vegyipari készülékek tervezése...
TRANSCRIPT
![Page 1: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/1.jpg)
1Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Előadó:
Dr. Siménfalvi Zoltán egyetemi docens
Követelmények:
Aláírás, feltétele :
• évközi feladatok teljesítése,
• 1db zh teljesítése
Vegyipari készülékek tervezése I.
GEVGT012-B
Gyakorlatvezető:
Petrik Máté doktorandusz
![Page 2: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Ajánlott irodalom
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
1. Keresztes János: Tartályok és készülékek I., II., III., Tankönyvkiadó, Bp.
2. Fábry György: Vegyipari Gépészek Kézikönyve, Műszaki könyvkiadó, Bp. 1987
3. Bodor-Szabó: Nyomástartó berendezések szilárdsági méretezése, Műszaki könyvkiadó, Bp.
1982
4. Szabó József: Fémtartályok, Műszaki könyvkiadó, Bp. 1978
5. Varga László: Nyomástartó edények tervezése, Tankönyvkiadó, Bp. 1984
6. 44/2016 (XI.28.) NGM rendelet a nyomástartó berendezések és rendszerek biztonsági
követelményeiről és megfelelőség tanúsításáról
7. 2/2016. (I. 5.) NGM rendelet a nyomástartó berendezések, a töltő berendezések, a
kisteljesítményű sűrített gáztöltő berendezések műszaki-biztonsági hatósági felügyeletéről és
az autógáz tartályok időszakos ellenőrzéséről
8. MSZ EN 13445-1, 2, 3, 4, 5, 6, 8:2014 Unfired Pressure Vessels
• 1.rész: Általános követelmények
• 2.rész: Szerkezeti anyagok
• 3.rész: Tervezés
• 4.rész: Gyártás
• 5.rész: Vizsgálatok
• 6.rész: Gömbgrafitos öntöttvasból kialakított nyomástartó edények és a nyomással
terhelt részek tervezési és gyártási követelményei
• 8. rész: Alumíniumból és alumíniumötvözetből készült nyomástartó edények kiegészítő
követelményei
• 10. rész: Nikkel és nikkelötvözetű nyomástartó edények kiegészítő követelményei
![Page 3: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Alapfogalmak I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Fogalmakat a 44/2016 NGM rendelet tárgyalja
• Nyomástartó berendezés: edény, csővezeték, biztonsági szerelvény és a nyomással
igénybevett tartozékok
✓Edény: nyomással igénybe vett töltet befogadására tervezett és gyártott
egység első csatlakozásáig a hozzá tartozó szerkezeti elemekkel
✓Csővezeték: a töltet szállítására szolgál, csőszakasz és szerelvényei
✓Biztonsági szerelvény: jellemző nyomás túllépése ellen szolgál, közvetlen
működésű ill. határoló készülék
✓Tartozék: nyomástartó házzal rendelkező üzemeltetési feladattal rendelkező
szerelvény
• Egyszerű nyomástartó edény: a 43. § (2) bekezdésében meghatározott ismérveknek
megfelelő, levegő vagy nitrogén befogadására szolgáló hegesztett edény
✓PS (Pmeg) > 0.5 bar, nincs kitéve tűz hatásának
✓Ötvözetlen acélból, alumíniumból, vagy öregedésálló alumíniumötvözetből
készül
✓Domború és/vagy síkfedelekkel lezárt körhenger
✓PSxV<10 000 bar x liter; Pop.<30 bar
✓Top.>-50°C; Top.<300°C acél; Top.<100°C alumínium és ötvözetei
✓PSxV<50: helyes mérnöki gyakorlat; PSxV>50 PED B modul
![Page 4: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Alapfogalmak II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Közegek
• A töltet az 1. csoportba tartozik és veszélyes töltetnek minősül, amennyiben
a) az anyagok és keverékek alábbi fizikai és egészségi veszélyességi osztályokba soroltak:
• 1. instabil robbanóanyagok vagy az 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. és 1.5. alosztályba tartozó
robbanóanyagok;
• 2. tűzveszélyes gázok, 1. és 2. kategória;
• 3. oxidáló gázok, 1. kategória;
• 4. tűzveszélyes folyadékok, 1. és 2. kategória;
• 5. azok a 3. kategóriába tartozó tűzveszélyes folyadékok, amelyek legnagyobb
megengedett hőmérséklete a lobbanáspont fölött van;
• 6. tűzveszélyes szilárd anyagok, 1. és 2. kategória;
• 7. önreaktív anyagok vagy keverékek, A-F típus;
• 8. piroforos folyadékok, 1. kategória;
• 9. piroforos szilárd anyagok, 1. kategória;
• 10. vízzel érintkezve tűzveszélyes gázokat kibocsátó anyagok és keverékek, 1., 2. és 3.
kategória;
• 11. oxidáló folyadékok, 1., 2. és 3. kategória;
• 12. oxidáló szilárd anyagok, 1., 2. és 3. kategória;
• 13. szerves peroxidok, A-F típus;
• 14. akut orális toxicitás, 1. és 2. kategória;
• 15. akut dermális toxicitás, 1. és 2. kategória;
• 16. akut inhalációs toxicitás, 1., 2. és 3. kategória;
• 17. célszervi toxicitás - egyszeri expozíció, 1. kategória, vagy
b) a nyomástartó berendezésekben található olyan anyag vagy keverék, amelynek legnagyobb
megengedett hőmérséklete a töltet lobbanáspontja fölött van.
![Page 5: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Alapfogalmak III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Kategória Modul
I. A modul
II. A2, D1, E1 modulok
III. B (tervezési típus) + D, B (tervezési típus) + F, B (gyártási típus) + E,
B (gyártási típus) + C2, H modulok
IV. B (gyártási típus) + D, B (gyártási típus) + F, G, H1 modulok
Nyomástartó
edények
Kazá-
nok
Cső-
vezetékek
folyadék
halm.áll.
gáz folyé-
kony
gáz folyé-
kony
Folyadék
csoportv
e
s
z
é
l
y
e
s
e
g
y
é
b
v
e
s
z
é
l
y
e
s
e
g
y
é
b
v
e
s
z
é
l
y
e
s
e
g
y
é
b
v
e
s
z
é
l
y
e
s
e
g
y
é
b
Diagram
melléklet II
1 2 3 4 5 6 7 8 9
![Page 6: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Alapfogalmak IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Nyomástartó edények műszaki biztonsági követelményei szerint besorolás és
megfelelőség értékelési modul rendszer: (pl. töltet gáz, nyomás alatt oldott gáz, gőz
és olyan folyadék, amelynek gőznyomása a megengedhető legnagyobb
hőmérsékleten nagyobb, mint 0,5 bar túlnyomás, 1. csoportú anyag)
• Kazánok: nyomástartó edény+tüzelés és hősugárzás hatásának kitéve
![Page 7: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Alapfogalmak V.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Nukleáris berendezések: nyomástartó, radioaktiv terhelés, földrengés,
feszültséganalízis, fáradási élettartam, külön biztonsági szabályzat, osztályba
sorolás (ABOS 1, 2, 3, 4)
• Veszélyes töltetű folyadéktárolók: Pop.=20-50 mbar; nagy űrtartalom, veszélyes
töltet
• Közös jellemzők:
✓Alapterhelés belső és/vagy külső nyomás
✓Méretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445)
✓Tervezés, gyártás, üzemeltetés engedélyhez kötött
✓ Időszakos vizsgálat kötelező
✓Nyomáshatárolás
• Fogalmak:
✓ Nyomás (túlnyomás)
✓ PS max. megengedett nyomás, tervezési
nyomás
✓ TS max. megengedett hőmérséklet
✓ V térfogat, nyomással igénybe vett
rész
✓ DN névleges méret
![Page 8: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Méretezési alapadatok I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Alapterhelés a nyomás:
✓Belső nyomás: homorú felületre hat; növekvő P, növekvő w; a geometriai jelleget
nem változtatja meg; határérték a folyáshatár (ReH), a törés (Rm);
(nyomáshatárolóval vagy anélkül)
✓Külső nyomás: domború felületre hat; növekvő P, a görbületi sugár csökken;
először arányos, majd Pkr elérése után horpadás, stabilitás vesztés;
• Statikus nyomás: ha dP/dt<=0.5 bar/s
• Üzemi nyomás: Pop, technológiai paraméter, egy üzemi ciklusban a legnagyobb
normális technológiai nyomás. Gáztéri nyomás
• Méretezési nyomás: PS, alapterhelés a szilárdsági méretezéshez, PS ≥ Pop
• Hidrosztatikus nyomás: Ph=ρgh; P’=P+ Ph
• Üzemi hőmérséklet: Top a technológiai töltet hőmérséklete, amelyen a folyamat
lejátszódik
• Méretezési hőmérséklet: TD, a legnagyobb pozitív hőmérséklet a megengedett feszültség
meghatározásához (hőtechnikai számítások, vagy mérési eredmények alapján).
TD, min=20°C
![Page 9: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Méretezési alapadatok II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 10: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Méretezési alapadatok III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Próbanyomás:
✓ közeg víz (5-40°C),
✓ levegő esetén Pt 50%-ig terhelni, majd bunkerben 10%-onként növelni, végül
Pt=PS·fa/ft vizsgálati állapotra csökkenteni
• Próbanyomás értéke:
✓Testing group 1-2-3: max ( , )
✓Testing group 4:
1.1. anyagcsoport (acél ReH < 275 MPa)
c < 1mm
c ≥ 1mm
8.1. anyagcsoport (ausztenites acél Cr < 19 %)
![Page 11: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Méretezési alapadatok IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Geometriai adatok: fő méretek: R, D, L (szabványos átmérő)
• Esetleges külső terhek:
✓ önsúly
✓ töltetsúly, üzemi állapotban
✓ víz töltetsúly próbanyomáskor
✓ csatlakozó elemek okozta teher (pl. csővezeték)
✓meteorológiai teher (hóteher és szélterhelés)
✓ szeizmikus terhelés (gépek, földrengés)
✓ dinamikus igénybevétel (nyomás, külső gerjesztés)
✓hőfeszültségek
✓ szállítási és telepítési terhelések
• Hegesztett kötések szilárdsági tényezője (z, varratszilárdsági tényező):
✓ 1: teljes varratban roncsolásos és roncsolásmentes vizsgálattal igazolt
✓ 0,85: roncsolásmentes vizsgálattal, szúrópróbaszerűen
✓ 0,7: szemrevételezés
![Page 12: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Méretezési alapadatok V.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Megengedett feszültségek
![Page 13: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Feszültséganalízis I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Fontosabb fogalmak:
• Mohr-szerinti redukált feszültség:
• maximális alakváltozási energia elve szerint (von Mises):
• redukált feszültségamplitúdó: Mohr
von Mises
• nagy szerkezeti folytonossági hiány: feszültség- vagy alakváltozáscsúcs forrása, a szerkezet
nagy részére van hatással. Pl. csatlakozási zóna, falvastagság változás, kivágások, csonkok
környezete
• helyi szerkezeti folytonossági hiány: az anyag viszonylag kis térfogatára van hatással, éles
sarkok, bemetszések, repedések
• membránfeszültség: a normálfeszültség azon egyenletes eloszlású komponense, amely az
elem vastagság menti átlagfeszültség értékével egyenlő
• hajlítófeszültség: az elem vastagsága mentén ferdeszimmetrikusan eloszló normálfeszültség
• elsődleges feszültségek (P): mechanikus terhelések által okozott feszültség, amelynek
eloszlása a szerkezetben olyan, hogy a terhelés következtében kialakuló megfolyás
eredményeként nem jön létre a terhelés újraeloszlása
✓ elsődleges membránfeszültség (Pm): belső, külső nyomás, a szerkezet egészét terhelő
erő nyomaték hatására kialakuló membránfeszültség
![Page 14: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Feszültséganalízis II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
✓ elsődleges helyi membránfeszültség (PL): koncentrált erőhatások közvetlen
környezetében kialakuló membránfeszültség. Helyinek minősül az a
membránfeszültség, amely legfeljebb hosszon haladja meg az 1,1 fD értéket
✓ elsődleges általános hajlítófeszültség (Pb): a szerkezeti elem valamely metszetében az
egész metszet mentén megoszló hajlítófeszültség
• másodlagos feszültségek (Qm, Qb): korlátozott alakváltozások következtében kialakuló
feszültség; önhatároló, azaz plasztikus alakváltozással kiegyenlítődik
• csúcsfeszültség (F): nem okoz torzulást, káros hatása, hogy a fáradásos vagy ridegtörés
lehetséges forrása
• feszültségek felbontása: membrán (σm), hajlító (σb), linearizált (σl= σm+ σb),
nemlineáris (σnl= σ - σl)
aeR0,1
![Page 15: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Feszültséganalízis III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• A feszültséganalízis során feltételezzük, hogy
- az anyag követi a Hooke törvényt
- az anyag izotróp
- az elmozdulások és az alakváltozások kicsinyek
![Page 16: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Falvastagság definíciók
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• szabványos eljárások (MSZ EN 13445)
• cél a szilárdságilag szükséges falvastagság (e) meghatározása az elsődleges feszültségek
alapján
• falvastagság definíciók:
• korróziós+eróziós élettartam:
• korrózió: a szerkezeti anyag roncsolódása kémiai hatásokra
• korrózió sebesség (vc) 0-0,35 mm/év; normális viszonyok esetén; táblázat, tapasztalat, kísérlet
- falvastagság csökkenéssel jár (c)
- falvastagság csökkenést nem okoz:
+ lyuk v. pont korrózió (kloridok)
+ kristályközi korrózió (hidrogén metán+vas; térfogat nő, ridegedés, szén csökken)
+ feszültségi (húzó) korrózió (közeg+szerkezeti anyag=diffúzió)
+ réskorrózió
e: szilárdságilag szükséges falvastagság
en: névleges falvastagság
emin: minimális gyártási falvastagság (mérés)
ea: analízis falvastagság (számításokhoz)
c: korróziós, eróziós pótlék
e: névleges falvastagság negatív tűrése
m:gyártástechnológiai pótlék
eex: falvastagságtöbblet a névleges falvastagság
eléréséhez
c
ev
e
![Page 17: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Szerkezeti anyagok I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• MSZ EN 13445-2
• Általános követelmények:
- Korrózióállóság; közeg és a szerkezeti anyag kölcsönhatása (pl. ötvözetlen szénacél ellenáll a
tömény kénsavnak és a száraz klórnak, Ti jó nedves savakkal szemben, de a száraz klórra nem)
- Teherviselőképesség; a feszültségkategóriáknak megfelelően a méretezési hőmérsékleten
(elegendő képlékeny tartalékkal rendelkezzen az anyag; A>14%, régen 16%!)
- Biztonság a ridegtörés ellen
- Gazdaságosság (18/8-as → plattírozott)
- Korlátozó előírások (Db, P, emin)
- Gyárthatóság (hegesztés, alakítás)
• Méretezési anyagjellemzők (tervezés)
- anyagszabványok
- nem szabványos anyagoknál bizonylat
- a beépített anyagok jellemzőinek igazolása (vizsgálatok), gépkönyv (minden edényre)
- Rm, Rm/t, ReH, ReH/t, A, E, G, , , , stb.
• Anyagcsoportok 1-11
![Page 18: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Szerkezeti anyagok II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 19: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Szerkezeti anyagok III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 20: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Szerkezeti anyagok IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Műanyagok
✓hőre lágyuló v. hőre keményedő műanyagok korrózióálló feladatokra
✓ - hőre lágyuló: olvadáspontjuk jellemzi
- hőre keményedő: térhálós molekulák, nincs határozott olvadáspontjuk
✓ szilárdsági tulajdonságok: acélhoz képest kedvezőtlen (lágyuló<keményedő), kúszás
✓ korrózióállóság: jobb, mint a legtöbb fémé, pl. halogén vegyületek, klórtartalmú közegek
• Egyéb szerkezeti anyagok
✓ szervetlen, nemfémes szerkezeti anyagok: pl kerámiaanyagok (hőtágulás!)
✓ szén és grafit: az oxidáló légkör kivételével mindennek ellenállnak, porozitásuk miatt
közvetlenül nem használhatók, impregnált formában alkalmazzák (pl. korobon
hőcserélők)
![Page 21: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Forgáshéjak membránfeszültségi állapota I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Illesztési feladat
• Egységnyi terhelések hatására kialakuló elmozdulás:
p
p
R1
N
N
M
M
Q
Q
R2
p
w1p
Q
w1Q
M
w1M
1
2
)p(w1 )Q(w1 )M(w1
0)N(w)N(w 21 0)N()N( 21
21 ww
21
M)M(wQ)Q(wp)p(wM)M(wQ)Q(wp)p(w 222111
M)M(Q)Q(p)p(M)M(Q)Q(p)p( 222111
0)p()p( 21
2ttte
M6E)M()p( wRR
R
w
R2
w2
l
l
2te
M6
R
wE 2
11
1
11te
M6
R
wE
2
22
2
22te
M6
R
wE
![Page 22: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Forgáshéjak membránfeszültségi állapota II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Membránfeszültségi állapot: a terhelést a héj középfelületének síkjában membránerők ki tudják
egyensúlyozni. Feltétele, hogy a felületre ható megoszló terhelés folytonos legyen, a
peremterhelések érintőlegesen támadjanak, valamint a héj
- középfelülete folytonos legyen
- kivágások, ugrásszerű görbület és vastagság változások ne legyenek
- peremei szabadon elmozdulhassanak
• Tiszta membránfeszültségi állapot vegyipari készüléknél nem teljesülhet, ezért gyorsan
csillapodó helyi jellegű hajlítófeszültségek kísérik
• Terhelési modell az XR(N/mm2) megoszló erőrendszer, amelyet
X1, X2, X3 érintőirányú komponensekre bontunk, amellyel
egyensúlyt tartanak az N1, N2, N12, N21 membrán élerők
(középfelület metszésvonalának egységnyi hosszára redukált belső erők)
• Feltételezzük, hogy az edény vékony (e/D<0,09) rugalmas héjakkal
helyettesíthető, és a felületre merőleges normálfeszültségek elhanyagolhatóak.
• A kéttengelyű feszültségi állapot a
membránfeszültségekkel, és a Hooke törvény alapján számítható
rugalmas alakváltozásokkal jellemezhető.
N21
N12
X3
X1
X2
N1
N2
x1
x2
x3
e
N11
e
N22
e
N122112
)NN(Ee
1211 )NN(
Ee
1122 122112 N
eG
1
![Page 23: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Forgáshéjak membránfeszültségi állapota II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• A membránerők meghatározásához x1, x2, x3 irányú egyensúlyi egyenleteket kell felírni rdφ és
r1dυ oldalhosszúságú héjelemre (4 egyenlet 4 ismeretlen)
✓ x1 tengely (meridián) irányú külső és belső erők egyensúlyi feltételéből:
✓ x2 tengely (kerületi) irányú külső és belső erők egyensúlyi feltételéből
✓ x3 tengely (normális) irányú külső és belső erők egyensúlyi feltételéből:
✓ x3 tengely (normális) körül forgató erők egyensúlyi feltételéből:
• Egyenletesen megoszló túlnyomás (P) okozta membránerők
✓ a héj felületére ható terhelések: X1=X2=0, X3=P
✓mivel a külső terhelés tengelyszimmetrikus a belső erők kerületi irányban nem változnak:
rXcosNN
rNr
112
211
1
rXcosNN
rNr
1221
212
1
3
2
2
1
1 Xr
N
r
N
2121 NN
0cosNrNr
121
1
p
r
N
r
N
2
2
1
1 0NN,0(...)
2112
0drdrNdrdrN 112121
![Page 24: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Forgáshéjak membránfeszültségi állapota III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• szétválasztható differenciálegyenlethez jutunk, amelyet integrálva kapjuk:
• Egyszeresen görbült forgáshéjak (henger, kúp):
- henger
- kúp
1
222
21
r
r2
2
prN
2
prN
Rr,r 21 pRN2N2
pRN 121
cos
pRN
cos
1
2
pRNeseténRr
cos
r
sin
rr 212
r2=r=R
N1
N2
r
r 2
R
N1
N2
![Page 25: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Forgáshéjak membránfeszültségi állapota IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
• Kétszeresen görbült forgáshéjak:
- gömb (r1=r2=R) tökéletes egyenszilárdságú szerkezet
- elliptikus héj:
- tórusz héj:
2
pRNN 21
2
2
2
21
2
22
3
2
1 sin1b
a1
1
b
ar
1
b
ar
a
b
r
N1
N2
r1
r2
a b
r2
r1
r
N1
N2
b2
paNNesetén1,02
b2
paN
b2
paN
2
21
2
2
2
1
2
paNbsin
2
a
bsina
paN 21
![Page 26: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra I.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
- forgásszimmetrikus héjak
- a méretezési nyomás az egész felületen állandó
- névleges méret: Dk külső átmérő (szabványos)
Henger- és gömbhéjak membránfeszültségei
- feltétel: , ahol De a külső átmérő
Hengeres héjak
- a P méretezési nyomás hatására ébredő membránfeszültségi állapot (a héj középfelületén):
(főfeszültség)
- D középfelület helyett alkalmazható a Di (belső) vagy a De (külső - szabványos) átmérő:
- lemezövekből történő gyártásánál kifutó varrat a roncsolásos vizsgálathoz (azonos anyag,
görbület)
- ellenőrzés: megengedett nyomás (ea a pótlékolás nélküli falvastagság +eex):
Gömbhéjak
16.0D/e e
Pr e2
PDt
2
ta
Pzf2
PD
Pzf2
PDe ei
eDDi eDDe
D
ezf2P a
max
Pzf4
PD
Pzf4
PDe ei
D
ezf4P a
max
![Page 27: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra II.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Zárófelületek
- állandó falvastagságú, nem egyenszilárdságú héjak
- a külső (névleges) átmérők a szabványos sor szerint
- az azonos szerkezetű, de különböző méretű zárófelületek geometriailag hasonlók
- különböző felületek sarokgörbülettel csatlakoznak
- a körhengerhéjhoz szakállal csatlakoznak (járulékos terhelések elkerülése a varratban)
- a szakállrész hossza nagyobb, mint , azt a hengeres héj összefüggései szerint
méretezni kell, különben a vastagsága a fenék vastagságával egyezik meg
Félgömb edényfenék
- alkalmazás: felhabzó anyagok, nagy gőztér, csővég lezárás síkfedél helyett
- méretezés a gömbhéjak összefüggéseivel
- hidrosztatikai terhelés:
r=R helyen (a gömbsüveg peremén):
stabilitás!!
ha Ph>0.05P, akkor a fedelet hidrosztatikai + gáznyomásra kell méretezni.
Pzf4
PD
Pzf4
PDe ei
D
ezf4P a
max
eD2.0 i
h
RN
r
N
Ph
2
)hR(gRNN 00
R
3
2hgR
2
1N R
R
3
2hgR
2
1N R
R3
2h 0N
0h 2gR3
1N
![Page 28: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra III.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Kosárgörbe alakú (torispherical) edényfenék
- Alak:
sekélydomborítású (28011 Kloepper, régen A típus): R/De=1; r/De=0.1
mélydomborítású (28013 Korbbogen, régen C típus): R/De=0.8; r/De=0.154
- leggyakrabban alkalmazott hazai edényfenék
- membránfeszültségek: 1-gömb; 2-tórusz; 3-henger
D
3
2
1
gömb
tórusz
membrán
henger
membrán
e2
RP11
e4
DP2
e
rP2
e2
DP3
e4
DP3
![Page 29: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra IV.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
- Méretezés:
ahol , hidegen hengerelt, varrat nélküli ausztenites korrózióálló acélra
β meghatározható diagramból (f:(0.75+0.2Di/R)P/f, paraméter r/Di), vagy számítási
eljárás eredményeként.
bys
e,e,emaxe P5.0zf2
RPe
s
f
)D2.0R75.0(Pe i
y
5.1
1825.0
i
b
ibr
D
f111
P)D2.0R75.0(e
5.1
Rf
t/2.0p
b
5.1
R6.1f
t/2.0p
b
![Page 30: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/30.jpg)
30
✓ Ellipszis alakú edényfenék
- feltétel: 1.7<K<2.2, ahol K=Di/(2hi)
- méretezése és ellenőrzése ekvivalens a kosárkörbe alakú edényfenékkel, az összefüggésekben
r=Di((0.5/K)-0.08) és R= Di(0.44K+0.02)
✓ Kúpos edényfenék
- alkalmazás:
1: zagyok, szilárd porok, alsó zárófelület (rézsűszög)
2: reaktorok, egyenletesebb gázeloszlás a belépő oldalon
3: átmeneti darab (különböző átmérőjű hengeres övek kapcsolása), változó keresztmetszetű
kolonna
- szabvány alól kivétel: >75°, rövid kúpos kapcsolat, 001.0D
)cos(e
c
a
héjcsatlakozás
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra V.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 31: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/31.jpg)
31
- Méretezés:
A hengeres és a kúpos héj kapcsolata (nagy átmérőn):
1. Kapcsolat sarokgörbület nélkül:
alkalmazási feltételek: a tompavarrattal rögzített kapcsolat a henger és a kúp között
falvastagság csökkenés nélkül jön létre; a hegesztési varrat 100%-ban roncsolásmentes
vizsgálatnak legyen alávetve, kivéve, ha a hegesztésnél a köpenyek falvastagsága 1.4ej
- Méretezés:
A hengeres héj csatlakozás szükséges falvastagsága:
hossza:
A kúpos héj csatlakozás szükséges falvastagsága:
hossza:
)cos(
1
Pzf2
DPe i
con
)cos(
1
Pzf2
DPe e
con
m
con
maxD
)cos(ezf2P
kiDD )cos(e2DD
2ke 2/)DD(D
eim )sin(l)cos(1r2eDD
21ck
1c1eDl
)cos(
eDl 2c
2
jcyl1
e,emaxe
Pzf2
PDe e
cyl
15.0)cos(/11
)tan(
e
D
3
1
j
c
f2
DPe c
j
jcon2
e,emaxe
1l4.1min
)cos(
1
Pzf2
DPe e
con
2l4.1min
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra VI.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 32: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/32.jpg)
32
meghatározása grafikus úton:
Ellenőrzés: iterációs folyamat
2. Kapcsolat sarokgörbülettel:
- a görbület egy tóruszfelület része, amely csatlakozik a hengeres és a kúpos héjhoz
- r<0.3Dc
Méretezés:
f2
DPe c
j15.0
)cos(/11
)tan(
e
D
3
1
j
c
)cos(/11eD
r028.0
jc
2.012.1
1
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra VII.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 33: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Hengeres csatlakozás: a falvastagság min hossza: >1.4l1; 0.5l1 (ábra!)
Kúpos csatlakozás: a falvastagság min hossza: >1.4l2; 0.7l2 (ábra!)
Ellenőrzés: iterációs folyamat
Hengeres és kúpos héj kapcsolata (kisebb átmérőn):
feltételek:
- e1 falvastagság l1 hosszon, e2 falvastagság l2 hosszon
legyen alkalmazva
- érvényesek az ecyl, econ előírások
Méretezés:
- e1 és e2 felvétele
- s=e2/e1
- ha s<1
- különben
- ha a falvastagságok elfogadhatóak, különben e1 és/vagy e2 értéke
növelendő
Ellenőrzés:
jcyl1
e,emaxe
jcon2
e,emaxe
2
s1
)cos(
ss
2
)cos(2
s1s1
2
5.0)tan(
e
D4.0
1
c
H
Hc
1
D
ezf2P
Hc
1
maxD
ezf2P
Héjszerkezetű elemek méretezése belső nyomásra VIII.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 34: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/34.jpg)
34
✓ Feszültségek hatása elemi csuklóra (egytengelyű fesz. áll.)
- húzó igénybevétel: F növekedésével az elem kiegyenesedik, megnyúlik, elszakad. Stabil állapot.
- nyomó igénybevétel: F növekedésével a csukló a vízszintes erő hatására elmozdul, az elem rövidül,
majd összecsuklik. stabil-labilis-instabil állapot.
- Síkbeli feszültségi állapot (kéttengelyű): lemezek, héjak
- Makroszkópikusan: a kritikus erő függ az anyagjellemzőktől (E, , ReH), a geometriai alaktól
(méretektől).
A stabilitás elvesztése után új alak! (egyenes rúd meghajlik, a héj behorpad)
- kritikus teher: Fkr, Pkr, Mkr: készülékjellemző
Feltételezhető, hogy a szerkezeti elemek stabilitása a szerkezeti anyag struktúrájának
rendezetlenségével hozható kapcsolatba. A húzóigénybevétel a rendezettséget növeli, a
nyomóigénybevétel csökkenti.
A „B” pont egyik esetben az AC tengely irányába mozdul, míg a másik esetben távolodik.
A mechanikai modellek a testek egyensúlyát (rudak, héjak) makroszkópikusan, ill. virtuálisan
kihajlott állapotban vizsgálják és feltételezik, hogy a testre a nyomóerőn kívül makroszkópikus
hajlítónyomaték is hat. Ez az állapot hasonló a mikroszkópikus modellhez (elemi csukló), azonban a
kihajlás megindulásának okát a stabilitási elméletek nem tárgyalják. A kritikus terhelés (stabilitás
vesztés határállapota) nem ok, hanem állapot!
✓ Terhelési esetek
- hidrosztatikus terhelés: az edényt mindenhol ugyanazon nyomás veszi körül
- kitámasztott fenék
- lángcső
- hőfeszültség, hőcserélő csövek
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra I.
![Page 35: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra II.
✓ Jellemző horpadási alakzatok
Hálós horpadás
(Yoschimura alakzat)
vékonyfalu henger
Axiális horpadás
gyűrűalakú, csomópontok az
eredeti felületen
Kerületi irányú hullámok
n=4, m=1 (fél)
minden metszetben azonos
Spirálhorpadás
silók, hőfeszültségek,
kitámasztás
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 36: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra III.
Axiálisan szabadon nyomott cső
(L/D=5.78)
Hálószerű horpadás n=4
kerületi félhullámmal
Kívülről támasztott axiálisan
nyomott cső (száraz hüvelyben)
L/D=5.81
Spirálhorpadás
Kívülről támasztott axiálisan
nyomott cső (zsírozott
hüvelyben) L/D=5.77
Spirálhorpadás
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 37: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra IV.
✓ Horpadási hullámok értelmezése
- Axiális félhullámok: m (egész számok)
- Kerületi félhullámok: n (egész számok) (n=csomópontok száma a fél keresztmetszeten)
l=l'/
2
l=l'
l=2
l'
csomópont: c=2
félhullám: m=c-1=2-1=1c=3
m=3-1=2
c=5
m=5-1=4
c=0
n=0
c=2
n=2
c=3
n=3c=4
n=4
stabil
alakváltozás
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 38: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra V.
MSZ EN 134445-3
- általános megjegyzések:
a falvastagság nem lehet kisebb, mint ugyanakkora belső nyomásra adódó falvastagság
nem ausztenites acélok esetén:
ausztenites acélokra:
minimális biztonsági tényező tervezéskor S=1.5, vizsgálati állapotban S=1.1
- Merevítetlen hengeres héjak:
terheletlen hossz:
t/2.0peR
25.1R
t/2.0p
e
h4.0h4.0LLcyl
h4.0LL30 cyl
concyl Lh4.0LL30
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 39: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra VI.
falvastagság számítása:
1:
2:
3: Pm/Py számítása, majd Pr/Py meghatározása
P<Pr/S, ellenkező esetben ea növelése
R
eP ae
y
R
EeP a
m
2
22
cyl22
2
a
2
2
2
cyl
22
cyl
Z1n)1(R12
e
1Z
n
1
2
Z1n
1
L
RZ
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 40: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Héjszerkezetű elemek méretezése külső nyomásra VII.
- Merevített héjak: (a szabvány részletesen tárgyalja)
a) „erős” merevítés
b) „lágy” merevítés
c) fűtő/hűtő bordázat
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 41: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken I.
- megbomlik a nyomásterhelés okozta membránfeszültségi állapot
- a kivágás peremétől távolodva a zavarás csökken
- görbült edényfalakon kialakított kivágások végtelen nagy síklemezzel modellezhetők, amennyiben
a kivágás mérete a görbületi sugárhoz viszonyítva nem nagy.
✓ Egytengelyű húzófeszültséggel terhelt síklemez (állóhengeres folyadéktartály)
A furat peremén:
(nincs a furatban nyomás)
Feszültségkoncentráció:
Hengeres készülékben (folyadékkal töltött, lapos fenekű hengeres tartály):
a
r
0
0
r
0min
0max3
)30(0
2cos
r
a3
r
a41
r
a1
2 4
4
2
2
2
2
0
r
2cos
r
a31
r
a1
2 4
4
2
2
0
2sin
r
a3
r
a21
2 4
4
2
2
0
xy
2
dra
0r
2cos21
00
xy
00˘90
3180cos21
33
0
0
1K
2K42
2
H
R
e1
D
DK
b
k
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 42: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken II.
✓ Kéttengelyű húzófeszültséggel terhelt síklemez (hengeres edény)
- az előző eset és a 90°-kal elfogatott terhelés szuperpozíciója
Feszültségkoncentráció:
✓ Kéttengelyű húzófeszültséggel terhelt síklemez (gömbhéj, kosárgörbe zárófelület)
Feszültségkoncentráció:
t01 at022
1
0005.25.03
0005.05.1
e2
PDt0
2
2cos215.02cos21tt21
5.25.2
0
0
1K
1K42
2
H
00023
00023
e4
PDt0
állandó22
2cos212cos2100021
22
0
0
1K
1K32
2
H
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 43: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken III.
✓ A kivágás zavaró hatása
- a közeli kivágások hatása nem hanyagolható el
- a szabad kivágások peremén a lemez szilárdságának
teljes kihasználása mellett a folyáshatárt meghaladó
(fáradást okozó) feszültség ébred (lokális)
- egyedülállónak tekinthető a kivágás, ha a gátméret (tg)
- görbe felületen (héjak):
✓ - lyuksor gátjaiban kialakuló feszültségek (pl csőkötegfal):
Furatok peremén repedések keletkezhetnek
3
r/a1 321.5
1.521.22 1.15
90
d2tg 3
d
dd2
d
dt
d
ta
g
De2tg
4
2
2
2
22
2
)xt(4
d
x4
d
)xt(
1
x
1d187.0k1
e2
DP
42
1d
t2
1
1d
t2
1
2d
t2
1d
t2
k
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 44: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken IV.
✓ Kivágásba illesztett csonk
- szabványos elemek (karima, cső, hengeres toldat)
- csőátmérő: áramlástanilag szükséges keresztmetszet
- falvastagság: nyomásnak megfelelő, szabványos érték
- búvónyílás (DN500, DN600)
Köpeny kialakítása a csonk környezetében (alaptípusok):
merevítés csonkkal Csonk+párnalemez Lemezöv vastagítás
kisméretű csonk közepes méretű kivágás nagy méret, vagy lyuksor
3.0D
d
5.0D
d3.0 5.0
D
d
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 45: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Kivágások, csonkok héjszerkezeteken V.
- légzőfurat szerepe:
hegesztéskor gázok távozása
hegesztési varrat ellenőrzése
furatot lezárni! (korrózió)
✓ Köpeny szilárdságilag szükséges falvastagsága:
- elv: terhelő felületre ható erő =
teherviselő keresztmetszetben ébredő erővel (felület összehasonlító elj.)
- Terhelő felület: Ap (nyomással terhelt felület)
- Teherviselő felület: Af (megengedett feszültséggel terhelt felület)
- mivel Ap technológiai méretekből adott, ezért Af módosítandó, amely tartalmazza a héj
falvastagságát
- a felületek részletes kifejtésével egy v gyengítési tényező fogalmazható meg:
✓ Csonkcsatlakozások kialakítása
csonk, benyúló csonk, tárcsa, tárcsa+benyúló csonk, erősített csonk, kihúzott csonk, rugalmas
csatlakozás,
cseppentőél, gőzbevezetés probléma
ii
AfApP
Ap5.0ApApPP5.0fAfP5.0fAfP5.0fAfAfbsobboppsws
)f,fmin(fbsob
)f,fmin(fpsop
vf2
DPe
)e,e,D,d,l,l(fv
s,ab,aboso
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 46: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/46.jpg)
46
Tömítések, karimák I.✓ Nyugvó tömítések
- a készülékek bontható felületei között biztosítja a tömör zárást
- 1-6: lágy tömítések (It, gumi, műanyag lemez, profilos gumi, fonott zsinór, stb.)
- 7-15: részben vagy egészben fémlemezzel borított lágy tömítés (fém: szilárdság, alaktartósság
növelése,
átszivárgás megakadályozása)
- 16-19: spiráltömítések vagy lágy tömítőanyag-fémlemez kombináció közepes nyomásra és nagy
hőmérsékletre (V alakú fémbetét belső nyomásra; fémgyűrűk központosításra és
szilárdságnövelésre)
- 20-29: fémtömítések nagy nyomásra és hőmérsékletre (kis érintkező felület nagy felületi nyomás, az
az élek megfolynak)
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 47: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/47.jpg)
47
Tömítések, karimák II.
Tömítőfelületek és tömítések változatai
- a: átmenő tömítés igen lágy tömítőanyaghoz
- f, g: vákuumkészülékekhez
- h: O-gyűrű kismértékű előfeszítés, tömítést a közeg nyomása fejti ki, csavar igénybevétele kicsi
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 48: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/48.jpg)
48
Tömítések, karimák III.
Tömítési tényező:
- üzemi állapotban a tömítés feltétele a felületek közötti p0 érintkezési nyomás:
- m tömítési tényező: lágygumi (0.5-1), műanyagok (1.5-3), It lemez (2.25-2.75), spirál fémlemez
betéttel (2.5-3), fémgyűrű (4-6.5)
Karima tömítés teherbírás ellenőrzése:
- csavarterhelések:
szerelési állapotban a minimális csavarerő:
y: min. tömítési nyomás
üzemi állapotban:
a szükséges csavar keresztmetszet:
- karima nyomatékok:
PmP0
PG4
H 2 PmGb2HG
yGbWA
GopHHW
B
op
A,B
A
min,Bf
W;
f
WmaxA
PB4
H 2
D
DTHHH
2
gBCh 1
D
2
GCh
G
4
GBC2h
T
A,B
Bmin,B f2
AAW
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 49: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Tömítések, karimák IV.
szerelési állapotban:
üzemi állapotban:
✓ Karima feszültségek
szerelési állapot:
üzemi állapot:
✓ Tömítés hatásábrája
- a csavarok és a tömítés rugalmas alakváltozása, az
üzemi és a tömítőerő közötti összefüggést ábrázolja
- a tömítési nyomás a csavarok között változik a karima
és a tömítés rugalmas alakváltozása miatt vagy a tömítőfelületek
geometriai egyenetlenségének hatására
- periodikusan lüktető üzemi erő hatására az erők aránya a
rugalmassági viszonyok arányában változik
- meghatározható a minimális tömítőerőhöz és a
tömítés maximális teherbírásához tartozó
szerelési csavarerő
GAhWM
GGTTDDophHhHhHM
1;
5.0m
e6d2
maxC
B
B
F B/AK 00
Bgl
B
CMM F
A
B
CMM F
op
2
1
Hg
M
0
2
0F
rle
M)le333.1(
1K
1K
e
M2
2
r2
y
függvények,,,
VF
lB l
G
2'
1
2 3'
3
Wop
HG
H
WA
l
Erő
H
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 50: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Tömítések, karimák V.
✓ További tulajdonságok, megfontolások
- relaxáció: a tömítés vagy a működő csavar alakváltozás nélküli feszültségcsökkenése; az It-t 4, a
teflon
tömítést 24 óra elteltével ismételten elő kell feszíteni
- tömítések szivárgása: a tömítések anyagán vagy a felületek között átáramló anyagmennyiség
- a karima-igénybevétel csökkentése: az erők hatásvonalának eltolása (pl. kengyeles megoldás
zománcozott készülékeknél)
- jellemző karima kialakítások:
laza karima: nem túl nagy nyomás, alakítható anyagok
kötőgyűrűs karima: megmunkált tömítőfelület
hegesztett lapos karima: korlátozott igénybevétel
összetett készülékkarima
hegesztőtoldatos karima
✓ Kötőelemek (DIN EN ISO 898-1)
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 51: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/51.jpg)
51
Tömítések, karimák VI.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.
![Page 52: Vegyipari készülékek tervezése I.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/Vegyip_kesz_terv_1_BSc_2017.pdfMéretezési eljárások azonosak (MSZ EN 13445) Tervezés, gyártás,](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041512/5e292c95cf8ac01425626c58/html5/thumbnails/52.jpg)
52
Tömítések, karimák VII.
Miskolci Egyetem Vegyipari Gépek TanszékeNYOMÁSTARTÓ RENDSZEREK I.