ผลการค านวณ - research-system.siam.edu · 3.12 ค...
Post on 28-Sep-2020
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8
บทท 3
ผลการค านวณ
ในการปฏบตหนางานจรง ใชเวลา 15 นาท นายา 80 L
3.1 ค านวณหาอตราการไหล
Q = 320 L/hr.
= 0.32 m3/hr.
อตราการไหล = 8.89 x 10-5 m3/s
(กาหนด หนาตดหวฉด 0.08 x 0.002) m2
รปท 3.1 แสดงขนาดทางเขาและออกของหวฉด
3.2 ค านวณหาความเรวขาออกของหวฉด
Q out = A out V out
=
=
= 0.55 m/s
9
3.3 ค านวณหาพนททางเขาของหวฉด
อตราสวนการลดขนาดของหวฉด เปน 2:1 จงไดวา 2A out = A in
A in = 2 x (0.08 x 0.002)
= 3.2 x 10-4 m2
3.3.1 น าขนาดของพนทมาหาเสนผานศนยกลาง
พ.ท. วงกลม
A in =
D = √
= √
= 0.02018 m 0.02 m
3.4 ค านวณหาความเรวขาเขาของหวฉด
v in =
=
= 0.283 m/s
10
3.5 ค านวณหาความดนภายในถงโดยน าคาความสญเสยตางๆมาคดดวย
3.5.1 หาเลขเรโนนมเบอร
หา Re D จาก สมการ 2.2 และ 2.3
=
_____ (2.2)
= _____ (2.3)
3.5.2 หาคาความหนดของของเหลว
V ของนายา CRS-2
100 ◦F = 100 – 400 saybolt เทยบจากตาราง คดทคาเฉลยท
= 250
250 saybolt = 53.9 cst
1 cst = 1 mm2/s = 10-6 m2/s
53.9 cst = 5.39 x 10-5 m2/s
ตารางท 3.1 แปลคา cst เปน m2/s
11
ตารางท 3.2 แปลงคา saybolt จาก cst
12
กาหนดความยาวจากกนถงถงหวฉดยาว 8 m พจารณาคาความสญเสยทเกดขน
รปท 3.2 แสดงสวนประกอบทมคาความสญเสย
= 1 kg/L
= 1000 kg/m3
L = 8 m
3.5.3 แทนคาตวแปลลงในสมการท 2.3
=
= 1000 5.39
= 0.0539 kg/m.s
3.5.4 แทนคาตวแปลลงในสมการท 2.2
=
= 104.99
มของอ90องศา
และบอลวาลว
ลดขนาด 2:1
บอลวาลว
13
3.5.5 จากคา Re D < 2300 หาคาตวประกอบความเสยดทานจาก
f laminar =
=
= 0.61
จากระบบยาว 8 m
3.5.6 หาคาความสญเสยหลก
การสญเสยหลก h l =
= 0.6
= 9.77 m2/s2
3.5.7 หาความสญเสยรอง
พจารณาการสญเสยรอง
วาลวชนดบอล K = 3
2ตว K = 6
ของอ ขนาด 20 mm
K = 1.7
ลดขนาด 2:1 K = 0.06
ทางเขาจากถง K = 0.5
K รวม K = 6 + 1.7 + 0.6 + 0.5
= 8.26
14
h lm =
= 8.26
= 0.33 m2/s2
3.5.8 ความสญเสยรองเทากบ
h lt = h main + h sub
= 9.77 + 0.33
= 10.1 m2/s2
3.5.9 ใชสมการแบรนนลหาความดนในถง
(
)
=
=
=
=
= 10.18 m2/s2
P1 = 10.18 x 1000
= 10,180.1 N/m2
P1 = 10.2 kPa
15
P1 คอ ความดนเกจภายในถงทตองการเปนอยางนอยทสด
จากการคานวณไดความดนในถงตาสด 10.2 kPa (4 kPa = 0.6 Psi) =1.53 psi
ความดนทเพมประสทธภาพการทางานขณะใชจรง
ใชความดนเกจท = 2 bar
1 bar = 105 Pa
3.6 ตองการเพมแรงดนภายในถงเปน 2 bar แลวหาความเรวปลายสายยาง
2 bar = 2 x 105 Pa
laminar
3.6.1 เขาสมการแบรนนล
(
)
=
=
(
)
= (
)
= (
)
=
=
= √
16
3.6.2 เปนการไหลแบบราบเรยบ
Laminar
นาคาตวประกอบความเสยดทานแทนลงในสมการ
=
( (
))
(
) =
= 0
= 0
=
17
3.7 ค านวณหาอตราการไหลหลงจากเพมความดนเปน 2bar
รปท 3.3 ภาพแสดงขนาดของหวฉดประกอบการคานวณ
3.8 ค านวณหาขนาดถง
ปรมาตรในถงทตองการ 140 L = 0.14 m3
3.8.1 คดปรมาตรทกนถง
(จาก พ.ท. ทรงกลม = ) (ครงทรงกลม =
)
Vbottom =
= 0.0565 m3
18
3.8.2 สวนปรมาตรของตวถงหาไดจากการ น าปรมาตรทงหมดลบออกดวยปรมาตรกนถง
0.14 – 0.0565 = 0.0835 m3
ปรมาตร = พ.ท. x สง
V = A h
=
กาหนดให D = 0.6 m
0.0835 =
h = 0.295 m 0.3 m
Side View
รปท 3.4 แสดงขนาดของถง
600
300
300
19
Top View
รปท 3.5 แสดงขนาดของถง
Stainless Steel AISI 302
Unit: mm
3.9 พจารณาความเคนทเกดขนบรเวณผวของถง
=
=
= 20,000 kPa = 20 MPa
=
=
= 10,000 kPa = 10 MPa
V = 140 L
Pin = 200 kPa (2
bar)
T (ความหนา) =
3 mm
R300
20
3.9.1 หาความเคานทปลอดภย
คา E ของ stainless steel AISI 304 cold = 520 MPa, กาหนดคา safety factor[N] = 3
=
=
= 173 MPa
กนถง จากสตร =
= 10 MPa
= 173 MPa ; ใชจรงเกดความเคน = 20 MPa
ถงสามารถทนแรงดนได
3.10 หาความหนาถงจากมาตรฐาน ASMF ซงน าประสทธภาพรอยตอ E มาคดดวย
รอบถง t =
=
แนวยาว t =
21
=
P = ความดน, t = ความหนา, R = รศม, S = ความเคนทอนญาต,
E = ประสทธภาพรอยตอ
คานวณหา t โดย
P = 10 x 105 N/m2, R = 0.3 m, S = 173 MPa
E = 0.6
t =
ทความดน 10 bar ; t = 0.0029 m = 3 mm
รปท 3.6 ภาพตวอยางของถง
22
` ของ สแตนเลส
รปท 3.7 แสดงลกษณะของถงและกนถง
3.11 หามวลรวมจาก เชล+กนถง+ฝาถง =
=
=
มวลเชล m x =
=
3.11.1 มวลของหถง =
= 5.8
= 4.58 kg
3.11.2 หามวลกนถง =
=
=
=
=
=
มวลทกนถง =
23
3.11.3 มวลฝาถงโดยแยกฝาเปน 3สวน
(3)
=
(1)
=
(2)
=
=
รวม =
=
=
=
=
=
รวม =
=
24
แรงดนทฝา
รปท 3.8 ภาพแสดงความดนทเกดขนทฝา
3.12 ค านวณหาแรงทกระท าทฝาโดยคดจากความดน
=
=
=
=
= ฝา =
3.13 ค านวณหาคาความแขงแรงของโบลท
คา Tensile Strength for Bolt = 800 MPa, คาความปลอดภย = 2.5
=
= 320 MPa
เลอกใชโบลท M12 จานวน 4 ตว [M12; D = 12 mm, A = 113.1 mm2]
=
=
=
F=25.78x9.81
=252.9 N.
P= 𝑃𝑎
25
โบลท 1 ตว ทนได = 36.19 kN
โบลท 4 ตว ทนได = 144.8 kN
คานวณ บรเวณ ลอคฝาถง แรงกระทาตอโบลท 1 ตว 36.2 kN
3.14 ค านวณออกแบบหลอคฝาถง
Gy = 0.82 Gu
= 0.6 Gy
Gu stain less = 520 Mpa
Gy = 426.4 Mpa
= 255.84 Mpa
3.14.1 ก าหนดใหหลอกฝาถงกวาง 8mm จากนนหาความหนาจาก
=
ความหนา h = 17.68
26
รปท 3.9 แสดงขนาดของหลอคฝาถง โดยมองดานขางและมแรง F มากระทา
หาขนาดรอยเชอมโดยสมมตขนาดของรอยเชอมยาว 40 mm
3.14.2 หาความหนาของรอยเชอมจาก
M = F.L = 36.2kN
= 1158.4 kN.mm
Gy =
t = 0.707 h
426.4
ความหนารอยเชอมอยางนอย h = 7.2 mm
F=36.2N
27
รปท 3.10 ถงทมการออกแบบเสรจแลว
+
รปท 3.11 ฝาถงทออกแบบเสรจแลว
28
3.15 หาน าหนกถงเบอบรรจน ายา
นาหนกถง = ถง ฝาถง
= 31.8 + 25.78 = 56.96 kg
แอสฟล 80L = 0.08 m3
= =
รวม = =
=
3.16 น าหนกปมลม = =
รปท 3.12 รปถงลม
29
Spec ของเหลกทใช
เหลกแผน t = 2 m
=
75 x 75 t = 4 mm W = 8.59 kg/m A = 10.95 cm2
I = 90.2 cm4
50 x 25 t = 3.2 mm W = 3.24 kg/m A = 4.13 cm2 Ix = 11.6 cm3 Iy = 3.8 cm3
30
=
=
3.17 หาน าหนกตวถงโดยรวม
=
=
W = =
=
=
W = =
=
=
W =
=
Wรวม =
= =
31
รปท 3.13 คาความยาวทวดไดเกดความคลาดเคลอนจากความหนาของวสดและมมการประกอบ
รปท 3.14 แบงรถเปนสามสวนแลวคดนาหนกเปนสวน
32
3.18 ค านวณหาน าหนกของแตละชวง
ชวงท1 w = 8.59 kg/m
m = L x W
m = 0.5m x 8.59 kg/m
m = 4.295 kg = 42.1 N
ชวงท2 w = 8.59 kg/m
ใชเหลกยาวรวม = 1.2+1.2+1 = 3.4 m
= 3.4 m x 8.59 kg/m
= 29.2 kg = 286.5 N
ชวงท3 w = 8.59 kg/m
ใชเหลกยาวรวม = 2.5 + 2.5 + 2.5 + 1.3 + 1.3 + 1.3 + 1.3
= 12.7 m
= 12.7 m x 8.59 kg/m = 109.09 kg
w= 3.24 kg/m
ใชเหลกยาวรวม = (0.35 x 6)+(2.5 x 2)+(1.3 x 2)
= 9.7 m
= 9.7 m x 3.24 kg/m = 31.43 kg
w= 15.7 kg/ m2
ใชเหลกแผนพนทรวม = (1.3 x 2)+2(2.5 x 0.3)+2(1.3 x 0.3)
= 5.53 m2 = 5.53 m2 x 15.71 kg/ m2
= 86.9 kg
รวมนาหนกชวงท 3 = 109.1 + 31.43 + 86.9 = 227.4 kg = 2231 N
33
FBD รถเทลเลอรและอปกรณ
3.19 หาระยะลอถงหวเทลเลอร
∑Fy = 0
98.1 – 42.1 -286.5 – 981 – 1344 – 2231 + Fwh = 0
Fwh = 4786.5 N
∑Ma = 0
(Fwh x X)-(42.1 x 0.25)-(286.5 x 1.0)-(981 x 2.0)-(1344 x 2.7)-(2231 x 2.75) = 0
ระยะลอ = 2.466 m
42.1 N
FA =98.1 N
Fwh=?
286.5 N
981 N
1344 N 2231 N
34
FBD ของแรงทกระทาตอเทลเลอร
3.20 หาแรงและโมเมนสงสดทเกดขนกบเทลเลอร
∑Fy = 0
FA + Fwh - 981 – 1344 = 0
FA = 1344 + 981 – Fwh
∑MA = 0
(Fwh x 2460) – (1344 x 2700) – (981 x 2000) = 0
Fwh = 2272.683 N
FA = 1344+981-2272.683
= 52.317N
981N 1344N
Fwh=2272.683N FA=52.317N
35
Vmax = 1344N
Mmax = 322.56kN/mm
Gmax = 𝑀 𝐶
𝐼
= 13.4 MPa
Gallเหลก = 𝐺𝑢
𝑁 =
= 133.3 MPa >Gmax
52.317N
-928.683N
0
0
2000mm
460mm
1300mm
104.634kN.mm
-322.56kN.mm
0
1344N
240mm
I = 90.2 cm4
= 902400 𝑚𝑚
37.5 mm
36
3.21 ค านวณออกแบบสปรงรอบรบ
1 ลอ = 2393.25 N
F สภาวะปกต = 2393.25 N
F สภาวะถกแรงกระแทก = 2
= = 4.78kN
เลอกใชเหลก ASTM A229
d = ? mm สมมต D = 80 mm
ปลายตรงเจยระไน nt = n+2
สมมต 10 ขด , n = 10 - 2 = 8 ขด
หาคา k สปรง โดย k =
= 19.9 20
หา d จาก
n = 8 =
=
(
)
d = 9.51 mm
ขนาดของลวด = 9.51 mm
ระยะยบใชงาน =
=
= 239.3 mm
ความยาวแขงตว Ls = d(n+2)
= 9.51(8+2) = 95.1 mm
37
ระยะยบแขงตว จากความเผอ
rc =
0.2 =
= 287.8 mm
= 287.16 mm
ความยาวอสระ
L = = 287.16 + 95.1
= 382.26 mm
ณ สภาวะปกตตองการใหยบ 20 mm
ในสภาวะปกต
= 119.6 mm
น าไปรวมกบระยะยบทตองการ 20 mm
119.6+20 = 139.6 m
ตองกกระยะสปรงใหยาว = ระยะฟร – ระยะยบ+ระยะทตองการใหยบตวเมอไมมแรงกระแทก
= 383.5 – 119.6+20
ระยะความสงของสปรง = 283.9 mm(เปนระยะทสปรงถกกกระยะยดโดยโชคอพ)
รปท 3.15 สปรงขณะอสระ รปท 3.16 สปรงขณะถกกดโดยกาหนดระยะยด
top related