Graficki Rad CIA Mijat
Click here to load reader
-
Upload
stefanmarkovi6472 -
Category
Documents
-
view
25 -
download
3
Transcript of Graficki Rad CIA Mijat
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 1/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 2/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
1. Tehnički opis cevovoda
Cevovod se izrađuje od cevi DN 100 (Ø 1114,3 x 3,6 mm) materijala Č 1212 (S 235 G2T) prema standardu SRPS C.B5.122 za transport tople vode temperature 120°C i pritiska 5 bar. Sastoji se iz četiri deonice:
- prva horizontalna, dužine 25 m,- druga horizontalna, dužine 28 m,- treća vertikalna, visine 5,1 m i - četvrta horizontalna, dužine 27 m.
Čvrsti oslonci se nalaze na krajevima cevovoda, na deonici 1 kao i na deonici 2, tačne pozicije oslonaca su prikazane na crtežu. Pokretni oslonci se nalaze na rastojanju od 7m.
Na deonici 1 cevovoda se nalazi U - kompenzator. Izvršeno prednaprezanje iznosi
∆ l pCD=∆ lCD
2.
Kao izolacioni materijal je predviđena mineralna vuna specifične gustine ρ=200Kg
m3 ,
termičke provodljivosti λ=0,0465Wm∙ K
. Površina koju je porebno prekriti mineralnom
vunom je 50 m2, pa prema tome potrebno je 100 tabli mnineralne vune standardnih dimenzija 0,5 x 1 m, debljine 40 mm. Izolacija je spolja zaštićena aluminijumovim limom debljine 0,3 mm, površina lima potrebnog za zaštitu izolacije je 50 m2.
Predviđeni materijali:
- cevovod DN100: Č1212 (S 235 G2T),- svi elementi pokretnih oslonaca: Č0361 (S 235 JRG2),- svi elementi nepokretnih oslonaca: Č0361 (S 235 JRG2),- zastitni lim izolacije: aluminijum,- izolacija: mineralna vuna.
Kolena potrebna za cevovod su standardan poluprečnika krivine R=2∙ d, dimenzije su date na crtežu. Za realizaciju cevovoda je potrebno ukupno 7 kolena, od toga 6 na 90° i jedno na 120°. Kolena se za cevovod privaruju.
Ispitivanje cevovoda se vrši vodom pod pritiskom.
Kontrola zavarenih spojeva je predviđena da se vrši radiografskom metodom, prema standardu SRPS C.T3.035 i prema standardu SRPS M.E2.159.
Zavareni spojevi su izrađeni MIG postupkom.
Zaštita cevovoda od korozije izvodi se farbanjem. Za farbanje cevovoda potrebno je 7 kanati farbe od 1kg.
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 3/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
2. Dimenzionisanje cevovoda
Preporučena brzina strujanja tople vode kroz cevovod je (1,5 ÷ 3,5) m/s. Usvojena brzina strujanja tople vode kroz cevovod je w = 2,5 m/s.
2.1.Unutrašnji prečnik cevi
m=ρ ∙w ∙ A
A=mρ ∙w
=
850003600
943,396 ∙2,5=0,01001111m2
A=du
2 ∙ π4
→du=√ 4 ∙ Aπ
=0,113m
gde je:
m=85th
– potrebni maseni protok fluida u cevovodu
ρ=ρ (5 , 120℃ )=943 ,396kg
m3 – gustina vode
(Tabela 4.2.6 ,str.44, [2])A – površina poprečnog presekadu – unutrašnji prečnik cevi
2.2.Debljina zida cevi
s0=du ∙ p
20 ∙KS∙ v−p
= 0,113 ∙5
20∙207,78
1,6∙1−5
=2,18 ∙10−4m
gde je:
K=207,78N
mm2 - proračunska čvrstoća Č1212 na temperaturi 120 °C
(Tabela P3.22 ,str.153, [1]),
S=1,6 – stepen sigurnosti za tople cevi sa atestom,
v=1 – za bešavne cevi.
2.3.Ukupna debljina zida cevi
s=s0+C1+C2=0,218+1+0,024=1,242mm
gde je:
C1=1mm – dodatak za bazičnost, kiselost, habanje i sl.
du = 113 mm
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 4/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
C2=a
100−a∙ s0=0,024mm – dodatak na tehničke uslove i uslove isporuke
(ds<130 mm → a = 10)
1.3.Spoljašnji prečnik cevi
d s=du+2 ∙ s=113+2,484=115,484mm
1.4.Uslov ispravnosti proračuna
dsdu
=115,484113
=1,022<1,7
Proračun može da se koristi, tako da se usvaja cev bez šava materijala Č1212 (S 235 G2T) DN 100 (Ø 1114,3 x 3,6 mm) prema SRPS C.B5.122 tabela P.4.11 ,str.168, [1].
1.5.Stvarna brzina strujanja fluida u cevovodu
wST=mρ ∙ A
=4 ∙ m
ρ∙ du2 ∙ π
=4 ∙
850003600
943,396 ∙0,10712∙ π=2,78
ms
gde je:
m=85th
– potrebni maseni protok fluida u cevovodu
ρ=ρ (5 , 120℃ )=943,396kg
m3 – gustina vode
du=107,1mm – unutrašnji prečnik cevi
1.6.Proračun maksimalnog dozvoljenog napona unutar cevi
σ dop=KS∙V= 130 N/mm2 = 130 MPa
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 5/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
gde je:
K=207.78 N/mm2 -proračunska čvrstoća cevi, (Tabela P3.22 ,str.153, [1]),
S=1,6 -stepen sigurnosti za tople cevi sa atestom,
V=1 -za bešavne cevi.
2. Provera samokompenzacije pojedinih deonica cevovoda
2.1.Provera samokompenzacije deonice AB
2.1.1. Provera napona u cevi
σ=α ∙ E ∙∆T
gde je: = 1,25 · 10-5 °C-1 - koeficijent linearnog širenja,E = 2 · 105 MPa - modul elastičnosti,∆T=95℃ - razlika temperature radnog fluida i temperature pri
montaži.
σ=1,25 ∙10−5∙2 ∙105 ∙95=237,5MPa
Pošto je napon u cevi veći od dozvoljenog napona σ>σdop (237,5>130 ) potrebno je odraditi kompenzaciju U-kompenzatorom.
2.1.2. Ukupno izduženje deonice AB
lAB = lAB t = 1,25 · 10-5 · 4 · 95 = 0,00475m = 4,75 mm
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 6/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
gde je :
= 1,25 · 10-5 °C-1 - koeficijent linearnog širenja
Usvojili smo da je lAB = 4 m.
2.1.3. Prednaprezanje cevovoda
lPAB =
ΔlAB2
=4 .75
2 = 2,375 mm
2.1.4. Dužina koju treba da primi kompenzator
lsAB = lAB - lPAB = 4,75 – 2,375 = 2,375 mm
2.1.5. Izbor dimenzija U kompenzatora
Za vrednosti d1 = 107,1 mm , lsAB = 23,75 mm i l3 = 0,5 · l2 uzimamo vrednosti sa nomograma P.6.1 ,str.206, [1].
H = 1,6 m - visina kompenzatora,
B = 0,8 m - dužina kompenzatora,
PK = 0,02 t = 0,2 kN - sila elastične deformacije.
2.1.6. Sila od težine cevi
T = · q ·
lAB2 = 0,6 · 377 ·
42 = 452,4 N
gde je:
= 0,6 - koeficijent trenja pokretnog oslonca,
q=377Nm
– težina dužnog metra cevi (proračun na str. 12).
2.1.7. Sila u nepokretnom osloncu
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 7/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
N = PK + T = 200 + 452,4 = 0,6524 kN
2.1.8. Napon od statičkog pritiska tečnosti
a = p⋅d2
4⋅δ = 5⋅105⋅114 ,3⋅10−3
4⋅3,6⋅10−3= 3,97 MPa
2.1.9. Rezultujući napon
R =
NS p
+σ a=N
π4⋅(d
22−d
12 )
+σ a
=
465π4⋅(0 ,11432−0 ,10712 )
+3. 97⋅106
= 4,34 MPa
Dobijena vrednost rezultujućeg napona R = 4,34 MPa je manja od maksimalnog dozvoljenog napona dop = 130 MPa, tako da dolazi do samokompenzacije.
2.2.Provera samokompenzacije deonice BC (L-krivina)
2.2.1. Napon od temperaturnih dilatacija
s(a) = C⋅α⋅E⋅d2⋅
Δtlm =
5 .2⋅1,25⋅10−5⋅2⋅105⋅0 ,1143⋅9519
⋅106
= 7,43 MPa
Usvojili smo da je na deonici BC, lm = 19 m, l = 21 m
n =
lδlm = 1,1
Ugao = 30 je zadat kao ulazni podatak. Za ove podatke dobijamo vrednosti koeficijenata A, B, C:
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 8/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
C = 5,2 (Nomogram P.6.5 ,str.210, [1]), A = 20 ; B = 32 (Nomogram P.6.6 ,str.211, [1]).
2.2.2. Napon od statičkog pritiska tečnosti
a = p⋅d2
4⋅δ = 5⋅105⋅114 ,3⋅10−3
4⋅3,6⋅10−3= 3,97 MPa
2.2.3. Rezultujući napon
R = a + s(a) = 7,43 + 3,97 = 11,4 MPa
Dobijena vrednost rezultujućeg napona R= 11,4 MPa je manja od maksimalnog dozvoljenog napona dop= 130 MPa, tako da dolazi do samokompenzacije.
2.2.4. Moment inercije za prstenasti poprečni presek
I =
π64
⋅( d24−d
14 )
=
π64
⋅( 0 ,11434−0 ,10714 )= 1,92 10 -6 m4
2.2.5. Otpori oslonaca
Px = A · · E · I ·
Δtlm
2 = 20 · 1,25 · 2 · 1,92 · 10-6 ·
95
192= 25,26 N
Pz = B · E · I ·
Δtlm
2 = 32 · 1,25 · 2 · 1,92 · 10-6 ·
95
192= 40,42 N
gde je:
A=20 - koeficijent (Nomogram P.6.6 ,str.211, [1]),B=30 - koeficijent (Nomogram P.6.6 ,str.211, [1]),
α=1,25 ∙10−5℃−1 – koeficijent linearnog širenja materijala,E=2∙105 MPa - Jungov modul elastičnosti,∆ t=120−25=95℃ - razlika radne temperature i temperature pri montaži,I=1,92 ∙10−6m4 – moment inercije cevi.
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 9/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
2.3.Provera samokompenzacije deonice CD (Z-krivina)
2.3.1. Napon od temperaturnih dilatacija
s(a) = C⋅α⋅E⋅d2⋅
Δtlm =
5 .8⋅1 ,25⋅2⋅0 ,1143⋅9510. 2 = 15,44 Mpa
Usvojeno je na deonici CD: lm = 9 m, l = 5,1 m, a l = 27 m.
za
p=lm+lδl
=9+275 . 1
=7 . 06
n=lm
lm+lδ= 9
9+27=0 . 25
Za ove podatke dobijamo vrednosti koeficijenata A, B, C
C = 5,8 (Nomogram P.6.7 ,str.212, [1]), A = 11,2 B = 1,75 (Nomogram P.6.8 ,str.213, [1]).
2.3.2. Napon od statičkog pritiska tečnosti
a = p⋅d2
4⋅δ = 5⋅105⋅114 ,3⋅10−3
4⋅3,6⋅10−3= 3,97 MPa
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 10/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
2.3.3. Rezultujući napon
R = a + s(a) = 3,97 + 15,44 = 19,41 MPa
Dobijena vrednost rezultujućeg napona R = 19,41 MPa je manja od maksimalnog dozvoljenog napona dop = 130 MPa, tako da dolazi do samokompenzacije.
2.3.4. Moment inercije za prstenasti poprečni presek
I =
π64
⋅( d24−d
14 )
=
π64
⋅( 0 ,11434−0 ,17014 )= 1,92 · 10-6 m4
2.3.5. Otpori oslonaca
Px = A · · E · I ·
Δtlm
2 = 11,2 · 1,25 · 2 · 1,92 · 10-6 ·
95
92= 63,05 N
Py = B · · E · I ·
Δtlm
2 = 1,75 · 1,25 · 2 · 1,92 · 10-6 ·
95
92= 9,85 N
gde je:
A=11,2 - koeficijent (Nomogram P.6.8 ,str.213, [1]),B=1,75 - koeficijent (Nomogram P.6.8 ,str.213, [1]),α=1,25 ∙10−5℃−1 – koeficijent linearnog širenja materijala,E=2∙105 MPa - Jungov modul elastičnosti,∆ t=120−25=95℃ - razlika radne temperature i temperature pri montaži,I=1,92 ∙10−6m4 – moment inercije cevi.
3. Izbor izolacije
3.1.Temperatura izolacije
Maksimalna temperatura koja je dozvoljena na spoljašnjoj strani izolacije je:
t3 = 50 C.
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 11/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
3.2.Specifični toplotni fluks
Specifični toplotni fluks po 1m dužine cevi
q¿
c=d3⋅π⋅α2⋅( t3−t2 )
ili
q¿
c=t1−t2
1d1⋅π⋅α 1
+ 12⋅π⋅λ1
⋅lnd2
d1
+ 12⋅π⋅λ2
⋅lnd3
d2
+ 1d3⋅π⋅α2
gde su:
1 = 52,3 W/mK - termička provodnost materijala cevi (Tabela 6.4 ,str.112, [2]),
2 = 0,0465 W/mK - termička provodnost mineralne vune (Tabela 6.5 ,str.114, [2]),
t1 = 120°C – temperatura vode unutar cevi,
t2 = 25°C - temperatura pri ugradnji cevovoda ,
t3 = 50°C - maksimalna temperatura koja je dozvoljena na spoljašnjoj strani
izolacije,
d1 = 0,1071 m – unutrašnji prečnik cevi,
d2 = 0,1143 m – spoljašnji prečnik cevi,
d3 = 0,195 m – spoljašnji prečnik izolacije,
α1 = 505 – koeficijent prelaženja toplote sa strane fluida u cevi (preporučena
vrednost),
α2 = 5 – koeficijent prelaženja toplote sa izolacije na okoline (preporučena
vrednost).
3.3.Određivanje prečnika izolacije pomoću specifičnog toplotnog fluksa
q¿
c=d3⋅π⋅α2⋅( t3−t2 )=d3⋅π⋅5⋅(40−25)= 235,5·d3
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 12/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
q¿
c=120−25
10 ,1071⋅π⋅505
+ 12⋅π⋅52 ,3
⋅ln0 ,11430 ,1071
+ 12⋅π⋅0 ,0465
⋅lnd3
0 ,1143+ 1d3⋅π⋅5
Za vrednost prečnika d3 = 0,189 m = 189 mm dolazi do poklapanja vrednosti specifičnog toplotоg fluksa.
3.4.Debljina izolacionog materijala
=
d3−d2
2 =
189−114 ,32 = 37,35 mm
Usvaja se standardna debljina izolacionog materijala koji iznosi = 40 mm čime se menja i prečnik cevi d3.
3.5.Usvojena vrednost spolljašnjeg prečnika izolacije
d3 = d2 + 2 =114,3 + 2·40 = 194,3 mm = 195 mm
4. Određivanje težine dužnog metra cevi
4.1.Težina cevi
qc=mc ∙ g
l=9,8125 ∙9,81
1=96,26
Nm
gde je:
l=1m,
mc=ρc ∙V c=9,8125kg – masa dužnog metra cevi
ρc = 7850, kg/m3 – specifična gustina materijala cevi
(Tabela 6.4 ,str.112, [2]).
V c=ds
2−du2
4π ∙ l=0,11432−0,10712
4∙ π=0,00125m3
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 13/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
4.2.Težina radnog fluida
q f=m f ∙ g
l=ρf ∙V f ∙ g
1=83,29
Nm
gde je:
l=1m,
ρ f=943,396kg
m3 – specifična gustina radnog fluida (Tabela 4.2.6 ,str.44, [2]).
V f=du
2 ∙ π4
∙ l=0,10712 ∙ π4
∙1=0,009m3
4.3.Težina izolacije
q iz=miz ∙ g
l=ρiz ∙V iz ∙ g
1=40,91
Nm
gde je:
l=1m,
ρiz = 200 kg/m3 - gustina materijala za mineralnu vunu
(Tabela 6.5 ,str.114, [2]).
V i=d3
2−ds2
4π ∙1=0,1952−0,10712
4∙ π=0,02085m3
4.4.Određivanje težine dužnog metra cevi
q=qc+q f+q iz=96,26+83,26+40,91=220,46Nm
4.5.Opterećenje cevovoda usled spoljašnjih uticaja
4.5.1. Vertikalno opterećenje cevovoda
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 14/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
qv=q+qs=220,46+156=376,46Nm
gde je:
qs=psm2 ∙Pc
l=800 ∙0,195
1=156
Nm
– opterećenje uzrokovano snegom po
dužnom
metru cevi,
psm2=500÷1000
N
m2 – opterećenje uzrokovano snegom po m2 horizontralne
površine izolovanog cevovoda,
Usvaja se psm2=800N
m2 ,
Pc=d3 ∙l=0,195 ∙1=0,195m2 – horizontalna površina dužnog metra izolovanog
cevovoda,
q=220,46Nm
– težina dužnog metra cevi, od mase cevi, nosioca toplote i
izolacije.
4.5.2. Horizontalno opterećenje cevovoda
qn=k ∙ω2
2∙ ρv ∙d3=0,7 ∙
152
2∙1,293 ∙0,195=19,86
Nm
gde je:
k=0,7 – aerodinamički koeficijent za usamljene cevi,
ω=15m /s – usvojena brzina vetra,
ρ v=1,293kg /m3 – gustina vazduha (Tabela 3.1 ,str. 21, [2]).
4.5.3. Ukupno opterećenje cevovoda
qr=√qv2+qn2=√376,462+19,862=377
Nm
5. Određivanje rastojanja između pokretnih oslonaca
Uslovi koji moraju biti ispunjeni:
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 15/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
Da ugib cevi ne pređe dozvoljenu vrednost u pogledu deformacije
2mm≤ f doz ≤10mm - za tečnosti
Usvojena vrednost f doz=10mm.
f max=0,8 ∙ f doz=8mm
lmax1=4√ 384 ∙ E ∙ I ∙ f max
q
gde je:
f max - maksimalni ugib cevi,
E=2∙105 MPa - modul elastičnosti,
I=1,92 ∙10−6m4 - moment inercije preseka cevi,
q=377Nm
- opterećenje cevi po dužnom metru.
I= π64
(ds4−du4 )= π64
(0,11434−0,10714 )=1,92 ∙10−6m4
lmax1=4√ 384 ∙2∙105 ∙1,92 ∙10−6 ∙8 ∙10−3
377=7,48m
Da sila izvijanja ne pređe kritičnu vrednost:
lmax2≤250 ∙√ IA
gde je:
I=1,92 ∙10−6m4 - moment inercije preseka cevi,
A=1,25∙10−3m2 – površina poprečnog preseka cevi.
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 16/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
A=π4
(ds2−du2 )=π4
(0,11432−0,10712 )=1,25 ∙10−3m2
lmax2≤250 ∙√ 1,92 ∙10−6
1,25 ∙10−3
lmax2≤9,8m
Maksimalno rastojanje između pokretnih oslonaca l=min (lmax 1; lmax2 )=7,48m.
Usvaja se rastojanje između pokretnih oslonaca l=7m.
6. Zaštita cevovoda od korozije
Zaštita cevovoda od korozije se vrši farbanjem. Jednom kantom od 1kg farbe može da
se premaže 5 m2.
P=ds ∙ π ∙l=0.1134 ∙ π ∙85.1=30.30m2 - ukupna površina cevovoda
k=30,305
≈7 - broj kanti porebnih za farbanje
Za zaštitu cevovoda od korozije potrebno je 7 kanti farbe od 1kg.
UNIVERZITET U BEOGRADUMAŠINSKI FAKULTET CEVOVODI I ARMATURA
Zadatak broj: 1
List/listova: 17/17
Reg. broj Prezime i ime: Smer: Šk. god. Datum: Pregledao:
290/09 Marković Stefan 2010/2011
7. Literatura
[1] Bogner, M., Petrović A.:Konstrukcije i proračuni procesnih aparata, Mašinski fakultet, Beograd 1991.
[2] Kozić, Đ., Vasiljević, B., Bekavac V.:Priručnik za termodinamiku, Mašinski fakultet, Beograd 2008.