Merev ágyazaton nyugvó állóhengeres folyadéktárolók (írta: Bokros István)

Átírás

1 erev ágyazaon nyugvó állóhengere olyadékárolók (íra: Bokro Iván). A enéklemez alvaagága. A arály köpenyének alvaagága 3. A enéklemez é a köpeny calakozá zónájának ellenrzée 4. napélda 5. A arály köpenyének ellenrzée ablára. A enéklemez alvaagága A enéklemez ámazó ágyaza (arályalap) merev, ha a enékre haó ρ gh hdrozaku nyomá haáára ügglege rányban nem mozdul el, azaz a enéklemez rányú lehajláa zéru. Ez a eléel a megelel vaagágú beonalapok kelégík. A enéklemez é a beonalap közö homokréeg (vagy bumene homok) vaagágának növeléével az ágyaza egyre nkább rugalmaá válk. Legeljebb 0 cm vaag, eren ledöngöl, záraz homokölé még merev ágyazának eknhe. A merev enéklemez génybevéele a H magaágú olyadékozlop nyomáa. Az ébred ezülég σ -ρ gh a enéklemez vaagágáól üggelenül. Ez legalább ké nagyágrenddel kebb, mn a lemezanyag megengede ezülége, ezér a enéklemez vaagágá - kvéve a köpenyhez való calakozá környezeé - gyáráechnológa (hegezé) é korrózó zemponok alapján válazják meg. A mnmál vaagágo az egye parág zabályzaok 5 6 mm érékre írják el.. A arály köpenyének alvaagága A arály köpenyének zlárdáglag zükége alvaagágá a olyadéköle hdrozaku nyomáa é a olyadékelzín ele gáznyomá (álalában mbar ala érék) haáára ébred membránezülég gyelembevéelével haározzák meg. Az így kapo alvaagágo ellenrzn kell a járuléko génybevéelekre (pl. a köpeny é a enéklemez calakozá zónájában ellép peremzavaráok). Szükég eeén a alvaagág módoíandó. A olyadéköle hdrozaku nyomáa a olyadék elzínél mérve leelé lneáran növekzk. A méreezékor a mamál ölemagaág a mérékadó, amely má megköé hányában a köpeny H magaágával azono. Az üzem hdrozaku nyomáerhelé a ölemagaág melle a olyadék ρ rége beolyáolja. A arályköpeny ömörégének ellenrzée céljából álalában elje vízelölé alkalmaznak a zerelé beejezée uán, így ρ < 000 kg/m 3 rég öle eeén a méreezé képleekben a víz régével kell zámoln. A olyadéknyomából zármazó kerüle éler állandó alvaagágú köpeny eeén a enéklemezl mér magaág () üggvényében: β N ρ grh e H co β + H n β β ahol a β héjállandó éréke β 4 ( µ ) 3 R A képlebe 0- helyeeíve lázk, hogy a arály enéklemezének íkjában a kerüle éler zéru, noha a hdrozaku nyomá a legnagyobb. vel a köpeny radál rányú elmozduláá a hozzá képe merev enéklemez megakadályozza, így a köpeny kerüle

2 megnyúláa zéru, ehá kerüle ezülég (lleve kerüle éler) nem ébred. A hdrozaku nyomá haáára a mamál kerüle éler (N ma ) a enékl ávolágra alálhaó. éréke a arály héjállandójáól é a olyadékzn magaágáól ügg. A zlárdáglag zükége alvaagág a megengede ezülég mereében, az alaperhelé jelen mérékadó génybevéel (hdrozaku nyomá) alapján haározhaó meg: N ma m vel az N ma aralmazza a keree alvaagágo, ezér a elada cak erácóval oldhaó meg. A mérnök gyakorla ez a problémá kkerül, é - nem aralmazó beclé ad a kerüle éler érékére. Ennek egyk módja, ha a enéklemez gáláá nem vezk gyelembe, é az 0 helyen N 0 ρ grh zkalag nem léez élervel zámolnak. Ez azonban úlméreezé jelen, mer N 0 > N ma, így a gyakorlaban legnkább az amerka olajpar zabályzaban haznál ormula erjed el. 4, 9D( H 0, 3) ρ m A úlméreezé ehá úgy cökkenk, hogy az éler válozáá a arály elje H magaágában lneárnak eléelezve - vagy a enék gáló haáá znén gyelmen kívül hagyva - 0,3 m magaágban zámíják a zlárdáglag zükége alvaagágo. 3. A enéklemez é a köpeny calakozá zónájának ellenrzée a) A köpeny é a enéklemez kapcolaa lehe merev (.a. ábra), amelynek kréruma, hogy a calakozá helyén a enéklemez peremé zlárdan a beonalaphoz rögzík. Ebben az eeben a enéklemez em el nem mozdul, em el nem ordul, azaz a köpeny beogo perem hengerhéjkén velkedk. A ellép járuléko génybevéelek az llezé eléelekbl meghaározhaók: - ha a olyadéknyomából zármazó zögelordulá elhanyagolhaó gh 0 ρ gh, Q 0 ρ β β - az elhanyagolá nélkül ρ g 0 H β β, Q ρ g ( H ) 0 β β A calakozá íkjában ébred járuléko hajlíónyomaék é nyíróer mereében a ezülégek zámíhaók.

3 Özehaonlíva az 0 nyomaékból zármazó aál ezülége az 0 helyen a hdrozaku nyomából zámío kerüle ezüléggel N σ, σ 0 ρ grh K ReH σ 3σ 3 55, ReH, 5 adódk. Ezern - de az 0 -l alg különböz 0 nyomaékkal - az alaphoz zlárdan rögzíe enékperem arályok övlemezében a olyáhaár 5 6%-kal meghaladó hely hajlíóezülég ébred, ha a alvaagág meghaározáa a σ m eléel melle örén. A merevíé ehá ebben az eeben elelege, káro. b) A arályépíében leggyakrabban alkalmazo konrukcó megoldá az.b. ábra muaja. A enéklemez é a köpeny egyarán rugalmaan deormálódk. A enéklemez b ρ gh zéle ávban meghajlk, pereme az nyomaék haáára ( µ ) 4 ψ E 3 3 ρ gh zöggel elordul. Fgyelembevéve valamenny radál rányú elolódá é zögelordulá, az llezé egyenleek: ρ β β ( µ ghr R R ) R Q + Q E E E E ( ) ρ β β µ gr R 4R 4 R Q + 3 E E E E ρ gh 3

4 Az egyenleekben zerepl konan érékeke új állandókba özeoglalva a megoldá az alább egyzerbb alakra hozva kerehe: 3 + A A 0 Q A3 + A4 Az meghaározáára erácó eljárá alkalmazáa célzer. A nyomaék é a nyíróer jelen mérékben módoul a enéklemez é a köpenylemez alvaagágának aránya zern. A kapcola megelel rugalmaága é a enékgyr úlzo génybevéelének elkerülée érdekében a alvaagág arány 0, 6 0, 85 közö célzer megválazan. A enékgyrben ébred ezülég: Q 6 ± σ A enékhez calakozó köpenyben az é Q haáára aál rányú hajlíóezülég ébred, amely 0 helyen a legnagyobb, növekedéével cökken, majd kebb amplúdóval ellenée érelmre vál é vzonylag rövd zakazon elhal. A kerüle éler, a hajlíónyomaék é a nyíróer alakuláá a magaág üggvényében az alább egyenleek írják le: N ρ gr H + Rβ β W W Q W ahol [ ] ( ) ( ) ( ) W + W Q W β ( ) Q Q W W + β W W e β co β W e β n β 4. napélda Az elzekben aglal vzonyoka konkré példán bemuava zemléleeen kövehejük az erk, nyomaékok ezülégek alakuláá. A vzgál arály adaa: a köpenylemez zlárdáglag gyelembe vehe alvaagága 0 mm a arály ámérje D m magaága H m öle rége ρ 0 3 kg/m 3 a arály anyagának rugalmaág modulua E 0 5 N/mm Poon-ényezje µ 0,3 enéklemez alvaagága 8 mm Az állandó alvaagágú köpeny héjállandója β 4 ( µ ) 3 3, 88 m - R A olyadéknyomából zármazó kerüle éler válozáa a enéklemezl mér magaág üggvényében a. ábrán é áblázaon láhaó. Az ábrán bejelöljük a zabad perem körhengerhéjban - enéklemez gáláa nélkül ee - a hdrozaku nyomá haáára kelekez kerüle éler.

5 A mamál kerüle éler az 0,65 m magaágban ébred N o érékével egyenl. N σ N o σ o m N/mm Pa N/mm Pa 0,00 0,00 0,00 94,9 9,49 0,05 4,67 4,7 89,5 8,95 0,0 45,43 4,54 84,3 8,4 0,5 84,57 8,46 78,73 7,87 0,0 438,78 43,88 73,34 7,33 0,5 593,35 59,34 67,94 6,79 0,30 738,7 73,83 6,55 6,5 0,35 867,33 86,73 57,5 5,7 0,40 977,3 97,73 5,76 5,8 0,45 067,0 06,7 46,36 4,64 0,50 37,56 3,76 40,97 4,0 0,55 89,98 9,00 35,57 3,56 0,60 6,64,66 30,7 3,0 0,65 50,0 5,00 4,78,48 0,70 6,58 6,6 9,38,94 0,75 66,70 6,67 3,99,40 0,80 64,5 6,45 08,59 0,86 0,85 57,8 5,78,0 0,3 0,90 48,7 4,8 97,80 9,78 0,95 36,77 3,68 9,4 9,4,00 4,56,46 87,0 8,70,05,, 8,6 8,6,0 00,0 0,0 76, 7,6,5 88,84 8,88 70,8 7,08,0 78,7 7,83 65,43 6,54,5 68,58 6,86 60, 6,00,30 59,73 5,97 54,64 5,46,35 5,68 5,7 49,4 4,9,40 44,33 4,43 43,85 4,38,45 37,58 3,76 38,45 3,85,50 3,3 3,3 33,06 3,3,55 5,44,54 7,66,77,60 9,86,99,6,3,65 4,48,45 6,87,69,70 09,5 0,9,47,5 A enéklemez é a köpeny calakozá zónájának vzgálaánál az.a. ábra zern merev beogá eléelezve a 0 helyen ellép járuléko génybevéelek a 3.a. ponban közöl képleek alapján: 0 398,7 Nm/m ,4 Nm/m Q 0 374,6 N/m Q , N/m A járuléko génybevéelek a enéklemez é a köpeny rugalma deormácója eeén a 3.b. özeüggéevel zámolva: 6,6 Nm/m Q 3574,7 N/m A köpenylemezben kelekez aál ezülég éréke 6 σ 33, 6 Pa a enéklemezben ébred legnagyobb ezülég pedg σ Q 6, 7 Pa egvzgáluk a nyomaék é a nyíróer válozáá ovább négy - 6; 0; ; 4mm - enéklemez vaagág melle, az eredményeke áblázaban ll. a 3. ábrán muajuk be.

6 / o3 Q o3 σ σ b mm mm/mm Nm/m N/m Pa Pa mm 6 0,6 577,0 0,3 94,6 66,3 3,5 8 0,8 6,6 3574,7 33,6,7 75, 0,0 75,0 5500, 6,9 65,5 3,7, 305, 683,6 83, 9,4 3,0 4,4 377,5 776,8 96,6 0,3 333,7 Jól láhaó, hogy a enéklemez vaagágának növeléével a kapcola rugalmaága cökken, a köpenyben ébred ezülég növekzk. Az ábrán a jobb özehaonlíhaóág érdekében az 0 é 0 éréke bejelölük, amelyek üggelenek a enéklemez vaagágáól. Végül a 4. ábrán az é Q haáának elhaláá zemlélejük a hengerhéjban ébred aál é kerüle (angencál) ezülégek üggvényében való ábrázoláával. A 3.b. ponban leír özeüggéek zern zámío, Q, N érékeke áblázaoan közöljük, a kerüle - σ N / - é az aál - σ 6 / - ezülégekkel együ. Q N σ σ m Nm/m N/m N/mm Pa Pa 0,00 6, ,70 0,63,06 33,60 0,05 88,5 8056, 4,64 4,6 7,9 0,0 409,99 393,59 94,67 9,47 4,60 0,5-43, ,96 457,35 45,73-8,6 0,0-50,4 57,35 66,84 6,68-30,63 0,5-77,8 3089,88 763,98 76,40-43,67 0,30-830,3,69 893,9 89,33-49,8 0,35-848,5-98,08 00,7 00, -50,9 0,40-808,38-37,4 090, 09,0-48,50 0,45-73, -797,94 58,06 5,8-43,87 0,50-633,44-067,3 07,9 0,79-38,0 0,55-57,95 -,3 4,06 4, -3,68 0,60-43,69-08,0 63,0 6,3-5,4 0,65-36,7-838,88 73,6 7,36-9,60 0,70-40,68-596,6 75,98 7,60-4,44 0,75-67,39-333,40 7,36 7,4-0,04 0,80-07,30-07,5 64,56 6,46-6,44 0,85-59,87-88,66 54,07 5,4-3,59 0,90-3,98-6,07 4,06 4, -,44 0,95,86-47,9 9,45,94 0,,00 9,9-75,8 6,86,69,6,05 9,9-55,5 04,73 0,47,80,0 35,9-64,0 93,34 9,33,,5 36,75,80 8,8 8,8,0,0 35,46 46,36 73,9 7,3,3,5 3,40 73,73 64,45 6,45,94,30 8,3 87,75 56,5 5,65,70,35 3,79 9,83 49,7 4,93,43,40 9,5 88,9 4,6 4,6,5,45 4,97 8,44 36,45 3,65 0,90,50,4 7,33 30,66 3,07 0,67,55 7,86 60,05 5,4,5 0,47,60 5,4 48,68 9,8,98 0,3,65,98 37,95 4,6,46 0,8,70,33 8,3 09,50 0,95 0,08 5. A arály köpenyének ellenrzée ablára

7 A arály köpenyé olyadéköle nélkül kell ablára ellenrzn. A mérékadó alvaagág az egye övekre alkalmazo alvaagág c é c pólékkal cökkene éréke: ( ) c + c mm () Válozó alvaagágú köpenyövek eeén a legkebb éréke kell gyelembe venn. Ekkor a mérékadó köpenyhozúágo a lemezövek vaagágának megelelen kell megállapían. Az egyenérék köpenymagaág zámíáa a (5) é (6) képleekkel örénk. Nyo (merev e nélkül) arályköpeny Az üre arályköpeny abláá cak a zélnyomára kell ellenrzn. A nyo arályok el peremé az öv el zélénél vagy annak közelében merevígyrvel kell ellán (eldlege merevígyr), amelynek mnmálan zükége kerezmeze ényezje a arályköpeny alkoójával párhuzamo úlypon engelyére vonakozava Kmn 58D H mm 3 () ahol: D a arály ámérje (60m-nél nagyobb ámér eeén 60m-rel kell zámoln) H a köpeny magaága a el övlemez peremég Az eldlege merevígyr kerezmezeébe bezámíhaó a köpeny l együmköd hozúágával é az vaagágával meghaározo kerezmeze. l D mm (3) I D é mm-ben helyeeíend. Együmköd hozúágkén legeljebb l ma 6 mm (4) vehe gyelembe. Ha az eldlege merevígyr a el lemezöv pereme ala, a (3) vagy (4) képleel meghaározo érekl ávolabbra helyezkedk el, akkor a el lemezöv peremé külön meg kell merevíen. A ablá növelée céljából a arály köpenyén máodlago merevígyrk alkalmazhaók. Ezen máodlago merevígyrk K kerezmeze ényezjé az alábbak zern kell megválazan: Tarályámér Kerezmeze ényez 0m-g 6000mm m 3000 mm m mm 3 48m ele mm 3 Szabványo domacélokból (pl. egyenllenzárú L acél) kézíe máodlago merevígyrk kerezmeze ényezje legeljebb -5%-kal elérhe a megado érékekl. A pozív eléré nnc korláozva. A máodlago merevígyrk a zélnyomá é a vákuum okoza hely horpadá megakadályozáára é a arályköpeny körköröégének bzoíáára zolgálnak. A máodlago merevígyrk ávolágának meghaározáához a kövekez képleeke kell haználn: L L L m e e l z L e, 5 65 D ( q ok + p gv ) 5 3 (5) (6) (7)

8 A képleekben L e m az -edk lemezöv egyenérék magaága L e m a arályköpeny egyenérék magaága z a köpenyövek záma l m az eldlege merevígyr ala köpenyövek énylege magaága mm a legel köpenyöv mérékadó vaagága mm az -edk köpenyöv mérékadó vaagága mbar a zélnyomá q ok p gv mbar a zél zívóhaáa kövekezében kalakuló vákuum Ha a köpenyövek vaagága leelé növekzk, akkor a ablá növekzk azono arálymagaág eeén. Az egyenérék magaág az eredevel azono abláú, a el lemezöv vaagágával rendelkez állandó alvaagágú arály magaága. Állandó alvaagág melle a ablá a arály magaágának cökkenéével növekzk A elül nyo arályköpeny abláá a zél orlónyomáára (q ov ) é a arályban a zél zívóhaáára kelekez vákuumra együeen kell ellenrzn p gv 5mbar vákuum eléelezéével. A arályköpeny máodlago merevígyrk nélkül ablára megelel, ha ( ) p, 4 q + p mbar (8) kr ok gv A horpadá megndíó krku nyomá: p kr 900E R L e R, 5 mbar (9) ahol E N/mm a köpenylemez rugalmaág modulua R mm a arályköpeny ugara L e mm a arályköpeny egyenérék magaága (ha a lemezövek azono vaagágúak, akkor L e H ) mm a el köpenylemez mérékadó alvaagága A köpeny abláa növelhe a lemezövek vaagágának növeléével é/vagy a máodlago merevígyrk alkalmazáával. Az uóbb eeben a (9) képlebe L e helye a máodlago merevígyrk megengede mamál ávolágá (L m ) kell behelyeeíen. ereve arályköpeny A mereve arályköpenyek abláá a radál (zélnyomá, vákuum) é az aál erheléek együe gyelembevéelével kell ellenrzn. A mérékadó aál erheléek: G N a e önúlya G z N a zgeelé önúlya G N a hóeher F pv N a vákuumból a e elüleére haó erhelé A radál erhelé krku nyomáa a (9) képleel zámolandó. A megengede radál nyomá: p kr p m, 4 mbar (0) Az aál erhelé: Fa G + G z + G + Fpv N () A megengede aál erhelé:

9 Fm, 9E D N () ahol E N/mm a rugalmaág modulu mm a legvékonyabb lemezöv mérékadó alvaagága D mm a arály ámérje A arályköpeny ablára megelel, ha p Fa + p m Fm (3) ahol p q + p mbar (4) ok gv p gv éréke 0mbar-nál kebbre nem vehe, még akkor em, ha a énylege vákuum zámíáánál 0mbar ala érék adódna. Ha a ablá eléel nem eljeül, akkor a legvékonyabb lemezöv alvaagágának növeléével é/vagy a () képle zern kerezmeze ényezj máodlago merevígyr(k) alkalmazáával lehe a köpeny abláá növeln. Az uóbb eeben L e helye a máodlago merevígyrk megengede mamál ávolágával (L m ) kell zámoln.