidului(a apei)

=1[ daN/cm]

h-inaltimea coloanei de lichid din recipient

h[mm]

p=1*3290*10=0,329 [daN/cm]=0,329 [bar]

h=2440+2*45=2530 [mm]

1.3 Determinarea presiunii de calcul p[bar]

Daca:

p

p

0,05*p=0,05*16=0,8

p

p=16[bar]

1.4 Alegerea materialului pentru manta

Otelurile utilizate la fabricarea mantalei,ca si a fundurilor sunt oteluri speciale prezentate in STAS 2883/3-80,facand parte din grupa otelurilor carbon,slab aliate sau a otelurile aliate.

Vom utilize K cu urmatoarele caracteristici:

• -limita la curgere
• -rezistenta la rupere

1.5 Calculul rezistentei admisibile la tractiune [

1.6 Stabilirea coeficientului de calitate a sudurii

Pentru suduri cap la cap executate automat avem:

1 (in conditiile controlului nedistructiv total al sudurilor)

0,9 (in conditiile controlului nedistructiv partial al sudurilor)

0,8 (fara control)

Pentru suduri cap la cap executata manual avem:

0,95 (control total)

0,85 (control partial)

0,7 (fara control)

Eseu: Tehnica auditului energetic pentru cladiri Proiect: Condensul - ce putem face pentru a micsora riscul aparitiei condensului?

In cazul proiectului de fata alegem

1.7 Calculul grosimii mantalei

a)determinarea grosimii teoretice a mantalei [mm]

p-presiunea de calcul [N/mm

=12.23 [mm]

b)stabilirea grosimii preliminare a mantalei, s' [mm]

La stabilirea grosimii preliminare a mantalei se tine cont ca pe durata exploatarii recipientului, acesta este supus unui fenomen de coroziune.

s'=+c

c-grosimea de material pierdut prin coroziune, c=V*T

V-viteza de coroziune , V(0,002..0,25) [mm/an]

Alegem V=0,1 [mm/an] si T=10 ani

c=1[mm]

s'=12.23+1=13.23 [mm]

c)stabilirea abaterii negative la grosimea tablei c [mm]

Alegem cin functie de s' : c=0,6 [mm]

d)alegerea grosimii standardizate a tablei s [mm]

s s13,23+08 s14.03 s=16[mm]

1.8 Constructia tehnologica a mantalei

La tehnologia de fabricare a mantalei trebuie sa se tina cont de urmatoarele considerente:

• Numar mic de virole
• Pierderi mici de material
• Volum de manopera redus
• Respectarea directiei de laminare

Directia de laminare aflata pe lungimea tablei trebuie sa coincide cu lungimea desfasuratei mantalei.Uneori este necesar ca mantaua sa se execute din virole.

2.CALCULUL FUNDURILOR DE RECIPIENT [mm]

2.1. Calculul grosimii teoretice a fundurilor

[mm]

R-raza echivalenta a fundului ellipsoidal

R==1700 [mm]

=12.23[ mm]

2.2 Calculul grosimii preliminare s'[mm]

s'=+c=12.23+1=13.23[ mm]

2.3 Determinarea baterii negative, c[mm]

Alegem cin functie de s' : c=0,6 [mm]

2.4 Alegerea marimii standardizate a fundurilor s [mm]

s s13.23+0.8=14.03 s=7[mm]

2.5 Constructia tehnologica a fundurilor elipsoidale

Dimensiunile standardizate ale fundurilor elipsoidale:

• h=425[ mm]
• h=60[ mm]
• D=2096[ mm]

h =485 [mm]

Capacitatile fundurilor elipsoidale : C=779.2 [dm]

Masa funfurilor elipsoidale M=433 [kg]

Calculul capacitatii totale a recipientului C [m]

C

C

C=5.53+2*0.7792=7.0884[ m]

3.CALCULUL GURII DE VIZITARE

3.1.Stabilirea tipului si dimensiunilor principale ale gurii de vizitare

Gura de vizitare e alcatuita din corp si capac.

Capacul se fixeaza la gura de vizitare prin suruburi si piulite.

Gurile de vizitare pot fi capac bombat pivotant de tip BP sau cu capac bombat rabatabil BR. BP se recomanda atat la recipientii orizontali , cat si la cei verticali.Gurilde de vizitare cu BR sunt flolsite exclsiv la recipientele orizontale(gura de vizitare are axa racordului verticala).

Capacele au o greutate mare ,astfel e utilizat un sistem de sustinere car sa permita manipularea acestuia in conditii de siguranta.

Fixarea capacului la gura de vizitare se face prin intermediul unor flanse : flansa capacului,respectiv flansa corpului gurii de vizitare.Acestea sunt standardizate.Exista mai multe tipuri constructive , privind suprafata de etansare a flanselor :

Flansa cu suprafata de etansare plana cu umar , PU ;

Flansa cu suprafata de etansare cu prag sau sant , PS1, PS2

 Flansa cu suprafata de etansare cu canal sau pana , CP1, CP2

Flansa cu suprafata de etansare cu prag si sant sau adancitura, SA1,SA2

Vom alege lansa cu suprafata de etansare plana cu umar

Dimensiunile gurii de vizitare:

[mm]

[bar]

d5=600 [mm] s1=10 [mm] b=b1=55[mm] R=600

d6=622 [mm] b=55 [mm] M24 PU=660

[mm]

Corp [mm]

h=275 [mm]

s=10 [mm]

d1=635 [mm]

Capac si flansa d2=585 [mm]

nxd3=20x26

d4=486[mm]

d5=488 [mm]

s1=10 [mm]

b1=48[mm]

R=490[mm]

d6=510[mm]

b=50[mm]

Lungimea surubului :

[mm]

, grosimea garniturii de etansare

Alegem dimensiunile pentru suruburi pentru pretensionare cu cap hexagonal

S=36[mm]

D=3.6[mm]

h=15[mm]

lf=54[mm]

Alegem dimnsiunie pentru piulite pentru pretensionare,saibe de inalta rezistenta

M24 s=36[mm]

D=39.6[mm]

m=19[mm]

p=2[mm]

d=26[mm]

d=39[mm]

s=4[mm]

Alegem in functie de Dn=500 [mm] si Pn=16 [bar] masa gurii de vizitare

M=150 [kg] ;

In functie de Dn si Pn alegem dimensiunile constructive ale pivotului :

c=375 [mm]

c1=140[mm]      

d1=40 [mm]        

d2=60 [mm]

r=200 [mm]

h1=325[mm]

h2=150[mm]

h3=45 [mm]

h4=80[mm]

h5=110[mm]

h6=70[mm]

3.2Elemente de calcul ale etansarii

Garnitura de etansare:

[mm], latimea garniturii

c=555[mm]

[mm], latimea de contact de referinta

[mm]→ [mm];

[mm]

3.3Verificarea asmblarii capac- corp a gurii de vizitare

Calculul fortei de strivire a garniturii

q=11→3.14*521.5*3.374*11=60774.5 [N] ;

q=25.5→3.14*521.5*3.374*25.5=140886.4 [N] ;

q=44.8→3.14*521.5*3.374*44.8=247518 [N] ;

Forta de exploatare : [N] ;

Presiunea de etansare m=2 : =2*3.5*16*10=11.2 [Mpa] ;

[N] ;

=0.8 [mm] ,m=3.5, q=44.8 [Mpa] ;

Forta minima pe garnitura :  [N]

Forta totala ce ationeaza asupra suuburilor , la exploatarea recipientului :360988.3 [N] ;

Forta de pretensionare aplicata unui surub : [N] ;

Forta maxima de calcul la care sunt supuse toate suruburile : 1.3*360988.3=469284.79 [N] ;

Rezistenta admisibila la tractiune

[Mpa] ;

=90%=900[Mpa]

gr.10.9 =1000[Mpa]

Diametrul intesior ncesar filetului : 9.64 [mm] ;

Diametrul interior STAS al filetului : [mm];

3.4 Calculul momentului de prestrangere la suruburi

Calculul momentului de frecare dintre spirele filetului , M_rs [Nmm]

M_rs=F₀

d₂=d-0.65p=24-0.65*2=22.7[mm] ,diametrul mediu al filetului

=arctg ₌ arctg _{= 1.6 ,} unghiul de inclinare al elicei medii

₌ arctg _, unghiul de frecare dintre spire

M_rs=17946.531

Calculul momentului de frecare dintre piulita si suprafata frontala de srijin , M_rp [Nmm]

M_{rp =} F₀ * * R_m

R_m = =15.65

D_e=S = 36[mm],deschiderea la cheie

D_i=d₃ =26[mm],diametrul gaurii de trecere

0.15 (frecare uscata)

M_{rp =} 17946.531*0.15*15.3=42087.5[Nmm]

4.STABILIREA MARIMII,FORMEI SI AMPLASARII RACORDULUI

Racordul este cu flansa de tip PU

Dimensiunile racordului sunt prezentate in tabelul urmator  :

5.SOLUTIA ALEASA PENTRU SPRIJINIREA RECIPIENTULUI

5.1 Tipul suportului

Se va alege drept solutie pentru sprijinire utilizarea unor suporturi verticale de tip teava cu placa intermediara.

5.2 Calculul greutatii totale a recipientului

G_max= K*G_i=K(G_m+2G_f+G_GV+G_l)

G_m=7.85*10^-6 * *D_n*H*s_stas =7.85*10*3.14*1700*2440*16=1635.9, greutatea mantalei

G_f=0.981*M_f =0.981*433=427.77, greutatea fundului de recipient

G_GV=0.981*M_GV= 147.15, greutatea gurii de vizitare

G_l=*C_tot*10³ =7088.4, greutatea lichidului din recipient

K=1.1 coeficient de supraincarcare accidentala

=1[]daN/dm³]

M_f, masa unui fund

M_GV, masa gurii de vizitare

G_rgol=G_m+2G_f+G_GV= 1635.9+2*424.77+147.15=2632.59[daN] , greutatea recipientului gol

5.3 Calculul fortei maxime pe suport

F₁ [daN]

N=3

Dimensiunile suportilor de srijin in functie de D_n,F_1 :

D_n= 1700[mm]

F₁=7400[daN]

r=650[mm]

s_f=10[mm]

x s =168x6

h=330[mm]

a=250[mm]

s_t=16[mm]

d₁=26[mm]

c₁=50[mm]

s_p=10[mm]

masa=18.5[kg]

6.ALEGEREA SI CALCULUL URECHILOR DE RIDICARE

6.1 Sarcina maxima pe o ureche

F_1gol===1201.563[daN]

6.2 Tensiunea nominala de forfecare a cordoanelor de sudura [MPa]

=

==7.72 [MPa]

=38[MPa] , tensiunea adimisibila la forfecare a cordoanelor de sudura

a=0.7 min(s_u,s_f) [mm] , inaltimea cordonului de sudura