UNIVERSITATEA AUREL VLAICUDIN ARAD

UNIVERSITATEA AUREL VLAICUDIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARA

TURISM SI PROTECTIA MEDIULUI

SPECIALITATEA P.C.M. AN I.PROIECT CORDONATOR: STUDENT

.l. dr. ing. Gabriela ONOFREI Oprea Flavius2012-2013CUPRINSI . Generalitati pag 5-9II .Calculul si alegerea capacitatii nominale a recipientului pag 10III.Stabilirea diametrului nominal pag 10-11IV.Alegerea dimensiunilor effective pag 11Bibliografie www.fim.usv.ro/pagini/specializari/tcm/files000/tam/curs/C7.pdffacultate.regielive.ro FacultateReferateStiinta Materialelor facultate.regielive.ro FacultateProiecteMecanicawww.scribd.com/sectionized/53276538/35Sa se proiecteze un recipient metalic sub presiune in constrictie sudata de forma cilindrica cu capac si fund ellipsoidal.

Recipientul va fi prevazut cu record de golire ,gura de vizitare si suruburi fixe.

Date initiale:

-volumul util Vu=3.4m3-presiunea nominala 410 MPa-densitatea fluidului 0,93 g/cm-tipul de reazame: suport lateral

Calculul si alegerea capacitatii nominale conform STAS 4635/1990 (Vn )

Stabilirea diametrului nominal conform STAS 7159/1990 (Di )

Alegerea dimensiunilor efective (Hi ,hi,hl )

I.Generalitati privind recipientele sub presiune.Recipentele stabile sunt acele recipiente care sunt instalate pe fundatii sau alte reazame fixe.Prin recipiente sub presiune se intelege orice invelis metalic care contine un fliud la o presiune mai mare decit cea atmosferica in conditii sigure de rezistenta si etansietate.Prezentele prtescriptii tehnice sunt elaborate in baza decretului Nr. 587/1973 privind functionarea in conditii de siguranta a instalatiilor sub presiune a aparatelor consumatoare de combustibil si contin prevederile tehnice minime obligatorii pentru proiectarea ,executarea, instalarea, exploatarea si repararea recipientelor metalice stabile sub presiune aplicandu-se recipientelor cu presiune maxima admisibila de lucru mai mare 0.07MPa (0.07 bar).La recipientele penru care exista prescriptii tehnice suplimentare se aplica si prevederile respective .

Nu intra in prevederile prezentelor prescriptiile tehnice:

-recipientele care apartin si functioneaza sub controlul Ministerului Apararii si al Ministerului De Interne

-recipientele stingatoare de incendii care se afla sub presiune numai in momentul folosiri lor

-recipientele de aer pentru sisteme de frinare , basculare,semnalizare ,transport pe cablu ;cele care au rol de rezervor de combustibil montate pe locomotive ,vagoane si autovehicule precum si toate recipientele montate pe constructii plutitoare .Cuptoarele construite din tevi care se proiecteaza ,executa si exploateaza pe baza instructiunilor stabilite de Ministerul de Standarizare:

-recipientele cu volum interior de cel mult 50litri

-recipientele care fac obiectul unor cercetari stiintifice si experimentale

-recipentele ce contin apa la temperaturi mai mici de 115 C

-recipientele construite numai din tevi cu diametru exterior pina la 170mm inclusiv

-conductele pentru transportul fluidelor

-radiatoarele de calorifer

-distribuitoarele de aburi ,apa fiierbinte si aer care nu au rol de tampon sau accumulator.Conditii generaleConditia de baza pe care trebuie sa o satisfaca proiectarea , executia ,instalarea ,exploatarea ,repararea si verificarea recipientelor stabile sub presiune este asigurarea functionarii acestora fara defectiuni si fara pericol pe toata durata prevazuta utilizarii lor.

Proiectarea recipientelor sub presiune poate fi realizata si de catre unitati de proiectare cu conditia ca proiectele respective sa fie verificate de o unitate autorizata.Desenele de ansamblutrebuie sa respecte prescriptiiletehnice pentru a fi avizate de I.S.C.I.R.

Executia ,montarea si repararea recipientelorsub presiune poate fi realizata numai de intreprinderile specializate.Beneficiarul este cel care raspunde de instalarea recipientelor si de exploatarea acestora in conformitate cu prevederile proiectului de executie.Recipintele trebiue sa fie:

-prevazute cu un certificate de calitate

-insotite de o documentatie tehnica de garantie

-prevazute cu o placuta de identificare ce trebiue sa contina :-denumirea fabricantului -anul fabricatiei -presiunea maxima admisibilade lucru in bari

-temperatura maxima admisibila de lucru in grade Celsius

-temperatura minima admisibila de lucru in grade Celsius

-fluidul de lucru

-capacitatea recipientului.

Recipintele care lucreaza la presiuni cel mult egale cu 0.07 MPa trebuie sa fie prevazute cu un dispozitiv de siguranta prin care sa poata comunica cu atmosfera.

Recipintele care lucreaza la presiuni cel putin egale cu 0.07 MPa trebuie sa fie prevazute cu supape de siguranta de tip etans, gazele eliminate fiind conduse in locuri nepericuloase sau vor fi neutrlizate la iesirea prin conducta de evacuare.Prin substante inflamabile se intelege acele substantecare au punctual de inflamabilitate la o temperatura de cel mult 60C.Alegerea materialelorProprietatile materialelor metalice din care sunt fabricate recipintele se pot clasifica in patru categorii

Proprietati;-fizice

-chimice

-tehnologice

-mecanice

Proprietatile fizice ale materialelor metalice sunt:

-culoarea

-luciul metallic in sectiunea proaspat taiata

-densitatea

-fuzibilitatea(proprietatea de a putea fi topit usor)

-dilatarea termica

-conductibilitatea termica foarte buna

-conductibilitatea electrica foarte buna

-proprietatea de a fi paramagnetice (paramagnetismuleste o foema de magnetism ce se manifesta doar in prezenta unui cimp magnetic exterior ).

Proprietatile chimice ale materialelor metalice sunt:

-caracter electipozitiv (capacitatea de a ceda electroni cu formare de ioni pozitivi)

-oxizi metalelor formeaza anhidride bazice

-prin conbinare directa cu halogeni formeaza halogenuri

-au diferite rezistente la coroziune

Proprietatile tehnologice ale materialelor metalice sunt:-capacitatea de turnare

-fluiditatea in stare topita

-deformabilitatea la cald

-sudabilitatea

-prelucrabilitatea prin aschiere

Proprietatile mecanice ale materialelor metalice sunt:

-duritatea (proprietatea materialului de a se opune patrunderii in masa lor a altor solide )

-elesticitatea si plasticitatea

-rezistenta mecanica (proprietatea de a se opune ruperii sub actiunea fortelor exterioare)

Solicitarile mecanice la care pot fi supuse materialele metalice sunt:intinderea ,compresiunea,incovoierea ,rasucirea(torsiunea) ,forfecarea.Din acest punct de vedere materialele metalice se inpart in doua categorii:

1. materiale tenace care inmagazineaza lucrul mechanic ininte de rupere aparind gituiri si deformatii accentuate

2. materiale casante care se rup brusc in momentul depasirii tensiunii limita de rupere.

-fluajul (proprietatea materialelor de a se deforma sub sarcina constanta la temperaturi inalte daca sunt solicitate perioade indelungate)-rezistenta la soc sau rezilienta (propritatea materialelor metalice de a acumula energie inainte de rupere atunci cind sunt brusc lovite de un corp solid)

-rezistenta la oboseala.II Calculul si alegerea capacitatii nominale a recipientuluiPentru alegerea capacitatii nominale (a volumului nominal ) se utilizeaza relatia :

Vu=KuVn sau Vn= Vu volumul util

Vn- volumul nominal

Ku coeficientul de umplere

Coeficientul de umplere poate avea urmatoarele valori Ku =0.70.85 atunci cind lichidul din recipient nu isi modifica volumul in timpul depozitari (nu fierb si nu formeaza spuma );sau poate avea valorile Ku=0.60.7 atunci cind lichidul din recipient isi modifica volumul in timpul depozitarii.

Conform STAS 4635/1990 prin capacitatea nominala se intelege valoarea rotunjita a volumuliu teoretic al recipientului determinat pe baza dimensiunilor interioare (fara abateri) inclusiv volumul capacului si al fundului recipientului exclusiv volumul echipamentului interior fix(serpentine, sicane ,captuseli, etc.) si a racordurilor.Standardul nu se refera la gazometre, rezervoare, coloane si aparate la care capacitatea rezulta din dimensiunile principale determinate prin calcul tehnologic si la recipiente cu forme geometrice neregulate.

Pentru cazul depozitarii in rezervor a unei ape uzate care poate fermenta (face spuma ) coeficientul de umplere este Ku =0.6 si atunci

Vn = 3.4:0.6=5.66m3Vn=5.66m3Coform STAS 4635/1990 volumul nominal este Vn=5m3III Stabilirea diametrului nominal

Diametrul nominal se determina din reletia Vn = Vcilindru +Velipsa

Vcilindru=(Hi-2hi)

Velipsa= hiVn=(Hi-2hi)+

EMBED Equation.3 Vn=(KrDi-2KlxDi)+

x Kl x DiVn=

Vn=

Vn=

12Vn=)

Di=

Stiind ca Kr =1.11.5 si Kl =0.25( intodeauna)KrDi=HiSe adopta Kr =1.4 si Kl=0.25 Vn=5m3Di=

Di=1.72

Conform STAS 7159/1990 Di =1.7mIV Alegerea dimensiunilor effective a recipientului (Hi,hi,hl)

1. a. calculul inaltimii totale a recipintului Hi din reletia Kr= Hi / Di

Hi =Kr Di=1.4x1.7=2.38 m

Asadar inaltimea totala a recipientului proectat va fi de 2,38

Hi=2.38m

b. calculul inaltimii parti elipsoidale a recipientului hi din relatia

hi=KlDi=0.25x1.7=0,425m

Asadar inaltimea partii elipsoidale a recipientului proectat va fi:

hi=0.425m 2. calculul inaltimii lichidului din recipient hl pornind de la relatia

Vu=Vparte cilindrica+Vcapac (fund) parte elipsoidalaVu=volumul util al recipientului

Vu=

Vu=

Vu=)

24Vu=

24Vu=

24Vu+

hl=

hl=

hl=

hi=0.425m(conform 1.4) hl=

hl=1.60mProprietatile materialelor metalice

Tenacitatea eate proprietatea metalelor de a rezista mai mult timp la diferite eforturi deformindu-semult ininte de rupere . Cea mai mare tenacitate o au in ordine descrescatoare : Wolfram W >Molibden Mo>Tantal Ta>Zirconiu Zr>Niobiu Nb>Titan Ti>Torium Th>Cobalt Co>Nichel Ni >Paladiu Pd> Fier Fe>Cupru Cu >Argint Ag>Aur Au>Aluminiu Al etc.iar cea mai mica : Bismut Bi>Talium Ta>Plumb Pb>Indiu In >Galiu Ga >Staniu Sn .Un material metallic este tenace daca inmagazineaza lucrul mecanic inainte de rupere cea ce conduce la aparitia de deformatii importante si gituiri accentuante (rupere ductibila).

Fluajul este proprietatea metalelor de a se deforma la temperaturi inalte sub sarcina constanta daca sunt solicitate perioade indelungate.

Rezistenta la soc (rezilienta)este capacitatea unui metal de a absorbi o cantitate de energie ininte de rupere cind este lovit brusc de un corp solid.

Rezistenta la oboseala este capacitatea unui material metallic de a rezista unor solicitari variabile in timpul functionarii; intinderi urmata de compresiune ;rasucire si incovoiere etc.ea este mare atunci cind structura interioara a metalului aste mai omogena.Determinarea rezistentei la oboseala se realizeaza pe epruvete de forme speciale montate in masini de incercare care reproduc ciclul de solicitare si il repeta de cateva sute de mii sau milioane de ori . Elasticitatea este propietatea unui metal de a reveni la forma si si dimensiunile initiale dupa indepartarea fortei deformatoare . Plasticitatea este propietatea de a putea suferi deformari fara a se rupe. In aceasta categorie intra maleabilitatea si ductilitatea .

a) Maleabilitatea este propietatea metalelor de a fi trase in foi.b) Ductilitatea este propietatea metalelor de a fi trase in fire.

Duritatea materialelor metalice este propietatea de a se opune patrunderi in masa lor a altor solide. Aceasta se poate determina prin unul din urmatoarele procedee: Brinell (HB), Rocwell( HRC ,HRV) sau Vickers (HV).

In functie de duritate metalele se clasifica in :

metale moi ( metalele alcaline ) gr.1

foarte dure

metalele tranzitionale ( Cr , W)

Oteluri - sunt aliaje de fier-carbon la care continutul maxim de carbon nu depaseste 2,14%, pe langa acestea in oteluri se mai intalnesc si alte elemente provenite din procedeul de elaborare:

Si 0.05 - 0.35% Mn 0.05 0.6%

P 0.01 0.06%

S 0.01 0.06%

Alierea otelurilor se realizeaza prin adaugarea in structura lor de mangan , siliciu, crom , molipdent, wolfram, titan , vanadium , aluminiu etc. Din acest punct de vedere otelurile aliate pot fi :

slab aliate , caz in care elementele de aliere nu depasesc 2.5%

mediu aliate , cand elementele de aliere se gasesc intr-o portie de 2.5 pana la 10%

inalt aliate,cand elementele de aliere depasesc 10%

Dupa compozitia chimica exista doua categori de oteluri :

oteluri carbon

oteluri speciale

Oelurile carbon sunt aliaje de fier cu carbon care mai pot contine si mangan , siliciu , sulf , fosfor in anumite limite admisibile . Ele au un continut de sulf si fosfor de maxim 0.10%.

Otelurile speciale contin in afara de componentele otelului carbon si alte elemente ca: nichel , crom , wolfram , cobalt , beriliu etc. sau au un continut mai ridicat in siliciu sau mangan.

Criterii pentru alegerea materialelor recipientelor

copatibilitatea mica a fluidului de lucru cu materialul metallic din care este alcatuit recipientul

rezistenta mecanica determinate pe baza temperature si presiuni de lucru

rezistenta si sudabilitatea pentru recipiente ce lucreaza la temperature joase

fluajul pentru recipentele ce lucreaza la temperaturi foarte inalte .Materialul de bazaNotarea marcilor de otel carbon si slab aliat se face prin litera ,, K urmata de cifre care indica valoarea minima arezistentei de rupere la tractiune si clasa de calitate precum si numarul standardului.Grosimile de livrare pentru tablele laminate la cald destinate recipientelor sub presiune sunt prevazute in tabelul 1.

Marca otelului Grosimi de livrare

K4604 - 10

Dimensiunile si abaterile limita trebuie sa respecte standardele de produs.Compozitia chimica a otelurilor trebuie sa fie conform datelor prevazute in tabelul 2.

Marca C Mn Si P maxS max Al

K 4600.12-0.20%0.90-1.70%max0.035%0.030%0.020-0.035%

La verificarea compozitie chimice se admit abaterile limita prezentate in tabelul 3.

Element Continut Abateri limita

Carbon 0.22% 0.02

Siliciu 0.35%

20.35% 0.60 0.05

0.05

Mangan 1.00

21.00 1.60 0.05 0.10

Aluminiu 0.045 0.005

Valoarea limitei de curgere conventionala in functie de temperatura este prezenta in tabelul 4.

Marca oteluluiGrosimea otelului (mm)200250300350400450500

K 460 60245225205175155135 __

Calculul tensiunilor admisibile Caracteristicile metalice si tehnologice garantate pe produs, determinate in conditiile atmosferei ambiante de incercare conform STAS 6300/81 sunt prezentate in tabelul 5.

Marca otelului K460

Limita de curgere Re,Rp0.2 sau ReH,N/mm min. pentru tablele cu grosimea ,,a mm 16>16 40

> 40 60

> 60 100230

285

280

255

Rezistenta la rupere RnN/mm pentru tablele cu grosimea ,,a mm60>60100

>60100460580450570

20

Indoirea la rece la 180C pe dorn , cu diametru de ,,d mmd = 30

Alungirea la rupere A5%minim , prntru tablele cu grosimea ,,amm>60100

20

Energia de rupere KV la +20C, mm27

Tensiunile admisibile fa1, fa2 exprimate in N /mm uitilizate pentru calculul elementelor se determina pe baza caracteristicilor materialului si a coeficientului de siguranta (Cs1, Cs2)Calculul prevazut in prescriptiile tehnice asigura mentinerea tensiunilor maxime effective in limitele admisibile pentru tipul de element de recipient si de incarcare considerat.

In cazul cand elementul considerat este supus la alte incercari sau combinatii decat cele mentionate sau daca este necesar sa se calculeze un alt tip de element decat cel tratat in prescripti valoarea tensiuni admisibile poate avea valori diferite , find necesara justificarea lor de catre proiectant in cadrul documentatiei.

Caracteristicile de rezistenta a materialului ce se iau in considerare la determinarea tensiuni admisibile sunt:-R(r)- rezistenta de rupere la intindere la temperature de 20C definitive conform HG 454-2003N / mm.- Rt (tr ) rezistenta la rupere la intindere la temperarura de calcul definite conform STAS 1963/73 N/mm-Rc (c ) limita de curgere la temperature de 20C definite conform STAS 1963/73

-R0.2 (200.2) - limita de curgere conventionala tehnica , la temperatura de 200C definita conform STAS 1963/81N/mm2.- Rtc ( ct) limita de curgere la temperatura de calcul definite conform STAS 1963 -73 , N/mm2.

- Rt0.2(t0.2) limita de curgere conventionala (tehnica) la temperature de calcul definite conform STAS 1963 -73,N/mm2.- Re20(e20)l limita de curgere conventionala la temperature de 200C careia ii corespunde o deformatie specifica remenenta de 1% ,N/mm2.- Ret( et ) limita de curgere conventionala la temperature de calcul careia ii corespunde o deformare specifica remeneta de 1%, N/mm2- Rrt /100.000 (rt/100.000)- rezistenta tehnica de durata la temperature de calcul , definita conform STAS 6637/75, N/mm2.- R1t/100.000 (1t/100000) rezistenta tehnica la fluaj la temperature de calcul definite conform STAS 6637/75 , N/mm2.Valorile caracteristicilor de rezistenta ale materialelor sunt cele prevazute in standarde ,norme de materiale sau produse.In cazurile materialelor de import valorile caracteristicilor de rezistenta sunt cele prevazute in standardele nationale ale tarii exportatoare sau in normele furnizoare.

Pentru temperatura de calcul de diferite de cele pentru care exista valori precizate in standardele sau normele de materiale sau produse se vor calcula valori intermediare prin interpolare liniara.Inlipsa unora din valori ,acestea vor fi determinate prin incercari corespunzatoare. f a1= Rct sau R0.2t CS1 fa2 = R20 CS2 Conform tabelului 5 Rct = 290N/ mm2. R20 = 480n/ mm2Deoarece coeficientul de siguranta CS1 si CS2 au urmatoarele valori:Materiale CS1CS2

Oteluri(cu exceptia celor turnate )1.52.4

f a1= 290 =1.93.33 n/ mm2 f a1= 1.93.33 n/ mm2 1.5 fa2 = 480 =200 n/ mm2 fa2 = 200 n/ mm2 2.4Unde : - f a1 corespunde caracteristicilor determinate pe baza incercarilor de scurta durata ale materialului. fa2 corespunde caracteristicilor determinate pe baza incercarilor de lunga ddurata a materialului.

Conform ISCIR tensiune admisibila are valoarea minima dupa cum f a1 < fa2 tensiunea admisibila este fa =193.33 N/mm2. Aceasta valoare se foloseste la calculul grosimi recipientuli.PAGE 12

_1419092259.unknown

_1419093694.unknown

_1419094502.unknown

_1426936418.unknown

_1426936584.unknown

_1426937261.unknown

_1426936572.unknown

_1419094748.unknown

_1419166352.unknown

_1419166966.unknown

_1419166080.unknown

_1419094626.unknown

_1419093982.unknown

_1419094054.unknown

_1419093843.unknown

_1419092707.unknown

_1419093363.unknown

_1419093486.unknown

_1419093325.unknown

_1419092511.unknown

_1419092597.unknown

_1419092414.unknown

_1419091511.unknown

_1419091731.unknown

_1419092014.unknown

_1419092036.unknown

_1419091823.unknown

_1419091584.unknown

_1419091648.unknown

_1419091531.unknown

_1419091188.unknown

_1419091355.unknown

_1419091444.unknown

_1419091240.unknown

_1419075454.unknown

_1419091068.unknown

_1419075892.unknown

_1419075187.unknown