Rostislav Jedlička Tepelný a pevnostní výpočet výměníku VUT Brno, FSI-ÚE

Transkript

1 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Obsah Úod 5 Teelný ýočet ýěníku 6 Předběžný ýočet 7 Výočet součinitele rostuu tela 8 Výočet součinitele řestuu tela na straně áry 9 Výočet součinitele řestuu tela na straně toné ody 0 Výočet teelných odorů Výočet středního logaritického sádu Výočet řenášeného teelného ýkonu 4 Výočet telosěnné lochy 5 Výočet délky trubkoého sazku Výočet toného ýěníku se zahrnutí chladiče 4 Výočet části chladiče (CH) 5 Výočet části sazku (S) 7 Výočet části sazku (S) a chladiče (CH) 0 4 Výočet části sazku (S) 5 Výočet skutečné délky ýěníku 6 Výočet skutečné elikosti telosěnné lochy 4 Volba rozěrů hrdel 5 Výočet hrdel 5 Výočet rozěrů hrdel toné ody 5 Výočet rozěrů hrdel na straně áry a na straně kondenzátu 6 4 Hydraulický ýočet ýěníku 8 4 Výočet tlakoé ztráty toné ody 8 4 Výočet tlakoé ztráty nezanesené ýěníku 8 4 Výočet tlakoé ztráty tření otrubí 8 4 Výočet tlakoé ztráty zůsobené ístníi odory 9 4 Výočet celkoé tlakoé ztráty 9 4 Výočet tlakoé ztráty zanesené ýěníku 40

2 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4 Výočet tlakoé ztráty tření otrubí ro zanesený sta 40 4 Výočet tlakoé ztráty zůsobené ístníi odory ro zanesený sta 4 4 Výočet celkoé tlakoé ztráty ro zanesený sta 4 5 Nárh konstrukčního řešení 4 6 Penostní ýočet 45 6 Klenutá dna nádob 45 6 Torosférické dno zatíženo nitřní řetlake 46 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců 46 6 Plášť na straně ody 46 6 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake 47 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců 47 6 Plášť na straně áry (700) 48 6 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Hladká álcoá skořeina zatížená nější řetlake 49 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců Plášť na straně áry (00) Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Hladká álcoá skořeina zatížená nější řetlake Rozsah latnosti ýočtoých zorců Kuželoé části nádoby 5 65 Označení a ýočtoé araetry 5 65 Rozsah a odínky ýočtoých zorců 5 65 Hladká kuželoá skořeina zatížená nitřní řetlake Hladká kuželoá skořeina zatížená nější řetlake 5 66 Trubkonice Podínky latnosti ýočtoých zorců Obecné ýočtoé araetry Výěníky s enýi trubkonicei Hrdlo ro řírubu DN50 PN Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Rozsah latnosti ýočtoých zorců Hrdlo ro řírubu DN500 PN5 59

3 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 68 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Rozsah latnosti ýočtoých zorců Hrdlo ro řírubu DN600 PN Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Rozsah latnosti ýočtoých zorců 6 60 Hrdlo ro řírubu DN800 PN Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake 6 60 Rozsah latnosti ýočtoých zorců 6 7 Průběh tlaku áry řes trubkoý sazek 6 7 Průběh tlaku áry řes sazek S 6 7 Průběh áry řes sazek S 64 7 Výočet střední rychlosti e sazku S 64 7 Tlakoá ztráta e sazku S 65 7 Průběh tlaku áry řes sazek S 67 7 Průběh áry řes sazek S 67 7 Výočet střední rychlosti e sazku S 68 7 Tlakoá ztráta e sazku S 69 8 Záěr 7

4 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4

5 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Úod V noha alikacích se objeuje roces ředáání teelné energie ezi děa roudícíi telonosnýi édii o různých telotách, které býají ětšinou odděleny enou stěnou Zařízení, něž k touto rocesu dochází se nazýá teelný ýěník S teelnýi ýěníky se ůžee setkat, naříklad chladničce, autoobilu, elektrárnách, kliatizačních soustaách, rocesní inženýrstí a noha dalších alikacích Základní rozdělení teelných ýěníku býá odle charakteru roudění (souroudé, rotiroudé, kobinoané roudění), účelu a oužití (ohříáky, chladiče, kondenzátory, ýarníky), raconího ochodu (rekuerační, regenerační, sěšoací), konstrukčního řešení ýhřené lochy (bubnoé, deskoé, trubkoé, sazkoé), odle kobinace telosěnných édií (oda-oda, oda-ára, saliny-ára) V této ráci se z hlediska usořádání budee zabýat trubkoý ýěníke, kde řenos tela ezi arou a tonou odou robíhá řes hustou síť říých trubek Toný ýěník bude horizontálního roedení, doucestný na straně toné ody, s enýi trubkonicei, jednoduchý láště a s integroaný chladiče arozdušné sěsi Rozsah dilooé ráce zahrnuje teelný nárh, kde se určí elikost telosěnné lochy a její hlaní rozěry Vli chladiče arozdušné sěsi na řenos tela teelné ýočtu zanedbáe Dále se budee zabýat tlakoou ztrátou toné ody ři roudění ýěníke Pro zolené konstrukční řešení yberee hodný ateriál a roedee enostní ýočet hlaních koonent odle nory ČSN Poslední roblée, který se budee zabýat je růběh tlaku áry řes trubkoý sazek ro zolený ty sítě 5

6 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Teelný ýočet ýěníku Zadání teelného ýočtu: Proeďte teelný nárh toného ýěníku dle zadaných telo-technických dat Toný ýěník narhněte jako horizontální, celosařoaný na straně láště, doucestný na straně ody, s říýi trubkai, s enýi trubkonicei, s integroaný chladiče arozdušné sěsi, bez koenzátoru lášti Telosěnné trubky odélně sařoané o růěru 8x z ateriálu 454+AT Trubky jsou do trubkonice zaálcoány Paraetry: Hotnostní růtok toné ody - jenoitý 5,54 /s - axiální 480 /s Vstuní telota toné ody 55,0 C Výstuní telota toné ody 7, C Proozní tlak toné ody bar (a) Vstuní tlak áry 0,96 bar (a) Entalie áry 405,6 kj/ Telota ystuujícího kondenzátu na ezi sytosti Obr Schéa doucestného ýěníku s náznake roudění obou édií (S a S části telosěnné lochy, CH chladič arozdučné sěsí) Toná oda se na ýstuu z S a CH sísí obratoé kooře 6

7 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Předběžný teelný ýočet Výslednou hodnotu, kterou chcee z ředběžného ýočtu určit je elikost telosěnné lochy, resektie její délka V saotné ostuu je očítáno se střední telotou toné ody a zanedbáá se li chladiče arozdušné sěsi Paraetry otřebné ro ýočet: Proozní tlak toné ody: bar ( a), MPa Vstuní tlak áry: in 0,96bar ( a) 0, 096MPa Telota ystuujícího kondenzátu (na ezi sytosti): z arních tabulek [8] in 0,096MPa t out 75, 6 C Hustota oběhoé ody na stuu: z arních tabulek [8] in,mpa, t in 55 C ρ in 990,099 Hustota oběhoé ody na ýstuu: z arních tabulek [8] out, MPa, t out 7, C ρ in 980,9 Hustota oběhoé ody ro střední telotu: ρ in + ρ out 990, ,9 ρ stř 985,46 Průtočný růřez ody jedné cestě: rychlost toné ody olena / s S 480 ax ρ stř 985,46 Vnitřní růěr trubky: d t in d t 8 6 0,44 Počet trubek jedné cestě: S 0,44 nt,556 4 trubek π d t in 6 π Usořádání trubek: Pro toný ýěník a jeho trubkoou síť bylo zoleno trojúhelníkoé usořádání s rcholoý úhle 60 Rozteč ezi trubkai byla zolena 6 ro nější růěr trubek 8 Usořádání trubek na obr 7

8 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Vlastní usořádání trubkoého sazku: Obr Schéa usořádání trubek Trubkoý sazek bude naržen s ohlede na ožadaky zadání Toný ýěník bude doucestný s integroaný chladiče arozdušné sěsi Další araetre je trojúhelníkoé usořádání trubek, které á ro šechny trubky danou rozteč a rcholoý úhel Síť trubkoého sazku byla naržena rograu AutoCAD Obr Schéa rozložení trubek trubkoé sazku Výočet součinitele rostuu tela Pokud áe na ysli řenos tela z jedné tekutiny do druhé řes nějakou enou řeážku ( toto říadě řes stěnu trubky), ak hooříe o rostuu tela Horká tekutina (ára) je oddělena od studené tekutiny (toné ody) enou stěnou trubky Teelný tok je řenášen ostuně konekcí ezi árou a stěnou, ak edení stěnou a oět konekcí z druhého orchu stěny a toné ody [0] Pro ýslednou hodnotu součinitele rostuu tela je třeba určit součinitele řestuu tela na straně áry, součinitele řestuu tela na straně toné ody a jednotlié teelné odory 8

9 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Obr 4 Průběh teloty a teelného toku ři rostuu tela álcoou stěnou Výočet součinitele řestuu tela na straně áry Součinitel řestuu tela na straně áry nabírá různých hodnot různých ístech trubkoého sazku Dochází ke kondenzaci áry a na trubkách se ytáří rsta kondenzátu, která stéká řes trubkoý sazek lie graitace Z toho ylýá, že horní části bude hodnota součinitele řestuu tela yšší, než části dolní Proto hledáe takoou hodnotu, která by rerezentoala celý trubkoý sazek Naleznee trubku uístěnou řadě s růěrný očte řad trubek uístěných od sebou a ro tuto trubku řeočítáe součinitel řestuu tela a získáe tak hodnotu rerezentující celý trubkoý sazek Obr 5 Schéa snižoání součinitele řestuu tela Paraetry otřebné ro ýočet:,, kj Entalie áry: dle zadání i 405, 6 Entalie kondenzátu: z arních tabulek [8] ro tlak, kj 0,096MPa i 7, 566 Telota na nější stěně trubky: hodnota ředběžně zolená Graitační zrychlení: g 9,807 s t řředběžn 7 C 9

10 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Dynaická iskozita: z arních tabulek [8] ro hodnoty, 6 0,096MPa, t out 75,6 C η 74,77 0 s Teelná odiost kondenzátu: z arních tabulek [8] ro hodnoty, W 0,096MPa, t out 75,6 C λ, kond 0, 664 K Latentní telo:,,, kj l i i 405,6 7, , 04 Hustota áry: z arních tabulek [8],, 0,096MPa ρ 0,48 Hustota kondenzátu: z arních tabulek [8], 0,096MPa ρ 970,874 Součinitel řestuu tela ro rchní trubku na straně áry: odle [0] a [] Pro ýočet součinitele řestuu tela na rchní trubce se oužíá zorec odle Nusselta, který byl určen ro kondenzaci syté áry ro trubku uístěnou horizontálně, λkond α 0,78, η 0,664 0,78,,,, ρ ( ρ ρ ) ( t t ) out 970,874 74,77 řředběžn g l d Průěrný očet trubek řazených od sebou: N Počet trubek rerezentující celý trubkoý sazek: N tr N tr růrůěr 6 4 trubek 4 ( 970,874 0,48) 9, W 40, ( 75,6 7) K 000 tr růrůěr 6 Průěrná hodnota součinitele řestuu tela na straně áry: 4 trubek Součinitel řestuu tela ro rchní trubku byl řeočítán na růěrnou hodnotu součinitele řestuu tela na straně áry ro trubku rerezentující celý trubkoý sazek W 4 α růrů α,4 N 4 tr 40,78,4 4 80,7 K Výočet součinitele řestuu tela na straně toné ody Pro určení součinitele řestuu tela na straně ody je třeba znát odobnostní čísla (Reynoldsoo, Prandtloo, Nusseltoo) Pro střední telotu toné ody naleznee součinitel teelné odiosti a ro daný růěr trubky stanoíe hodnotu součinitele řestuu tela 0

11 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Paraetry otřebné ro ýočet: Střední telota toné ody: t in + t out , t stř 6, 65 C Dynaická iskozita toné ody: 6,MPa, t stř 6,65 C η 44,84 0 s Hustota toné ody: byla stanoena ředchozí ýočtu ρ stř 985,46 Kineatická iskozita toné ody: 6 η 44, ν 4,488 0 ρ stř 985,46 s Měrná teelná kaacita toné ody: z arních tabulek [8] ro hodnoty J,MPa, t stř 6,65 C c 48 K Součinitel teelné odiosti ody: z arních tabulek [8] ro hodnoty W, MPa, t stř 6,65 C λ 0, 655 K Součinitel telotní odiosti ody: λ 0,655 7 a,589 0 c ρ ,46 s stř Rychlost roudění oběhoé ody: olena s Vnitřní růěr trubky: z ředchozího ýočtu d t in 6 Reynoldsoo číslo: 6 Re d t in ,5 7 4,488 0 ν Prandtloo číslo: 7 ν 4,488 0 Pr 7 a,5897 0,8 Konstanty otřebné ro ýočet Nusseltoa čísla: odle [0] 0,8 L n 0,4 tekutina se trubce ohříá, C 0, 0 ro 0,6 Pr 60, 0 D Nusseltoo číslo: n Nu C Re Pr 0,8 0,4 0,0 70,5,8 65,760 Součinitel řestuu tela na straně ody: Nu λ 65,760 0,655 W α 0879,55 d 6 t in K 000

12 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočet teelných odorů Teelný odor roti konekci na straně áry: K R 0,5 0 α růrů 80,7 W Teelný odor roti edení tela stěnou trubky: 8 8 d d 5 K Rt ln 000 ln 000 7,067 0 λ d t in 5 6 W 000 Teelný odor roti konekci na straně oběhoé ody: 8 d K R 000 4,04 0 α d 6 t in 0879,55 W 000 Součinitel rostuu tela álcoou stěnou trubky: W k 4, R + R + R ,5 0 7,067 0,04 0 K t Hodnota součinitele zanesení: ři saotné roozu ýěníku zniká trubkách lie nečistot rsta nánosu, která oliňuje součinitel rostuu tela Výsledná hodnota se sníží o ožadoaný koeficient zanesení s 0, 9 nános Obr 6 Průběh teloty a teelného toku ři rostuu tela álcoou stěnou s rstou nánosu na nitřní stěně trubky Součinitel rostuu tela álcoou stěnou trubky s rstou nánosu: W knános k snános 4,699 0,9 009,9 K Telota na nější stěně trubky: k nános t ( t ) out ( t out t stř ) 7,5 + 7,5 růrů α 009,9 80,7 ( 7,5 + 75,6) ( 75,6 6,65) 7,5 7, C

13 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočet středního logaritického telotního sádu Jedná se o roudění naříč trubkoý sazke Výočet středního logaritického telotního sádu odle [0] Obr 7 Průběh telot ři konstantní telotě kondenzace áry a ohříání toné ody Telotní sád na stuu: Δt sád in t t in 75,6 55 0, 6 C Telotní sád na ýstuu: Δt sád out t t out 75,6 7,, C Střední logaritický telotní sád: Δt sád in Δt sád out 0,6, Δtlog 9,47 C Δt sád in 0,6 ln ln Δt, sád out Výočet řenášeného teelného ýkonu Q out in ( t t ) 5,54 48 ( 7, 55) ,4W, MW jen c 8 4 Výočet telosěnné lochy Pro ýočet telosěnné lochy ycházíe z ronice teelné bilance: Q jen c out Q k ( t t ) k Δt S in Q nános nános Δtlog S S knános Δtlog 009,9 9,47 5 Výočet délky trubkoého sazku S 800,806 L 5,8 π d n 8 t π log ,4 800,806

14 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočet toného ýěníku se zahrnutí chladiče V této části bude odrobně yočten růběh teloty ýěníke ro šechny části telosěnné lochy To znaená sazek S, sazek S a li chladiče arozdučné sěsi CH, který je jedné cestě se sazke S a á li na stuní telotu do obratoé koory (stuní telota do sazku S) Pro zjištění růběhu telot bude zolen délkoý krok a ro každý eleent lochy bude yočítána stuní a ýstuní telota o celé délce telosěnné lochy Obr 8 Schéa jednotliých telosěnných loch a celkoý růběh teloty toné ody 4

15 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočet části chladiče (CH) Pro tuto část ýěníku je ohře toné ody zanedbán Telota na stuu do chladiče arozdušné sěsi je shodná s telotou na ýstuu Dále je určena záislost ěrné teelné kaacity ro konstantní tlak záislosti na telotě oběhoé ody Obr 9 Schéa telosěnné lochy části CH a růběh teloty toné ody Paraetry otřebné ro ýočet: Počet trubek jedné cestě: z ředběžného ýočtu yšlo: n t 4 trubek Počet trubek chladiči: očet trubek olen: n tr ch 8 trubek Počet trubek části S: nt S nt ntr ch 4 8 trubek Průtočný růřez jedné trubky: 6 π π dt in S tr, Průtočný růřez šech trubek části S: 4 Str S Str ntr S,06 0 0, 8 Maxiální hotnostní růtok toné ody: dle zadání ax 480 Hotnostní růtok částí S: ři ax růtoku S ax Str S ρ stř 0,8 985,46 449, 7 s Hotnostní růtok částí S yjádřený rocentech: ři ax růtoku S ax 449,7 S % ,598% 480 ax Hotnostní růtok částí CH: ři ax růtoku ch ax ax S ax ,7 0, 78 s Hotnostní růtok částí CH yjádřený rocentech: ři ax růtoku ch % 00 S % 00 9,598 6,40% s 5

16 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Jenoitý hotnostní růtok toné ody: dle zadání jen 5, 54 s Hotnostní růtok částí S: ři jenoité růtoku jen 5,54 S jen 9,598 9,598 95, Hotnostní růtok částí CH: ři jenoité růtoku jen 5,54 ch jen 6,40 6,40 0, s Záislost ěrné teelné kaacity na telotě oběhoé ody: Pro tuto část ýočtu jse oužili arní tabulky [8] Pro tlak ody a různé teloty ři toto tlaku odečetli říslušné hodnoty ěrné teelné kaacity Pro názornost byly oužity tlaky oběhoé ody MPa, MPa Tab Hodnoty ěrné teelné kaacity ro tlak toné ody MPa t [ C] c [ J K ] s / 476, 480,8 49,5 44,6 444, 484, Tab Hodnoty ěrné teelné kaacity ro tlak toné ody MPa t [ C] c [ J K ] / 47,9 478,6 49,4 4, 44,8 48, Poocí hodnot uedených Tab a Tab byl rograu MS Excel sestrojen graf určující tuto záislost Poocí sojnic byla určena záislost, která yšla ro oba tlaky stejně a bude oužita ro následující ýočty Ronice záislosti: y 0,07 x, x + 40, 7 Záislost ěrné teelné kaacity na telotě oběhoé ody c- [J/*K] telota [ C] Graf Záislost ěrné teelné kaacity na telotě oběhoé ody ro tlaky MPa odrá, MPa fialoá 6

17 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Pro následné ýočty bude za x dosazena telota na stuu t in 55 C a y je ěrná teelná kaacita: J c 0,07 t, t + 40,7 0,07 55, ,7 479, 5 K Tab Vyočtené hodnoty ro část CH ro L ( 0 0, 6) Δ L [ ] 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, L [ ] 0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 t in [ C] T in c ch [ J K ] K 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 / 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 Tab 4 Vyočtené hodnoty ro část CH ro L ( 5,6 6, ) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, 6, 6, ,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 479,5 Z hodnot uedených tabulce je atrné, že telota toné ody se chladiči arozdušné sěsi neění a tí také i hodnoty ěrné teelné kaacity Výočet části sazku (S) Ve sazku S se již toná oda ohříá Pro zjištění ýstuní teloty ze sazku S je třeba zolit délkoý krok a tí rozdělit telosěnnou lochu na jednotlié eleenty a sledoat, jak se bude ěnit telota a součinitel rostuu tela Obě dě eličiny by se ěly zětšoat Pro saotný ýočet ycházíe z ronice teelné bilance a z ronice řestuu tela odle [9] Obr 0 Schéa telosěnné lochy části S a růběh teloty toné ody 7

18 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Ronice otřebné ro ýočet: Význa oužitých indexů: (strana áry), (strana oběhoé ody) Ronice teelné bilance: ΔQ c Δt c Ronice řestuu tela: ( ) Δt Q k ΔS t t Ronice ro ýočet zěny teloty na straně ody: oužity ředchozí dě ronice k ΔS Δt t t c ( ) Nejre je dle zoleného kroku yočten eleent lochy a ro telotu na stuu do tohoto eleentu řeočítána ěrná teelná odiost Následně je z ýše uedené ronice yočtena zěna teloty toné ody a řičtení této zěny ke stuní telotě získáe telotu ýstuní Ze stuní a ýstuní teloty doočtee střední telotu ro eleentární díl a ro tuto telotu doočtee součinitel rostuu tela Pro následující eleent se ýočet oakuje Ukázka ýočtu ro získání ýstuní teloty ro eleentární díl: ΔL 0, [ ] n ΔL d ΔS S t S π C t in c T S in J 0,07 t in, t in + 40,7 K K t + 7, 5 in knános ΔSS [ K ] [( t + 7, ) T ] ΔT 5 c T t t out out stř S [ K ] T in + ΔT [ C] T 7, 5 [ C] t out in + t out in Hodnoty yočtené z ýše uedeného ostuu ro jednotlié eleenty sazku S jsou uedeny následujících tabulkách 5 a 6 8

19 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Tab 5 Vyočtené hodnoty ro část S ro L ( 0 0, 6) Δ L 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, L [ ] 0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 Δ S S t in [ C] S [ J / K ] T in Δ t T out t out [ C] t [ C] c stř k nános [ W / K] 0 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6, ,5 55,66 55,9 56, 56,50 479,5 479,95 480,04 480,5 480,9 480, 480,4 K 8,5 8,5 8,465 8,776 9,08 9,84 9,68 K 0 0,5 0,0 0,06 0,0 0,97 0,9 K 8,5 8,465 8,776 9,08 9,8 9,68 9, ,5 55,66 55,9 56, 56,50 56, ,57 55,470 55,779 56,08 56,8 56, ,6 4 Tab 6 Vyočtené hodnoty ro část S ro L ( 5,6 6, ) 95, 95,89 954, ,05 957, ,5 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, 6, 6, 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 66,878 67,05 67,49 67,8 67,4 67,54 67,667 67,79 485,8 485,09 485,88 485,67 485, ,5 485, ,675 40,08 40,65 40,99 40,4 40,56 40,69 40,87 40,94 0,6 0,4 0, 0,0 0,8 0,6 0,4 0, 40,65 40,99 40,4 40,56 40,69 40,87 40,94 4,064 67,05 67,49 67,8 67,4 67,54 67,667 67,79 67,94 66,946 67,08 67,5 67,47 67,476 67,604 67,79 67,85 00,056 00,964 0,86 0,757 0,66 04,458 05,6 06,064 9

20 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočet části sazku (S) a chladiče (CH) Bylo již řečeno, že telota toné ody se chladiči neění Tento je bude ít li ři solečné ýočtu chladiče a sazku S na ýstuní telotu, tedy stuní telotu do obratoé koory Tato telota usí být stejná jako telota na stuu do sazku S, jelikož obratoé kooře nedochází k ohřeu toné ody Títo se zětší celkoá délka sazku S lie chladiče arozdušné sěsi Obr Schéa telosěnných loch části S a CH a růběh teloty toné ody Ronice otřebné ro ýočet: jen S+ ch S c t T S out + ch c t T in S+ ch c t T S Jediná neznáá z ýše uedené ronice je stuní telota Tu nejre olíe a roedee řeočet ěrné teelné kaacity Následný iterační ýočte zjistíe skutečnou hodnotu stuní teloty Tento ostu ýočtu se roede ro každý eleentární díl Ukázka ýočtu ro získání ýstuní teloty ro eleentární díl: olba t olba T c S y T y t S in [ C] [ K] t 7, 5 S in S in + J 0,07 t S in, t S in + 40,7 K S in [ K ] S c S T [ C] T 7, 5 S in S in S out jen c + ch S c ch T in 0

21 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Hodnoty yočtené z ýše uedeného ostuu ro jednotlié eleenty sazku S + CH jsou uedeny následujících tabulkách Tab 7 Vyočtené hodnoty ro část S + CH ro L ( 0 0, 6) Δ L [ ] 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, ol ol c y y L [ ] 0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 S in [ C] t T S in S [ K] T S in t S in [ C] 55 55,8 55,69 55,96 56,98 56,476 56,75 K 8,5 8,488 8,779 9,066 9,48 9,66 9,9 J / 479,5 479,5 479,46 479,54 479,6 479,7 479,789 K 8,49 8,488 8,779 9,066 9,48 9,66 9,900 54,999 55,8 55,696 55,96 56,98 56, ,750 Tab 8 Vyočtené hodnoty ro část S + CH ro L ( 5,6 6, ) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, 6, 6, 66, 66,46 66,55 66,67 66,79 66,9 67,09 67,44 9,45 9,576 9,7 9,8 9,94 40,06 40,79 40,94 484,09 484,65 484,7 484,08 484,78 484, ,57 484,585 9,450 9,576 9,700 9,8 9,94 40,06 40,79 40,94 66,00 66,46 66,550 66,67 66,79 66,9 67,09 67,44

22 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4 Výočet části sazku (S) Ve sazku S oět dochází k ohřeu toné ody Výstuní telota je znáa ze zadání a telota na stuu do sazku S (telota na ýstuu z obratoé koory) je neznáá Postu ýočtu je odobný jako u sazku S s tí rozdíle, že řírůstek teloty ro eleentární díl odečítáe od znáé ýstuní teloty a získáe tí telotu na stuu do eleentárního dílu Výočet roběhne ostuně ro šechny eleentární díly a ředokládá se, že telota a součinitel rostuu tela se budou snižoat Obr Schéa telosěnné lochy části S a růběh teloty toné ody Ukázka ýočtu ro získání stuní teloty ro eleentární díl: 0, ΔL ΔS S [ ] nt S ΔL π d t out [ C] J c S 0,07 t out, t out + 40,7 K T out [ K] t out + 7, 5 knános ΔSS ΔT [ K] [ ( ts + 7, 5) T out ] c T t t S in S [ K] T out ΔT [ C] T 7, 5 S in S in stř [ C] t + t S in out Hodnoty yočtené z ýše uedeného ostuu ro jednotlié eleenty sazku S jsou uedeny následujících tabulkách 9 a 0

23 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Tab 9 Vyočtené hodnoty ro část S ro L ( 0 0, 6) Δ L 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, L [ ] 0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 Δ S S t [ C] [ J K ] T out Δ t T in t in [ C] t [ C] out c S stř k nános [ W K ] 0 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 7, 7, 7,47 7,9 7,9 7,08 7,07 / 488,68 488,68 488, , , ,56 488,485 K 45,45 45,45 45,97 45,4 45,89 45, 45,77 K 0 0,05 0,05 0,054 0,055 0,056 0,057 K 45,45 45,97 45,4 45,89 45, 45,77 45,0 7, 7,47 7,9 7,9 7,08 7,07 7,970 7, 7,7 7,0 7,66 7, 7,055 7,998 / 06,4 06,89 06,44 060, ,54 060, ,647 Tab 0 Vyočtené hodnoty ro část S ro L ( 5,6 6, ) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, 6, 6, 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 6,865 67,740 67,66 67,490 67,6 67, 67,00 66,966 66,89 485,64 485, ,49 485,45 485,7 485,59 485,8 485, 40,890 40,766 40,640 40,5 40,8 40,50 40,6 9,979 0,4 0,6 0,8 0,0 0, 0,4 0,6 0,8 40,766 40,640 40,5 40,8 40,50 40,6 9,979 9,84 67,66 67,490 67,6 67, 67,00 66,966 66,89 66,69 67,678 67,55 67,46 67,97 67,66 67,0 66,898 66,760 00,64 09,97 09,44 08,54 07,89 07,088 06,4 05,586 5 Výočet skutečné délky ýěníku Skutečná délka ýěníku je takoá, kdy se rotne křika rostoucí teloty toné ody ro sazek S + CH a křika klesající teloty toné ody ro sazek S Hodnoty telot toné ody jsou uedeny následujících tabulkách a a grafu Průsečík obou křiek je ro délku L skut 6, Tab Průběh teloty toné ody ro sazek S +CH a sazek S ro L ( 0 0, 6) Δ L [ ] 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, L [ ] 0 0, 0, 0, 0,4 0,5 0,6 S ch [ C] t + t [ C] S 55 55,8 55,69 55,96 56,98 56,476 56,75 7, 7,47 7,9 7,9 7,08 7,07 7,970

24 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Tab Průběh teloty toné ody ro sazek S +CH a sazek S ro L ( 5,6 6, ) 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, 6, 6, 66, 66,46 66,55 66,67 66,79 66,9 67,09 67,44 67,66 67,490 67,6 67, 67,00 66,966 66,89 66,69 Průběh telot toné ody e ýěníku tela telota t [ C] délka L [] oběhoá oda S+CH oběhoá oda S Graf Průběh teloty toné ody řes sazek S + CH a sazek S Průsečík obou křiek ná určuje skutečnou délku ýěníku L skut 6, 6 Výočet skutečné elikosti telosěnné lochy Vzorec ro ýočet skutečné telosěnné lochy: S n L π d 4 6, π 0,08 840,44 skut t skut Obr Znázornění jednotliých částí telosěnné lochy 4

25 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Nárh rozěrů hrdel Nárh rozěrů se bude zabýat stuní a ýstuní hrdle na straně toné ody, stuní hrdle áry a hrdle ro ýstu kondenzátu Výočet hrdel Výočet rozěrů hrdel toné ody U toné ody nedochází ke zěně fáze a rozěry hrdel budou odobné, jelikož rychlost roudění a hotnostní růtok se neění Ve ýočtu zjišťujee nitřní růěry hrdel Obr 4 Schéa ro ýočet hrdla (S růtočný růřez, hotnostní růtok, rychlost roudění, D in nitřní růěr) Výočet stuního hrdla: Maxiální hotnostní růtok toné ody: Rychlost roudění toné ody: s Hustota ody na stuu: z arních tabulek [8], MPa, t in 55 C ρ in 990,099 Průtočný růřez ody stuní hrdle: S 480 ax in ρ in 990,099 0,4 Vnitřní růěr stuního hrdla: 4 S in 4 0,4 D in 0, 555 π π ax 480 s Výočet ýstuního hrdla: Maxiální hotnostní růtok toné ody: Rychlost roudění toné ody: s ax 480 s 5

26 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Hustota ody na ýstuu: z arních tabulek [8], MPa, t out 7, C ρ out 980,9 Průtočný růřez ody ýstuní hrdle: S 480 ax out ρ out 980,9 0,45 Vnitřní růěr ýstuního hrdla: 4 S out 4 0,45 D out 0, 558 π π Pro stuní i ýstuní hrdlo byl zolen rozěr DN600 PN5 Výočet rozěrů hrdel na straně áry a na straně kondenzátu V toto říadě budou rozěry obou hrdel odlišné, jelikož hustota áry je řádoě enší než hustota kondenzátu Pára stuuje do ýěníku stuní hrdle áry horní části arního láště a kondenzuje rostoru trubkoého sazku a ytáří kondenzát Ten stéká o trubkách a dolní části arního láště je odáděn hrdle ro ýstu kondenzátu Výočet říodního hrdla áry: Přenášený teelný ýkon: z ředběžného teelného ýočtu Q , 4W " kj Entalie áry: zadání i 405, 6 Entalie kondenzátu: z arních tabulek [8], kj 0,096MPa i 7, 566 Hustota áry: z arních tabulek [8],, 0,096MPa ρ 0,48 Hustota kondenzátu: z arních tabulek [8], 0,096MPa ρ 970,874 Rychlost roudění áry: oleno 40 s Hotnostní růtok áry: ", ( i i ) Q 88877,4 Q 0, 98 Průtočný růřez áry: 0,98 S 0,99 ρ 0,48 40 Vnitřní růěr arního hrdla: 4 S 4 0,99 D, 4 π π ", ( i i ) ( 405,6 7,554) s 6

27 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Velikost stuního hrdla áry oliňuje rozěr láště ýěníku Pod stuní hrdle áry je nutné zachoat dostatečný rostor ro její rozroudění Z tohoto důodu je hodné jedno hrdlo nahradit děi Vyjdee z toho, že růtočná locha áry usí být stejná, je šak rozdělena na dě části Výočet nitřního růěru hrdla ři oužití dou hrdel na stuu áry: S π D D 4 S π 0,99 0,794 π Pro stu áry jsou tedy zoleny dě hrdla o rozěru DN800 PN6 Výočet hrdla ododu kondenzátu: Hotnostní růtok áry: 0, 98 s Hustota kondenzátu: z arních tabulek [8], 0,096MPa ρ 970,874 Rychlost roudění kondenzátu: oleno k 0, 8 s Průtočný růřez kondenzátu: S 0,98 k ρ, k 970,874 0,8 0,04 Vnitřní růěr hrdla kondenzátu: 4 S k 4 0,04 Dk 0, π π Pro hrdlo ýstuu kondenzátu byl zolen rozěr DN50 PN6 7

28 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4 Hydraulický ýočet ýěníku Hydraulický ýočet zahrnuje ýočet elikosti tlakoé ztráty ři roudění toné ody ýěníke 4 Výočet tlakoé ztráty toné ody Celkoá tlakoá ztráta zahrnuje ztráty tření toné ody trubkách a ztráty ístníi odory e stuní a ýstuní kooře a obratoé kooře Celkoá tlakoá ztráta je dále yočtena jak ro nezanesený ýěník, tak ro ýěník s rstou nánosu tedy zanesený ýěník 4 Výočet tlakoé ztráty nezanesené ýěníku Postu ýočtu odle literatury [7] a [] 4 Výočet tlakoé ztráty tření otrubí Telota na nitřní stěně trubky: k tin t ( t stř ) 7,5 + + ( t t stř ) 7,5 α 4,699 ( 7,5 + 6,65) + ( 75,6 6,65) 7,5 67,9 C 0879,55 Dynaická iskozita toné ody ezní rstě u nitřní stěny trubky: z arních tabulek [8] 6, MPa, tin t 67,9 C η 49,54 0 s Dynaická iskozita toné ody e středu roudu: z arních tabulek [8] 6, MPa, t stř 6,65 C η 44,54 0 s Exonent a otřebný ro ýočet korekčního faktoru z : Pro Re 0 a ro teelný tok sěřující do trubkoého sazku a 0, 4 Korekční faktor z : L 6, z 0,06 d t in Korekční faktor z : a 8,56 6 η 49,54 0 z 0, ,54 0 η Střední absolutní drsnost stěny trubky: ro daný ateriál trubky 0,4 k t 0, Relatiní drsnost stěny trubky: kt,00005 k rel 9,75 0 d 0,06 t in 0 4 8

29 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Substituční faktor x 9 : x 9,457 ln,457 ln 7 Re 0,9 7 70,5 + 0,7 0,9 k rel 6 + 0,7 9, , Substituční faktor x 0 : x , Re 7 0,5 5 Součinitel třecích ztrát: ro Re 0 8 λ 8 8 Re 8 70,5 + ( x + x ) (,87 0 +,47 0 ) 0,0 Počet chodů ýěníku: n ch Tlakoá ztráta tření otrubí: ρ stř 985,46 Δt λ nch z z 0,0 8,56 0,99 4 9, 067Pa 4 Výočet tlakoé ztráty zůsobené ístníi odory Součinitel ztrát ro stu a ýstu ze sazku: ξ 0, 7 Součinitel ztrát ři ohybu roudu obratoé kooře: ξ 0, 4 Tlakoá ztráta ístníi odory: ρ stř 985,46 Δ [ ξ nch + ξ ( nch ) ] 0,7 + 0,4 ( ) 546, 886 Pa 4 Výočet celkoé tlakoé ztráty Jedná se o součet ztrát, které jsou zůsobeny tření trubkách a ztrát, které jsou zůsobeny ístníi odory Δ c Δt + Δ 49, , ,95Pa 7, 886 kpa 9

30 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4 Výočet tlakoé ztráty zanesené ýěníku Pro zanesený sta bude telota na nitřní stěně trubky oliněna rstou nánosu Je třeba roto řeočítat součinitel řestuu tela odle kaitoly Postu ýočtu odle literatury [7] a [] 4 Výočet tlakoé ztráty tření otrubí ro zanesený sta Výška rsty nánosu: δ n 0, 000 Střední absolutní drsnost rsty nánosu: k tn 0, 0000 Průtočná locha s rstou nánosu: π dt in δ n π 0,06 0,000 S nt Rychlost roudění toné ody ři zanesení: ( ) ( ) n ax 480 n, 047 S ρ 0,8 985,46 n stř s 0,8 Přeočet Reynoldsoa čísla ro zanesený sta: ýočet stejný jako kaitole ( ),047 ( 0,06 0,000) Re n d t in δ n n 7 057,6 7 ν 4,488 0 Prandtloo číslo: ýočet stejný jako kaitole 7 ν 4,488 0 Pr,8 7 a, Přeočet Nusseltoa čísla ro zanesený sta: ýočet stejný jako kaitole n 0,8 0,4 Nu n C Re n Pr 0,0 7057,6,8 68,0 Přeočet součinitele řestuu tela na straně ody ro zanesený sta: dle kaitoly Nun λ 68,0 0,655 W α n 0,66 d δ 0,0 0,000 ( ) ( ) K t in n Telota na nitřní stěně ro zanesený sta: dle kaitoly knános tin tn ( t stř ) 7,5 + + ( t t stř ) 7,5 α n 009,9 ( 7,5 + 6,65) + ( 75,6 6,65) 7,5 66,89 C 0,66 Dynaická iskozita toné ody ezní rstě u nitřní stěny trubky: z arních tabulek [8] 6, MPa, tin tn 66,89 C η n 4, 0 s Dynaická iskozita toné ody e středu roudu: z arních tabulek [8] 6,MPa, t stř 6,65 C η 44,54 0 s Exonent a otřebný ro ýočet korekčního faktoru z : Pro Re 0 a ro teelný tok sěřující do trubkoého sazku a 0, 4 40

31 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Korekční faktor z L z n : 6, ( ) ( 0,06 0,000) n d t in δ n Korekční faktor a z : n 87,405 6 η n 4, 0 z 0, ,54 0 n η Relatiní drsnost stěny trubky ro zaneseny sta: ktn 0,0000 krel n 8,987 0 d δ 0,06 0,000 0,4 ( ) ( ) t in n 4 Substituční faktor x 9n,457 ln,457 ln x 9 n : 7 Re n 0, ,6 + 0,7 k 0,9 rel n 6 + 0,7 8, ,9 0 9 Substituční faktor x x 0 n : ,9 0 Re n n 7057,6 7 5 Součinitel třecích ztrát: ro Re 0 λ n Re n ,6 + ( x + x ) + 9n 0n 9 5 ( 8,9 0 +,9 0 ) 0,05 Tlakoá ztráta tření otrubí ro zanesený sta: ρ stř n 985,46,047 Δtn λ n nch z z 0,05 87,405 0, , 67Pa 4

32 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 4 Výočet tlakoé ztráty zůsobené ístníi odory ro zanesený sta Součinitel ztrát ro stu a ýstu ze sazku: ξ 0, 7 Součinitel ztrát ři ohybu roudu obratoé kooře: ξ 0, 4 Tlakoá ztráta ístníi odory ro zanesený sta: ρ stř n 985,46,047 Δn [ ξ nch + ξ ( nch ) ] 0,7 + 0,4 ( ) 74, 796 Pa 4 Výočet celkoé tlakoé ztráty ro zanesený sta Δ cn Δtn + Δn 4078, , ,96Pa 44, 497 kpa 4

33 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 5 Nárh konstrukčního řešení V této části jsou narženy ředběžné rozěry jednotliých částí ýěníku, které se oté kontrolují enostní ýočtu Z ředešlých kaitol již znáe délku telosěnných trubek a jejich rozložení Znáe také rozěry stuních a ýstuních hrdel ro tonou odu a áru Jelikož se jedná o celosařoanou konstrukci, usíe brát ohled na dostunost šech rostor Zejéna na ezeru ezi trubkoý sazke odního a arního láště Rozěr ezery je zolen 50, ale z důodu noralizoaných rozěrů ro klenutá dna nádob je e skutečnosti tato ezera ětší Obr 5 Znázornění ezery ezi láště a trubkoý sazke Vnější růěr klenutého dna olen 700 Stejný rozěr zolen i ro lášť odní koory, část arního láště a nější růěr trubkonice Při olbě růěru arního láště hrály roli da faktory Aby nedocházelo k zalaoání trubek e sodní části sazku je zde yezen rostor ro regulaci kondenzátu Maxiální ýška hladiny kondenzátu byla olena 50 a její iniální hodnota 00 Obr 6 Znázornění ýšky hladiny kondenzátu V horní části arního láště usíe zase zajistit ronoěrné rozložení roudění áry řes trubkoý sazek a roto olíe ezi láště a trubkoý sazke hodnou ezeru Z technické raxe chodíe na hodnotu jedné třetiny Dle ýočtu a oužití dou stuních hrdel jde o hodnotu jedné čtrtiny Na základě těchto faktorů je nější růěr arního láště olen 00 Podle ýše uedených konstrukčních araetrů je ytořen konstrukční nárh ýěníku 4

34 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Obr 7 Výěník tela 44

35 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 6 Penostní ýočet Zadání: Pro zadané enostní dienzoání zolte hodný ateriál a roeďte enostní ýočet hlaních částí (trubkonice, lášť, odní koora) dle ČSN Paraetry: Maxiální doolený tlak rostor sazku 6 bar (g) Maxiální doolený tlak rostor láště -- bar (g) Maxiální doolená telota rostor sazku 5 C Maxiální doolená telota rostor láště 50 C Doolené naáhání, součinitele bezečnosti, součinitele hodnoty saru, řídaky k ýočtoé tloušťce konstrukčních částí, ýočtoá telota a označení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 4 Všeobecná část ro nádoby z oceli [] 6 Klenutá dna nádob Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 47 Klenutá dna nádob [6] Klenuté dno nádoby bude roedeno jako torosférické z ateriálu P65GH s nější růěre 700 a tloušťkou stěny 8 Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 5 C: R Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n T z, Doolené naáhání: R 0,t R,5 40 [ σ ] τ in ; in ; 49MPa nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak:, 6MPa Zkušební tlak: t,5,5,6, 4MPa 0,t, 5 MPa 45

36 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 6 Torosférické dno zatíženo nitřní řetlake Vnější růěr dna: D 700 Vnitřní růěr dna: D 664 Součinitel: β, 5 Součinitel: β, 5 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li záorné tolerance: c 0, 5 Technologický řídaek: c 0, 6 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + c + 0,5 + 0,6, Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ Vnitřní oloěr klenutí e rcholu dna: R 60 Tloušťka stěny okrajoé oblasti: D β,6 700,5 s R, 78 ϕ [ σ ] 49 s s R + c,78 +, 5, 88 Tloušťka stěny ro středoou oblast: R,6 60 s R 7, ϕ [ σ ] 0,5 49 0,5,6 s sr + c 7, +, 9, 4 Pro klenuté dno byla zolena tloušťka s 8 Doolený nitřní řetlak z odínky enosti okrajoé oblasti: ( s c) ϕ [ σ ] ( 8,) 49,865MPa, 6MPa D β 700,5 Doolený nitřní řetlak z odínky enosti středoé oblasti: ( s c) ϕ [ σ ] ( 8,) 49,464MPa, 6MPa R + 0,5 ( s c) ,5 ( 8,) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku klenuté dno yhouje 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců Pro torosférická dna latí: s c 5,88, 0,00 0,008 0, D Plášť na straně ody Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 45 Válcoé části nádob [4] Pro álcoou část nádoby láště byla z ohlede na řiaření ke klenutéu dnu zolena tloušťka 8 a nější růěr 700 a ateriál P65GH 46

37 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 5 C: Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, T z R 0,t, 5 MPa Doolené naáhání: R 0,t R,5 40 σ τ in ; in ; 49 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak:, 6MPa Zkušební tlak: t,5,5,6, 4MPa MPa 6 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Vnitřní růěr skořeiny: D 664 Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ 0, 7 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 6 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + 0,6, 6 Tloušťka stěny: D,6 664 s, R ϕ σ 0,7 49,6 86 s sr + c,86 +,6 4, 46 Pro lášť na straně ody byla zolena tloušťka s 8 Doolený nitřní řetlak: ( s c) ϕ [ σ ] ( 8,6) 0,7 49,06MPa,6MPa D + ( s c) ( 8,6) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku álcoá skořeina yhouje 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců Pro ýočtoé zorce latí: s c 8,6 0,0 0, ro skořeiny s D 664 D 00 47

38 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 6 Plášť na straně áry (700) Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 45 Válcoé části nádob [4] Pro álcoou část nádoby láště zolena tloušťka 0 a nější růěr 700 a ateriál P65GH Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 50 C: R 0,t MPa Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti roti ztrátě stability k ezi enosti: n u, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, Doolené naáhání: R 0,t R 40 σ τ in ; in ; 48,667 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak: 0, MPa Výočtoý tlak (nější): 0, MPa Zkušební tlak: t,5,5 0, 0, MPa MPa 6 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Vnitřní růěr skořeiny: D 680 Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ 0, 7 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 5 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + 0,5, 5 T z Tloušťka stěny: D 0, 680 s, R ϕ σ 0,7 48,667 0, 66 s sr + c,66 +,5, 6 Pro lášť byla zolena tloušťka s 0 Doolený nitřní řetlak: ( s c) ϕ [ σ ] ( 0,5 ) 0,7 48,667,047MPa 0,MPa D + ( s c) ( 0,5 ) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku álcoá skořeina yhouje 48

39 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 6 Hladká álcoá skořeina zatížená nější řetlake Součinitelé: K 7, K 0, 5, K 0, Modul ružnosti tahu ateriálu ři ýočtoé telotě: Tloušťka stěny:, D s R ax K D 0, ax 0, [ σ ] s R 8, 4 s sr + c 8,4 +,5 9, 9 Pro lášť zolena tloušťka s 0 E 90000MPa, 0, 680, 48,666 Doolený nější řetlak: 6 6 K 0 E ,4,4 n,4,mpa 0,MPa u 6 Rozsah latnosti ýočtoých zorců ax { 8,4, 0,6} Pro ýočtoé zorce latí: s c 0,5 0,005 0, D 680 ro skořeiny s D Plášť na straně áry (00) Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 45 Válcoé části nádob [4] Pro álcoou část nádoby láště zolena tloušťka 0 a nější růěr 00 a ateriál P65GH Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 50 C: R 0,t MPa Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti roti ztrátě stability k ezi enosti: n u, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, Doolené naáhání: R 0,t R 40 σ τ in ; in ; 48,667 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, MPa T z 49

40 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočtoý tlak: 0, MPa Výočtoý tlak (nější): 0, MPa Zkušební tlak: t,5,5 0, 0, MPa 64 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Vnitřní růěr skořeiny: D 080 Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ 0, 7 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 5 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + 0,5, 5 Tloušťka stěny: D 0, 080 s, R ϕ σ 0,7 48,667 0, 00 s sr + c,00+,5, 50 Pro lášť byla zolena tloušťka s 0 Doolený nitřní řetlak: ( s c) ϕ [ σ ] ( 0,5 ) 0,7 48,667 0,847MPa 0,MPa D + ( s c) ( 0,5) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku álcoá skořeina yhouje 64 Hladká álcoá skořeina zatížená nější řetlake Součinitelé: K 0, 65, K 0, 4, 9 K, Modul ružnosti tahu ateriálu ři ýočtoé telotě: Tloušťka stěny:, D s R ax K D 0, ax 0, [ σ ] s R 8, s sr + c 8, +,5 9, 8 Pro lášť zolena tloušťka s 0 E 90000MPa, 0, 080, 48,666 Doolený nější řetlak: 6 6 K 0 E 0, ,4,4 0,4MPa 0, n,4 MPa u 64 Rozsah latnosti ýočtoých zorců Pro ýočtoé zorce latí: s c 0,5 0,004 0, ro skořeiny s D 080 D 00 ax { 8,, 0,769} 50

41 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 65 Kuželoé části nádoby Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 46 Kuželoé části nádob [5] Pro kuželoou část láště zolena tloušťka 0 a ateriál P65GH Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 50 C: R 0,t MPa Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti roti ztrátě stability k ezi enosti: n u, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, Doolené naáhání: R 0,t R 40 σ τ in ; in ; 48,667 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak: 0, MPa Zkušební tlak: t,5,5 0, 0, MPa MPa 65 Označení a ýočtoé araetry Výočtoé délky řechodoých částí: Průěr enší odstay kuželoé skořeiny: D 680 Vnitřní růěr skořeiny: D 080 Efektiní růěr skořeiny: D E D 080 Efektiní délka skořeiny: l E 500 Poloiční rcholoý úhel kuželoé skořeiny: α 5, α 0 Proedené tloušťky stěn řechodoých částí skořein: s s st 0 Proedená tloušťka stěny kuželoé skořeiny: s k 0 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 5 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c +,05, 5 Výočtoé délky řechodoých částí skořein: D 080 a s c 0,5 9, 488 cosα cos 5 T z ( ) ( ) ( s c) 080 ( 0,5 ) 9, a D 076 5

42 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočtoý růěr hladké části skořeiny: D K D,4 a sinα 080,4 9,488 sin 5 097, Výočtoé hodnoty součinitelů saroých sojů: Součinitel hodnoty saroého soje (odélný): ϕ 0, 7 Součinitel hodnoty saroého soje (obodoý): ϕ T 0, 7 Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ in ϕ ; ϕ in 0,7; 0,7 in 0,7; 0,87 0, { } { } { } 7 R T 65 Rozsah a odínky ýočtoých zorců 0,00 s cosα D 0 cos 5 0,005 0, Hladká kuželoá skořeina zatížená nitřní řetlake Tloušťka stěny: DK 0, 097, skr, 05 ϕ σ cosα 0,7 48,667 0, cos 5 sk skr + c,05 +,5, 55 Proedená tloušťka stěny kuželoé skořeiny s k 0 Doolený nitřní řetlak: ( sk c) ϕ [ σ ] DK + ( sk c) cosα ( 0,5 ) 0,7 48, , + ( 0,5 ) cos 5 0,8MPa 0,MPa Soj skořein bez anuloidoého řechodu: Součinitel taru: s c β,9 ro a 0,00 s c ϕ R σ s c D β,5 ro a 44, 706 s c s c Celkoý součinitel taru řechodoé části: β ax 0,5; β ax 0,5;,9;,5, { } { } 9 Tloušťka stěny řechodoé části: D β 0, 080,9 s, R cos 0,7 48,667 0, cos0 80 ϕ σ α R s + c,80+,5 s R 5, 0 Tloušťka stěny kuželoého eleentu: s c 0,5 s sr + c,80+,5 5, 0 s c 0,5 5

43 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Doolený nitřní řetlak ro řechodoou část skořeiny: ( s c) ϕ [ σ ] D β + cosα R ( s c) ( 0,5 ) 0,7 48, ,9 + ( 0,5 ) cos0 0,447MPa 0,MPa Sojení nitřního álcoého láště s kuželoou skořeinou: Součinitel taru: β H β + 0,75,9 + 0,75,65 s c D β H ro a 44, 706 s c s c s c β H,5 ro s c σ ϕ a 0, 00 Součinitel taru částí skořein: β ax ; β ax ; ;,5;,65 { } { }, 65 4 H Tloušťka stěny řechodoé části: D β 4 0, 080,65 s 4, R 0,7 48,667 0, 8 ϕ σ R s s R + c 4,8 +,5 5, 78 Tloušťka stěny kuželoé části řechodu: s c 0,5 s sr + c 4,8 +,5 5, 78 s c 0,5 Doolený nitřní řetlak ro kuželoou část řechodu: R D ( s c) ϕ R [ σ ] β + ( s c) 4 ( 0,5 ) 0,7 48, ,65 + ( 0,5 ) 0,97MPa 0,MPa 654 Hladká kuželoá skořeina zatížená nější řetlake Oraný součinitel elastické oboru: B Modul ružnosti tahu ateriálu ři ýočtoé telotě: Doolený řetlak lastické oboru: ( sk c) [ σ ] ( 0,5 ) 48,667, 89MPa DK 097, + ( sk c) + ( 0,5 ) cosα cos 5 E 90000MPa 5

44 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Doolený řetlak elastické oboru: 6 0,8 0 E DE 00 K E nu B le DE 6 0, , ( s c) 00 ( s c) D ( 0,5) 00 ( 0,5) K E 080 0,7MPa Doolený nější řetlak:,89, ,7 E 0,6MPa 0,MPa 66 Trubkonice Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 4 Trubkoé ýěníky tela [] Tloušťka trubkonice zolena 00 a ateriál P55GH 66 Podínky latnosti ýočtoých zorců Proedená tloušťka trubkonice trubkoané oli a netrubkoané oblasti: Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c Součet šech řídaků k ýočtoý tloušťká: c c + c + Vnitřní růěr láště: DK 680, DK 080 s c 00 s c 00 0,058 0,4 ; 0,047 0, 4 D 680 D 080 K K 66 Obecné ýočtoé araetry Vnější růěr trubky: d T 8 Proedená tloušťka stěny trubky: s T Součet šech řídaků k ýočtoý tloušťká ro trubku: c T 0, 4 Součinitel záislý na rozložení trubek: Θ, 5 ro trubky uístěné do rcholů ronostranných trojúhelníků Tloušťka stěny láště: t l 0 Rozěr saroého soje: délka saroého soje trubky s trubkonicí a e 0,7 tl 0,7 0 7 Výočtoý očet trubek: n R n 48 Rozteč trubek: t 6 s 00 54

45 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Výočtoý růěr otrubkoané lochy: nr 48 DR t 6 48, 04 π Θ π,5 Průěr otrubkoáné lochy je D R 480 odle naržené trubkoé sítě Výočtoý růěr trubkonice: D H 700 dle ýkresu a růěru okolních lášťů Šířka netrubkoaného okraje: DH DR b 0 Bezrozěrná šířka netrubkoaného okraje: b 0 λ B 0,49 DR 480 Výočtoá rozteč trubek: nr 48 t R t 6 4, 45 n Θ 48,5 Skutečná rozteč trubek dle zadání: t R t 6 Součinitele liu řetlaku na trubkonici: T π 8 R 4 6 π d η 4 t 0,64 π dt st π 8 η 0,70 4 t R 4 6 Přetlak ezitrubkoé rostoru: 0, MPa Přetlak trubkoé rostoru:, 6MPa Efektiní řetlak: E η η,6 0,70 0, 0,64 0, 999MPa Efektiní růěr otoru trubkonici: d E dt st 8 6 Součinitel zeslabení trubkonice: ro trubkonice bez drážek ro řeážky d 8 ϕ E 0,85 t 6 Doolené zatížení trubek: Doolené naáhání trubek ři ýočtoé telotě: [ σ ] Doolené naáhání trubkonice ři ýočtoé telotě: [ σ ] 55 T 67MPa P 65MPa Součinitel lochy růřezu trubky: ( dt st ) ( st ct ) ( 8 ) ( 0,4) ϑ π π 0,047 t R 6 Součinitel liu douosého naáhání: u ýěníků s enýi trubkonicei ( dt st ) ( 8 ),6 0, γ 0,88 s c σ 0,4 67 ( ) T T T ( )

46 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Doolené zatížení trubek určené z jejich enosti: [] q T ϑ γ [ σ ] T 0,055 0, , 976MPa Doolené zatížení soje trubek s trubkonicí: ro zaálcoané trubky [ q ] [ q] Délka zaálcoání: l 40 Součinitel ro hladké zaálcoání: μ 0, 5 ( st ct ) l μ [] [ σ ] T ( 0,4) 40 0,5 67 q S π π 9, MPa t 6 R Doolené zatížení trubek naáhaných tahe: + [ q ] in [] q T ; [] q S in 6,976; 9, 6, 976 { } { } MPa Délka trubky: l T 6, Volná délka trubky: l 700 Modul ružnosti ateriálu trubek ři ýočtoé telotě: E T 08000MPa Součinitel bezečnosti ke ztrátě stability trubek: n u, 4 Redukoaná délka trubky ři zěru: lr in 0,5 lt ; 0,7 l in 0,5 6, ; 0,7 700 in 60,5 ; { } { } { } S S Součinitel zěrnosti: ϕ T + 0,8 n u [ σ ] E T T d T lr s T + 0,8, ,997 Doolené naáhání trubek naáhaných na zěr: [ q ] in [] q T ϕ T ; [] q S in 6,976 0,997 ; 9, 6, 957 { } { } MPa 66 Výěníky s enýi trubkonicei Rozěry oálu esaného do nejětší netrubkoané lochy: odle nárhu trubkoé sítě L 800, H 00 Tloušťka trubkonice: s PR 0,5 H H H + + L L [ σ ],6 0, 0, sp spr + c,60 +, 60,60 56

47 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Tloušťka ro netrubkoaný okraj:,6 0, s 0,85 b 0,85 0 5, 597 PR 65 [ σ ] Kontrola enosti trubek: + [ q ] E λb ( ) [ q ] 6,957MPa 0,999 0,49 6,957MPa,08MPa 6,976MPa (,6 0,) 6,976MPa Doolená tahoá síla: dle ČSN část 45 [4] + F π D + s c s c σ ϕ ( ) ( ) π ( ,5) ( 0,5 ) 48,667 0, ,87N Doolená osoá síla lastické oblasti: dle ČSN část 45 [4] [ F] P π ( D + s c) ( s c) [ σ ] π ,5 0,5 48, , ( ) ( ) N Doolená osoá síla elastické oblasti: dle ČSN část 45 [4] E 00 ( s c) 00 ( s c) F E D n D D ,4 u T ( 0,5 ) 00 ( 0,5 ) 700 Doolená osoá tlakoá síla: dle ČSN část 45 [4] [ F] P F ,67N [ F] P [ F] 75767,6 E Kontrola enosti láště: π DR + [ F ] [ ( + λb ) + λb ] [ F ] 4 π ,67N,6 ( + 0,49) + 0, 0, ,67N 84,97N 44674,87N 67 Hrdlo ro řírubu DN50 PN ,6N 44674,87N Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 45 Válcoé části nádob [4] Pro álcoou část nádoby zolena tloušťka 4,5 a nější růěr 68, a ateriál P65GH 57

48 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 50 C: Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, T z R 0,t MPa Doolené naáhání: R 0,t R 40 σ τ in ; in ; 48,667 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak: 0, MPa Zkušební tlak: t,5,5 0, 0, MPa MPa 67 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Vnitřní růěr skořeiny: D 59, Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 4 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + 0,4, 4 Tloušťka stěny: D 0, 59, s 0, R ϕ σ 48,667 0, 07 s sr + c 0,07 +,4, 507 Pro lášť byla zolena tloušťka s 4, 5 Doolený nitřní řetlak: ( s c) ϕ [ σ ] ( 4,5,4 ) 48,667 5,676MPa 0,MPa D + ( s c) 59, + ( 4,5,4) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku álcoá skořeina yhouje 67 Rozsah latnosti ýočtoých zorců Pro ýočtoé zorce latí: s c 4,5,4 0,09 0, D 59, ro skořeiny s D 00 58

49 Rostisla Jedlička Teelný a enostní ýočet ýěníku VUT Brno, FSI-ÚE 68 Hrdlo ro řírubu DN500 PN5 Výočet a značení odle ČSN Tlakoé nádoby stabilní Technická raidla Výočet enosti Část 45 Válcoé části nádob [4] Pro álcoou část nádoby zolena tloušťka 6, a nější růěr 507,9 a ateriál P65GH Mez kluzu: R 0, 65MPa Miniální hodnota sluní eze kluzu ři telotě 5 C: Penost tahu: R 40MPa Oraný součinitel k doolenéu naáhání: τ Součinitel bezečnosti ro rooz: n T, 5 Součinitel bezečnosti k ezi enosti: n B, 4 Součinitel bezečnosti ro tlakoou zkoušku: n, T z R 0,t MPa Doolené naáhání: R 0,t R 40 σ τ in ; in ; 54,667 nt nb,5,4 Doolené naáhání ro tlakoou zkoušku: R 0, 65 [ σ ] z τ 40, 909MPa nt z, Výočtoý tlak: 0, MPa Zkušební tlak: t,5,5,6, 4MPa MPa 68 Hladká álcoá skořeina zatížená nitřní řetlake Vnitřní růěr skořeiny: D 495, Součinitel hodnoty saroého soje: ϕ 0, 7 Přídaek k ýočtoé tloušťce zohledňující li koroze: c Technologický řídaek: c 0, 4 Celkoý řídaek k ýočtoé tloušťce: c c + c + 0,4, 4 Tloušťka stěny: D 0, 495, s, R ϕ σ 0,7 54,667,6 688 s sr + c,688 +,4 5, 088 Pro lášť byla zolena tloušťka s 6, Doolený nitřní řetlak: ( s c) ϕ [ σ ] ( 6,,4 ) 0,7 54,667,MPa,6MPa D + ( s c) 495, + ( 6,,4) Z ýsledků je atrné, že ro zolenou tloušťku álcoá skořeina yhouje 59