Dobór-króćców, wiitch, 5 semestr, Inżynieria Chem, projekt
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
4. Obliczenie wymiarów króćców
Króćce
Króćce wlotowe i wylotowe w aparacie o działaniu okresowym dobiera się na podstawie zadanego
czasu napełniania i opróżniania zbiornika τ
wl
i τ
wy
[s] o objętości V [m
3
] oraz prędkości przepływu czynnika
w [m/s]. W przypadku aparatów o działaniu ciągłym na podstawie prędkości w [m/s] i objętościowego
natężenia przepływu czynnika
V
(
[m
3
/s]. Przy czym objętościowe natężenie przepływu napełniania lub
opróżniania aparatu o działaniu okresowym wynosi:
V
=
(
V
[m
3
/s]
τ
Stosunek objętościowego natężenia przepływu do prędkości przepływu pozwala wyznaczyć przekrój
czynny rurociągu F [m
2
], a w przypadku, gdy jest to rurociąg o przekroju kołowym jego średnicę
wewnętrzną d
w
[m]:
(
= [m
2
] , a następnie
4
⋅
V
(
F
d
=
[m]
w
w
π
⋅
w
Obliczoną z średnicę rurociągu d
w
należy zaokrąglić do najbliższej znormalizowanej wielkości,
których wartości podane są w normie (PN-83/H-02651) i wynoszą: 1.0, 1.5, 2.0, 2.5,
3.0
, 4.0, 5.0,
6.0
,
8.0 (R
1/4")
,
10 (R 3/8")
, 13,
15 (R 1/2")
,
20 (R 3/4")
,
25 (R 1")
,
32 (R1
1/4
")
,
40 (R1
1/2
")
, 50 (R 2"),
65 (R 2
1/2
")
,
80 (R 3")
, 90 (R 3
1/2
"),
100 (R 4")
,
125 (R 5")
,
150 (R 6")
, 170 (R 7"),
200 (R 8")
, 225 (R 9"),
250 (R
10")
, 275 (R 11"),
300 (R 12")
, 325, 350,
400
, 450,
500
,
600
, 700,
800
, 900 .... 4000 [mm]. W nawiasach
podano odpowiednie gwinty rurowe. Średnice nominalne podkreślone obowiązują dla armatury ogólnego
przeznaczenia, która jest uprzywilejowana.
Norma (PN-81/H-02650) podaje następujące znormalizowane wartości ciśnień w instalacjach
rurowych p
n
= 0.1, 0.25, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.2, 4.0, 5.0, 6.4 i 8.0 [MPa].
Optymalne prędkości przepływu w rurociągach w
Medium
Warunki przepływu
[m/s]
Ciecze
Pompy tłokowe
przewody ssawne
0.5 - 1.0
przewody tłoczne
1.0 - 2.0
Pompy odśrodkowe
przewody ssawne
0.5 - 2.5
przewody tłoczne
1.5 - 4.5
Para
nasycona p < 1.2 [MPa]
nasycona p > 1.2 [MPa] przewody wlotowe
przewody wylotowe
16 - 24
24 - 40
przegrzana
przewody zasilające
40 - 60
Gazy
p < 0.6 [MPa]
przewody przesyłowe
6 - 10
p > 0.6 [MPa]
instalacje
16 - 24
sprężone powietrze
instalacje
8 - 16
Rodzaje rur.
Do budowy instalacji rurociągów stosuje się rury stalowe, dla których materiał, technologia
produkcji (spawane, walcowane wzdłużnie, spiralnie itd.) i wymiary podane są w tablicach lub katalogach
wyrobów hutniczych i normach.
*PN-74/H-74200. Rury stalowe ze szwem, gwintowane lekkie i średnie, które mogą być
zabezpieczone przed korozją (rury czarne), ocynkowane lub lakierowane. Zakres średnic nominalnych od 10
do 100 [mm], dostarczane ze złączkami o długości od 4 do 7 [m].
*PN-73/H-74240. Rury stalowe bez szwu precyzyjne o średnicach od 4 do 120 [mm] o grubości
ścianek: 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2, 2.5, 2.8, 3.0, 3.5, 4.0 4.5, 5.0 ... 10 [mm] i długościach od 1.5 do
9 [m].
*PN-73/H-74243. Rury stalowe ze szwem precyzyjne o średnicach od 4 do 65 [mm] i długości od
1.5 do 9 [m].
10
V
*PN-80/H-74219. Rury stalowe, bez szwu, walcowane na gorąco, przewodowe ogólnego
zastosowania o wymiarach podanych w Tablicy (poniżej).
d
z
[mm]
g [mm]
d
z
[mm]
g [mm]
d
z
[mm]
g [mm]
21.3
25
26.9
30
31.8
33.7
38
42.4
44.5
48.3
51
54
57
2.3 – 4.0
2.3 - 4.5
2.3 - 4.5
2.6 - 6.3
2.6 - 7.1
2.6 - 7.1
2.6 - 7.1
2.6 – 8.0
2.6 - 11
2.6 - 11
2.6 -12.5
2.6 -14.2
2.9 - 14.2
60.3
63.5
70
76.1
82.5
88.9
101.6
108
114.3
127
133
139.7
159
2.9 - 14.2
2.9 - 16
2.9 - 16
2.9 - 20
3.2 - 20
3.2 - 20
3.6 - 20
3.6 - 20
3.6 - 20
4.0 - 25
4.0 - 25
4.0 - 25
4.5 - 25
168.3
177.8
193.7
219.1
244.5
273
298.5
323.9
355.6
406.4
457
508
5.0 – 20.0
5.0 – 20.0
5.6 – 20.0
7.1 - 22.2
7.1 - 22.2
7.1 – 25.0
8.0 – 25.0
8.0 – 30.0
8.0 – 30.0
8.8 – 30.0
10.0 – 30.0
11.0 – 30.0
Szereg podstawowy grubości ścianek rur [mm]:
2.3, 2.6, 2.9, 3.2, 3.6, 4.0, 4.5, 5.0, 5.6, 6.3, 7.1, 8.0, 8.8, 10, 11, 12.5, 16, 17, 20, 22.2, 25, 28 i 30 .
Rury dostarczane są w odcinkach o długości od 4 do 12.5 [m] w wersji fabrycznej ± 500 [mm] lub w
wersji dokładnej w odcinkach do 7 [mm] z odchyłką + 10 [mm]. W przemyśle chemicznym stosowane są
rury wykonane ze stali nierdzewnej (chromowo-niklowej) na przewody HNO
3
(kwasu azotowego), H
2
SO
4
(siarkowego), H
3
PO
4
(fosforowego) oraz ługów NaOH i KOH.
*PN-79/H-74244. Rury stalowe ze szwem przewodowe. Do średnicy 16 [mm] jest to szew wzdłużny,
powyżej wzdłużny lub spiralny. Zakres produkowanych średnic taki sam jak w Tablicy 30, uzupełniony o
średnice zewnętrzne d
z
: 10.2 (1.6, 1.8, 2.0), 12 (1.6, 1.8, 2), 13.5 (1.8, 2.0, 2.3), 16 (1.8, 2.0, 2.3), 17 (2.0,
2.3, 2.6, 2.9), 20 (2.3, 2.6, 2.9) [mm], a następnie powyżej 508 aż do 2020 [mm]. Wartości w nawiasach
podają grubości ścianek produkowanych rur. Rury dostarczane są w wersji fabrycznej w odcinkach od 4 do
12 [m].
*PN-67/H-74206. Rury stalowe zgrzewane stosowane do transportu gazów, powietrza i wody,
wykonane zazwyczaj z końcówkami gwintowanymi.
Przykład obliczenia wymiarów króćca
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. Czas napełniania i opróżniania jest taki sam i wynosi τ ok. 5 [min]
Dane/Założenia:
Obliczenia:
Wyniki:
4. Obliczenie wymiarów króćców wlotowego i wylotowego
4.1. Objętościowe natężenie przepływu
V
nom
= 3.2 [m
3
]
τ ok. 300 [s]
V
(
=
τ
=
3
=
0
011
[m
3
/s]
V
= 0.011 [m
3
/s]
300
4.2. Prędkość przepływu oleju
Przy założeniu, że olej będzie przetłaczany przy użyciu pompy
wirnikowej odśrodkowej prędkość jego przetłaczania (Tabela) mieści
się w przedziale: w = 0.5 – 5.5 [m/s]. Przyjęto w = 1.0 [m/s]
w = 1.0 [m/s]
11
V
(
= 0.011 [m
3
/s]
w = 1.0 [m/s]
4.3. Średnica wewnętrzna króćca
Średnica wewnętrzna króćca, w oparciu o poniższą zależność,
wynosi:
(
d
w
= 0.1183 [m]
4
⋅
V
4
⋅
0
011
d
w
=
=
=
0
1183
[m]
π
w
⋅
π
⋅
1
4.4. Dobór króćca
DN = 0.125 [m]
dz = 0.133 [m]
g = 0.004 [m]
d
w
= 0.1183 [m]
Najbliższa znormalizowana wartość to króciec DN = 0.125 [m],
który zgodnie z normą PN-80/H-74219 (Tabela) przy minimalnej
grubości ścianek g = 0.004 [m] ma średnicę zewnętrzną d
z
= 0.133 [m].
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. Objętościowe natężenie przetłaczania amoniaku wynosi
V
(
= 0,02
[m
3
/s].
Dane/Założenia:
Obliczenia:
Wyniki:
4. Obliczenie wymiarów króćców wlotowego i wylotowego
4.1. Prędkość przepływu amoniaku
Przy ciśnieniu p
n
= 1.6 [MPa] amoniak musi być przetłaczany
pompą tłokową z prędkością mieszczącą się w przedziale: w = 0.5 –
2.0 [m/s] (Tabela). Założono w = 2.0 [m/s]
w = 2.0 [m/s]
4.2. Średnica wewnętrzna króćca
V
(
= 0.02 [m
3
/s]
w = 2.0 [m/s]
Średnica wewnętrzna króćca, w oparciu o poniższą zależność,
wynosi:
(
4
⋅
V
4
⋅
0
02
d
w
=
=
=
0
1128
[m]
d
w
= 0.1128 [m]
π
w
⋅
π
⋅
2
d
w
= 0.1183 [m]
4.3. Dobór króćca
Najbliższa znormalizowana wartość to króciec DN = 0.125 [m],
który zgodnie z normą dla połączeń kołnierzowych PN-70/H-74738
dla ciśnienia nominalnego p
nom
= 16 [bar] = 1.6 [MPa] ma średnicę
zewnętrzną końcówki do przyspawania do zbiornika d
z
= 0.140 [m].
Stąd wynika, że jest wykonany z rury o grubości ścianki ok.g
k
=
0.0075 [m].
Na wykonanie króćca, zgodnie z normą BN-77/2302-13, dobrano
rurę stalową bez szwu ze stali kwasoodpornej 1H18N9T, której
parametry są następujące: średnica nominalna DN = 0.125, średnica
zewnętrzna d
z
= 0.1397 [m] i grubość g
k
= 0.0071 [m].
DN = 0.125 [m]
d
z
= 0.1397 [m]
g = 0.0071 [m]
12
(
V
[ Pobierz całość w formacie PDF ]