Определение толщины стенки цилиндрической обечайки вулканизационного котла

Министерство образования и науки Украины

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы информатики»

«Определение толщины стенки цилиндрической обечайки вулканизационного котла»

Студент группы ИМ-09з Факультета ИММ

Аленичев Алексей Валериевич

Исходные данные

Реферат

Объектом исследования является цилиндрическая обечайка вулканизационного котла. Цель работы:

Разработка алгоритма и написание программы на языке Object Pascal, предназначенной для расчета толщины стенки котла;

Расчет толщины стенки с помощью табличного редактора EXCEL; построение в EXCEL графика зависимости толщины стенки от диаметра обечайки.

В пояснительной записке представлены блок-схема и описание алгоритма расчета значений толщины стенки; текст программы и результаты ее работы; график зависимости толщины стенки от диаметра обечайки.

Введение

Обечайка - открытый с торцов цилиндрический или конический барабан (без днищ), являющийся заготовкой для паровых котлов, баков, резервуаров и тому подобных листовых металлоконструкций. Обечайка получают вальцовкой при толщине листа до 40 мм, гибкой и раскаткой - при большей толщине листа. Замыкание стыка Обечайка с днищем под сварку или клепку производят с помощью стяжных колец или в кондукторах.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона.

Постановка задачи

Поскольку вулканизационный котел (см. рис. 1.1) работает под значительным внутренним давлением, определяющим фактором при его расчете является прочность.

Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки определяется по формуле:

где  - коэффициент прочности продольных сварных швов обечайки; для швов с двусторонним сплошным проваром при автоматической сварке φ=1;

- допускаемые напряжения, принимают в рабочем состоянии ,

 - нормативные допускаемые напряжения; определяется по ГОСТу при расчетной температуре (Таблица D.1);

 - поправочный коэффициент (Таблица D.2);

допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях принимают:

,

алгоритм программа рascal

где  - минимальное значение предела текучести при

температуре +20оС (Таблица D.3).

Исполнительная толщина принимается с учетом конструктивной прибавки

где ;

 - прибавка для компенсации коррозии и эрозии соответственно;

 - прибавка для компенсации минусового допуска;

 - технологическая прибавка (  принимаются равными нулю);

 - прибавка на округление толщины стенки до ближайшего большего значения, кратного 5мм (ГОСТ 19903-74);

 - прибавка на коррозию,

 - скорость коррозии, принимается не более 0.1 мм/год;

 - нормативный срок эксплуатации аппарата.

Таблица 1 Рабочий лист с вычислениями

Таблица 2 Рабочий лист с формулами

Значение расчетной температуры стенки котла, определяется в зависимости от температуры среды в котле: при положительных температурах t=max(tc;20oC), при отрицательных температурах t=20oC, где tc - температура среды в котле.

Пробное давление при гидравлических испытаниях:

где  - при t=20oC (Таблица D.1).

Приведенные формулы справедливы для тонкостенных аппаратов, когда выполняется условие (s-c)/D=<0.1, в противном случае необходимо пересчитать прочность по специальным методикам.

.        Начало алгоритма

.        Ввод исходных данных L, Dн, Dк, ΔD, P, tc, ∏, τв.

.        Вычисление [σ]и.

.        Определение [σ]20.

.        Вычисление pи .

.        Определение ск .

.        Подсчет с1 .

.        Расчет с.

.        Подготовка к циклу по параметру D - присвоение D его начального значения.

.        Вычисление F - числа повторений цикла.

.        Заголовок цикла по параметру D.

.        Вычисление расчетной толщины стенки цилиндрической обечайки sp.

.        Вычисление исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки s.

.        Определение необходимого условия.

.        Вывод величин D, s, sp.

.        Пересчет параметра D.

.        Вывод графика зависимости s от D.

.        Конец алгоритма.

Блок-схема алгоритма

Характеристика данных и их условные обозначения

Текст программы

unit Unit1;, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,, StdCtrls;= class(TForm): TMainMenu;: TMenuItem;: TMenuItem;: TMenuItem;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;_L: TEdit;_Dn: TEdit;_P: TEdit;_tc: TEdit;_pr: TEdit;_tau: TEdit;: TComboBox;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TComboBox;: TEdit;: TComboBox;: TEdit;: TComboBox;: TEdit;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;_Dk: TEdit;_hD: TEdit;N3Click(Sender: TObject);FormCreate(Sender: TObject);ComboBox2Change(Sender: TObject);ComboBox1Change(Sender: TObject);ComboBox3Change(Sender: TObject);ComboBox4Change(Sender: TObject);N1Click(Sender: TObject);N2Click(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{ Public declarations };: TForm1;

{======Ввод таблицы D.1======}:array[1..16,1..3]of integer=

((140,130,147),

(134,125,142),

(131,122,139),

(120,112,132),

(108,100,119),

(98,88,106),

(93,82,98),

(85,74,92),

(81,70,86),

(75,66,80),

(0,62,75),

(0,56,67),

(0,51,61),

(0,47,55),

(0,42,49));m,n:integer;,masSp,MasS:array[1..100] of real;

{======Ввод таблицы D.3======}:array[1..8,1..3]of integer=

((210,195,220),

(201,188,213),

(197,183,209),

(189,177,204),

(180,168,198),

(162,150,179),

(147,132,159),

(140,123,147));z,o,F,i :integer;Unit2;

{$R *.DFM}TForm1.N3Click(Sender: TObject);;TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

begin.Caption:= 'Таблица D.1:'+#13#10+ 'Нормативные допускаемые напряжения '+#13#10+ 'для сталей sigma* (МПа)';.Caption:= 'Таблица D.2:'+#13#10+ 'Значения поправочного коэффициента eta '+#13#10+ 'в зависимости от вида заготовки ';.Caption:= 'Таблица D.3:'+#13#10+ 'Минимальное значение предела текучески (sigma t, Мпа)'+#13#10+ 'углеродистых низколегированных сталей* (МПа)';

end;TForm1.ComboBox1Change(Sender: TObject);combobox1.ItemIndex of

:begin n:=1;o:=1;end;

:begin n:=2;o:=2;end;

:begin n:=3;o:=3;end;;.Enabled:=True;.Enabled:=True;;TForm1.ComboBox2Change(Sender: TObject);combobox2.ItemIndex of

: begin m:=1;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=2;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=3;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=4;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=5;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=6;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=7;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=8;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=9;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;

: begin m:=10;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m,n]);end;;;TForm1.ComboBox3Change(Sender: TObject);combobox3.ItemIndex of

: Edit2.Text:='1';

: Edit2.Text:='0.8';

: Edit2.Text:='0.7';;;TForm1.ComboBox4Change(Sender: TObject);combobox4.ItemIndex of

: begin z:=1;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=2;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=3;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=4;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=5;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=6;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=7;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=8;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=9;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=10;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=11;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=12;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=13;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=14;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=15;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;

: begin z:=16;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z,o]);end;;;TForm1.N1Click(Sender: TObject);c2=0; c3=0; ce=0; phi=1;L,D,P,tc,t,pr,tau,eta,san,sa,c1,sat20 :real;,sat,s20,ck,sp,c,s0,Dk,Dn,hD,sno :real;, b, s:integer;

{=====Ввод исходных данных======}:=StrToFloat (Form1.Edit_L.Text); //Длина обечайки

Dn:=StrToFloat (Edit_Dn.Text); //начальное значение Диаметра обечайки:=StrToFloat (Edit_Dk.Text); //Конечное значение Диаметра обечайки:=StrToFloat (Edit_hD.Text); //Шаг изменения значения Диаметра обечайки:=StrToFloat (Edit_P.Text); //Рабочее давление:=StrToFloat (Edit_tc.Text); //Температура среды в котле:=StrToFloat (Edit_pr.Text); //Скорость коррозии:=StrToFloat (Edit_tau.Text); //Срок эксплуатации:=StrToFloat (Edit1.Text); //Нормативное допускаемое напряжение (Таблица D.1):=StrToFloat (Edit2.Text); //Поправочный коэффициент (Таблица D.2):=StrToFloat (Edit3.Text); //Минимальное значение предела текучести при t=+20 C

{======Начало вычислений=====}:=san*eta; //Допускаемые напряжения:=sat20/1.1; //Минимальное значение предела текучести:=eta*san; //Допускаемое напряжение при температуре 20 градусов цельсияtc>20 then t:=tc else t:=20; //Вычисление температуры

if (((1.25*P*s20)/sa)>(P+0.3)) then

pt:=((1.25*P*s20)/sa) else pt:=(P+0.3);//Вычисление пробного давления при гидравлическм испытании:=pr*tau; //Прибавка для компенсации коррозии:=ck+ce; //Прибавка для компенсации коррозии и эррозии соответственно:=c1+c2+c3; //Конструктивная прибавка

{============Вычисление расчетной и исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки==========}:=trunc(((Dk)-(Dn))/hD)+1; //Подготовка к циклу

for i:=1 to F do:=Dn+(i-1)*hD;[i]:=D;(((p*D)/((2*phi*sa)-p)+L/1000))>((pt*D)/(2*phi*sat-pt)+L/1000) then:=((p*D)/(2*phi*sa-p)+L/1000):=((pt*D)/(2*phi*sat-pt)+L/1000);[i]:=sp;:=sp+c;

{======Вычисление прибавки на округление========}:=trunc(sno);

a:=b div 5;:=a*5+5;(s<a) and (abs(s-a)>1E-6)s:=(a+1)*5;[i]:=s;1.Hide;.show;

{======Вывод Диаметра обечайки и соответствующих=====}

{=======ему расчетной и исполнительной толщины=======}

{==========стенки цилиндрической обечайки============}

Form2.Memo1.Lines.Add ('D='+formatfloat('##0.',D)+

' sp='+formatfloat('##0.00',sp)+

' s='+formatfloat('##0.00',s));

end;

{======Проверка условия========}

if ((s-c)/D)<=0.1

then Form2.Edit_usl.Text:='Условие выполняется'

Form2.Edit_usl.Text:='Условие не выполняется';

{======Вывод данных========}.Edit_sat.Text:=formatfloat('##0.00',sat); //Допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях.Edit_s20.Text:=FloatToStr(s20); //Допускаемое напряжение при t=20оС.Edit_ck.Text:=FloatToStr(ck); //Прибавка для компенсации коррозии.Edit_pt.Text:=formatfloat('##0.00',pt); //Пробное давление при гидравлическом испытании.Edit_c1.Text:=FloatToStr(c1); //Прибавка для компенсации коррозии и эррозии.Edit_c.Text:=FloatToStr(c); //Конструктивная прибавка

end;TForm1.N2Click(Sender: TObject);_L.Clear;_Dn.Clear;_Dk.Clear;_hD.Clear;_P.Clear;_tc.Clear;_pr.Clear;_tau.Clear;.Clear;.Clear;.Clear;;.Unit2;, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,, Grids, Menus, ShellAPI;= class(TForm): TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;: TLabel;_sat: TEdit;_s20: TEdit;_ck: TEdit;_pt: TEdit;_c1: TEdit;_c: TEdit;_usl: TEdit;: TMainMenu;: TMenuItem;: TMenuItem;: TMenuItem;: TMemo;: TSaveDialog;: TButton;N2Click(Sender: TObject);FormCreate(Sender: TObject);N1Click(Sender: TObject);j1Click(Sender: TObject);Button1Click(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{ Public declarations };: TForm2;Unit1;

{$R *.DFM}TForm2.N2Click(Sender: TObject);;TForm2.FormCreate(Sender: TObject);.Caption:= 'Допускаемые напряжения'+#13#10+ 'при гидравлических'+#13#10+ 'испытаниях (sigma test)' ;

Label16.Caption:= 'Допускаемое'+#13#10+ 'напряжение'+#13#10+ 'при t=20 С ([sigma]20)';.Caption:= 'Прибавка'+#13#10+ 'для компенсации'+#13#10+ 'коррозии (ck)';.Caption:= 'Пробное давление'+#13#10+ 'при гидравлических'+#13#10+ 'испытаниях (pt)';

end;TForm2.N1Click(Sender: TObject);.Hide;.show;.Edit_L.Clear;.Edit_Dn.Clear;.Edit_Dk.Clear;.Edit_hD.Clear;.Edit_P.Clear;.Edit_tc.Clear;.Edit_pr.Clear;.Edit_tau.Clear;.Edit1.Clear;.Edit2.Clear;1.Edit3.Clear;;

{Процедура сохранения результатов в текствовый документ}

procedure TForm2.j1Click(Sender: TObject);ff:textfile; i:byte;SaveDialog1.Execute then(ff, SaveDialog1.Filename);(ff);(ff,'|-----------------------------------------------------------------|');(ff,'|Диаметр | Расчетная толщина стенки | Исполнительная толщина |');(ff,'|-----------------------------------------------------------------|');i:=1 to Unit1.F do(ff,'| ',Unit1.MasD[i]:4:0,' | ',Unit1.masSp[i]:5:2,' | ', Unit1.masS[i]:2:0,' |');(ff,'|-----------------------------------------------------------------|');(ff)Showmessage ('Не выбран файл');;

{====Показ графика====}TForm2.Button1Click(Sender: TObject);(Handle, nil,'График.jpg',nil, nil, SW_Restore);

end;.

Описание работы программы

Взаимодействие пользователя и программы осуществляется следующим образом.

.        На экран выводится окно для ввода исходных данных.

.        В нем необходимо ввести исходные значения входных параметров:. Длину обечайки (L),.   Диаметр обечайки (D),.        Рабочее давление (P),. Температуру среды в котле (tc),.         Скорость коррозии(∏),.       Срок эксплуатации (τв),.      Материал котла,.         Расчетную температуру стенки котла,.  Вид заготовки.

.        Для вычисления результата необходимо нажать кнопку «Выполнить».

.        Появляется новое окно, в котором выводятся вычисленные значения следующих параметров:.       Допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях ([σ]и),.         Допускаемое напряжение при t=20оС ([σ]20),.         Прибавка для компенсации коррозии (ск),.    Пробное давление при гидравлическом испытании (pи),. Прибавка для компенсации коррозии и эрозии (c1),.   Конструктивная прибавка (с),.      Необходимое условие.

.        Кнопка «Очистить» очищает поля ввода исходных параметров и вывода результатов.

.        Кнопка «Назад» во втором окне возвращает на экран первое окно и очищает все введенные поля.

.        Кнопка «Сохранить» во втором окне открывает диалог сохранения файла, в который сохранятся основные полученные данные.

.        Кнопка «Показать график» открывает график зависимости переменного параметра D от толщины стенки S.

.        Кнопка «Выход» завершает работу программы.

График зависимости

Анализ результатов

Для сравнения результатов работы программы с результатами контрольного просчета составим сравнительную таблицу значений:

Таблица показывает совпадение результатов расчета и тем самым подтверждает правильность работы программы.

Программный интерфейс

Рисунок 1 Окно вывода результатов

Рисунок 2 Окно ввода исходных данных

Заключение

В ходе этой курсовой работы я научился очень многому. Например, я узнал, как можно вставлять в программе изображения, выводить результаты вычислений в текстовый файл, научился использовать такую функцию как StringGrid и т.д. и т.п. Помимо самой программной части я узнал многое и о редакторе таблиц Excel. Например, научился строить график зависимости, показывать в ячейках формулы вместо полученных значений. Новое я нашел даже в самой операционной системе. К примеру, при создании изображений для пояснительной записки я расширил знания о такой, казалось бы, элементарной функции как PrintScreen.

В общем, я могу с уверенностью сказать, что эта работа не была бесполезной для меня. И я точно запомню ее на всю жизнь.

Список используемой литературы

1.      <http://delphisite.ru/faq/diagnosticheskie-soobshcheniya-kompilyatora-delphi> - Диагностические сообщения компилятора Delphi

.        Методические указания и задания к курсовой работе по дисциплине «Основы информатики» Авторы: Д.В. Бельков, С.П. Веретельник, О.М. Копытова, О.Э. Толкачев.

.        Нил Дж. Рубенкинг. Язык программирования Delphi для «чайников». Введение в Borland Delphi 2006

Приложения

Таблица 1

Нормативные допускаемые напряжения σ*(МПа) для сталей

Таблица 2

Значение поправочного коэффициента η в зависимости от вида заготовки

Таблица 3

Минимальное значение предела текучести (σт, МПа) углеродистых и низколегированных сталей