Sztywność króćców – pomijany ale ważny temat

Sztywność króćców aparatów jest równie ważne jak ich wytrzymałość na obciążenia skupione. Decydują o tym czy analizowany króciec przejdzie sprawdzenie w programie do obliczeń wytrzymałościowych rurociągów. Niestety świadomość tego faktu jest nikła. Przeważnie sztywności króćców są "zaciągane" z ustawień programów do liczenia rurociągów. Ich  wartości są przypadkowe i na pewno nie odpowiadają rzeczywistym wartościom. Sztywność należy wyznaczyć dość dokładne i wiarygodne wartości samodzielnie najlepiej w programach MES lub ewentualnie oszacować za pomocą znanych wzorów powiedzmy z książki firmy Kellog. Poniżej pokazano wyniki analizy MES króćca aparatu.  ...
Read More

Sieć kanałów wentylacji – Opory miejscowe

Kilka obserwacji po wykonaniu ekspertyzy wentylacji, której brakuje około 50% wydatku. Projektant raczej nie liczył sprężu ale go jakoś "ocenił" wizualnie. Nie ma śladu obliczeń w projekcie. Warto mieć na uwadze, że opory miejscowe stanowią grubo ponad 50% całości oporów sieci przewodów. Godne polecenia tablice współczynników oporów miejscowych są tylko w zacnej książce Pana Malickiego " Wentylacja i klimatyzacja" z 1977 roku. Wychowało się na niej kilka pokoleń. Mam też broszurkę firmy System Air S.A, gdzie zebrano w jednym miejscu samo gęste. Może też używać PN-76 M-34034 ale sugeruję mieć się na baczności. Wartości współczynników oporów miejscowych pochodzą z eksperymentów. Założeniem jest stały strumień powietrza bez znacznych zawirowań. W rzeczywistej instalacji ilość kształtek ogromna, co w poważnie zaburza strumień powodując wiry zwłaszcza w trójnikach. Trzeba trzymać prędkość w kanałach w ryzach. Nie zwiększać jej powyżej 3-4 m/s. Im większa prędkość, tym większe zawirowania przy łączeniu/dzieleniu się strumieni i tym większy błąd w obliczeniach oporów miejscowych. Spręż wyliczony taką czy inną...
Read More

Koncentracja naprężenie przy braku osiowości spoiny.

Spoiny w rurociągach zwykle wykonuje się za pomocą symetrycznego rowka spawalniczego, przy czym spawanie odbywa się wyłącznie od zewnątrz. Tolerancje są dość rygorystyczne w porównaniu z innymi elementami konstrukcyjnymi o mimośrodzie mniejszym niż 0,05 t lub maksymalnie 3 mm (t = grubość ścianki). Współczynnik koncentracji naprężenia spoiny z mimośrodem (ang. SCF stress concentration factor) wynosi... Dla bardzo zmotywowanych osób sugeruję wykonać ćwiczenie i znaleźć źródło tego przepisu.  ...
Read More

Spawać punkt stały czy nie

Co do zasady należy utrzymywać największą możliwą elastyczność rurociągu więc spawanie punktu stałego do podpory jest blokowaniem wszystkich 6 stopni swobody i w konsekwencji całkowitą utratą elastyczności systemu w tym punkcie.  Aby sprawdzić taka tezę wykonałem symulację dla dwóch rodzajów blokady osiowego przesuwu rurociągu: blachy funkcji Line Stop (poniżej) oraz zwykłe spawanie podpory do belki spoiną pachwinową inaczej zwane funkcją ANC. W obu przypadkach warunki brzegowe obciążenia i utwierdzenia były te same: przesuniecie rurociągu osiowo 2 mm, wszystkie stopnie swobody obu końców belki były utwierdzone. Szczelina funkcji LS wynosiła 1 mm czyli dokładnie połowę wartości przesunięcia osiowego. Współczynnik tarcia wynosi 0.3. Ładnie wyszły wykresy dla funkcji LS, na których widać, że wszystkie wartości rozpoczęły wzrost dokładnie w połowie czasu symulacji czyli wtedy, gdy blacha stopy LS dotknęła powierzchni bocznej belki. Dla funkcji ANC (anchor) wszystkie wartości wzrastają od samego początku ruchu rurociągu. Wszystko to ładnie widać dopiero na filmie.  Okazało się, że: Energia potencjalna w systemie spawanym z funkcją ANC jest 12-krotnie większa...
Read More

Siła od ciśnienia czyli klucz do zrozumienia idei kompensatorów mieszkowych

Na pierwszym szkicu pokazano rurociąg w stanie zbilansowanym. Na każdy element rurociągu działa ciśnienie wewnętrzne. Siły na podporach są zbilansowane ponieważ rurociąg się nie porusza. Na drugim szkicu pokazano ten sam rurociąg myślowo przecięty w połowie. Z chwilą przecięcia jego (ale z zachowaniem ciśnienia wewnętrznego) automatycznie pojawia się siła na dennicę o wartości iloczynu pola przekroju rurociągu i ciśnienia wewnętrznego. To właśnie jest siłą od ciśnienia. Siłą ta od razu jest przenoszona na podpory, tak aby rurociąg pozostawał dalej w bezruchu. Będąc wewnątrz rurociągu, który jest w stanie zbalansowanym widzielibyśmy wnętrze prawej (lub lewej) dennicy, na który działa siła T2 opisana wzorem z poprzedniego slajdu. Widzielibyśmy też ostatni splot kompensatora zaznaczony małym prostokątem. T1 jest siłą osiową w ściance rurociągu. Jest ona opisana wzorem, w którym Aeff jest powierzchnią efektywną mieszka (zewnętrzna średnica splotu mieszka), a Ai jest powierzchnią wnętrza rury. Na dwa punkty stale działa siła T3. Ponieważ rurociąg nie porusza się, to program musi umieścić siłę T4 na obu końcach kompensatora. W...
Read More

Współczynniki koncentracji naprężenia SIF dla kołnierzy

Współczynniki SIF dotyczą każdego elementu innego niż rura w tym także kołnierzy. Charakterystyka zmęczeniowa różnych typów kołnierzy stalowych poddawanych powtarzającym się odkształceniom zginającym została zwrócona na uwagę w badaniach przeprowadzonych w temperaturze atmosferycznej przez Markla (Markl A.R.C. Fatigue tests of piping components. Washington : ASME, 1952.). Używając maszyny do badań zmęczeniowych o stałym przemieszczeniu, na rurze o standardowej masie i średnicy DN 100 (4’) i grubości ścianki 0,080 cala z kołnierzami RF o wytrzymałości 300 funtów, uszkodzenie zmęczeniowe występowało prawie zawsze w trzech właściwych rurach w sąsiedztwie mocowania kołnierza, gdzie występuje wyraźna zmiana konturu. Uszkodzenie nie występowało natomiast w kołnierzu lub śrubach. Przeprowadzono kilka testów przy ciśnieniu wewnętrznym 600 psi/4.14 MPa. W testach tych wycieki zaobserwowano na długo przed awarią jedynie w przypadku połączeń gwintowych. Nie zaobserwowano wycieku uszczelki, gdy śruby dokręcono wstępnie ciśnieniem 40 ksi / 275 MPa, chociaż stwierdzono je po dokręceniu zaledwie 20 ksi / 137 MPa. Wykresy N-S wszystkich badanych typów kołnierzy przedstawiono za pomocą linii prostych...
Read More