NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE STRENGTH OF TANKS DEDICATED TO HOT UTILITY WATER

Paweł BAŁON

p.balon@szel-tech.pl
* SZEL-TECH Szeliga Grzegorz, Wojska Polskiego Street 3, 39-300 Mielec (Poland)

Edward REJMAN


Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Mechanical Engineering, Powstańców Warszawy Avenue 9, 35-959 Rzeszów (Poland)

Bartłomiej KIEŁBASA


SZEL-TECH Szeliga Grzegorz, Wojska Polskiego Street 3, 39-300 Mielec (Poland)

Janusz SZOSTAK


AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Manufacturing Systems, Mickiewicza Avenue 30-B4, 30-059 Kraków (Poland)

Robert SMUSZ


* Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Thermodynamics, Powstańców Warszawy Avenue 9, 35-959 Rzeszów (Poland)

Abstract

The focus of this paper are experimental and numerical strength tests of domestic hot water storage tanks. The tests involved the verification of the minimum wall thickness for the assumed operating parameters while meeting all safety standards. The authors presented numerical and experimental analyses for the verification of strength parameters of axial cylindrical tanks due to the lack of methodological guidelines for this type of equipment. In order to verify the conducted theoretical considerations and calculations, experimental tests of samples of front welds produced with austenitic steel as well as a pressure test for the whole tank were conducted using a research test stand.


Keywords:

pressure vessel, finite element, simulation, numerical analysis, tank

Bałon, P., & Świątoniowski, A. (2013). The influence of cold forming conception on the springback magnitude. Key Engineering Materials, 554–557, 2299–2311.
DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.554-557.2299   Google Scholar

Bałon, P., & Świątoniowski, A. (2014). Forming of automotive parts with nuts clinch process in comparison to welding of nuts. Key Engineering Materials, 611–612, 1503–1510.
DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.611-612.1503   Google Scholar

Bałon, P., & Świątoniowski, A. (2014). Stamping automotive parts with clinch nut process. AIP Conference Proceedings, 1567, 971–974.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.4850132   Google Scholar

Bałon, P., & Świątoniowski, A. (2016a). Analiza procesu formowania dennicy hybrydowego urządzenia grzewczego. Mechanik: miesięcznik naukowo-techniczny, 12, 1840–1843.
DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2016.12.575   Google Scholar

Bałon, P., & Świątoniowski, A. (2016b). Improved method of springback compensation in metal forming analysis. Strength of Materials, 48(4), 540–550.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11223-016-9796-6   Google Scholar

Bałon, P., Świątoniowski, A., & Kiełbasa, B. (2017). The analysis of bottom forming process for hybrid heating device. AIP Conference Proceedings, 1896, 170001.
  Google Scholar

Bałon, P., Świątoniowski, A., & Szostak, J. (2015). Łączenie elementów struktury samochodu z zastosowaniem wtłaczania i zgrzewania części złącznych. In J. Mucha (Ed.), Badania i kierunki rozwoju technologii połączeń przetłaczanych na zimno: konstrukcje – procesy – zastosowanie (pp. 221-236). Rzeszow, Poland: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.
  Google Scholar

Bałon, P., Świątoniowski, A., Szostak, J., & Kiełbasa, B. (2016). The analysis of bottom forming process for hybrid heating device. In J. Mucha (Ed.), Progressive technologies and materials (pp. 7–22). Rzeszów, Poland: Oficyna Wydawnicza Politechniki.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.5008199   Google Scholar

Bałon, P., Świątoniowski, A., Szostak, J., & Kiełbasa, B. (2017). Springback compensation for a vehicle’s steel body panel. AIP Conference Proceedings, 1896, 080001.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.5008081   Google Scholar

Błachut, J., & Magnucki, K. (2008). Strength, stability, and optimization of pressure vessels: Review of selected problems. Applied Mechanics Reviews, 61(6), 1–33.
DOI: https://doi.org/10.1115/1.2978080   Google Scholar

Dyrektywa 97/23/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27.05.1997 w sprawie zbliżenia ustawodawstwa Państw Członkowskich dotycząca urządzeń ciśnieniowych. (1997).
  Google Scholar

Harvey, J. F. (2000). Theory and Design of Pressure Vessels. New Delhi: CBS Publishers & Distributors.
  Google Scholar

Krużelecki, J., & Proszowski, R. (2012). Shape optimization of thin-walled pressure vessel end closures. Structural and Multidisciplinary Optimization, 46, 739–754.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00158-012-0789-1   Google Scholar

Lakshmi Devi, E., & Hari Shankar, V. (2016). Modeling and Analysis of Cryogenic Pressure vessel using FEA. International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), 42, (5), 261–265.
DOI: https://doi.org/10.14445/22315381/IJETT-V42P249   Google Scholar

Lewiński, J., & Magnucki, K. (2010). Shaping of a middle surface of a dished head of a circular cylindrical pressure vessel. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 48(2), 297–307.
  Google Scholar

Lewiński, J., & Magnucki, K. (2012). Optimal shaping of middle surface of a dished head of circular cylindrical vessel with the help of B´ezier curve. ASME 2010 Pressure Vessels and Piping Conference, 5, PVP2010-25208.
DOI: https://doi.org/10.1115/PVP2010-25208   Google Scholar

Li, J., Sheng, J., & Zhang, Y. (2012). Simulation Research of a type of Pressure Vessel under Complex Loading Part 2 Complex Load of the Numerical Analysis. Advances in Intelligent Systems Research, 26, 4114.
DOI: https://doi.org/10.2991/iccia.2012.166   Google Scholar

PN-EN 13445-1. (2014). Nieogrzewane płomieniem zbiorniki ciśnieniowe. Część 1: Wymagania ogólne.
  Google Scholar

PN-EN 13445-3. (2014). Nieogrzewane płomieniem zbiorniki ciśnieniowe. Część 3: Projektowanie.
  Google Scholar

PN-EN 1993-1-6:2007. (2007). Design of steel structures-Strength and stability of shell structures.
  Google Scholar

PN-EN 1993-4-2:2009. (2009). Design of steel structures-Tanks.
  Google Scholar

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21.12.2005 w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń ciśnieniowych i zespołów urządzeń ciśnieniowych. (2005).
  Google Scholar

Rozporządzenie ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 9.07.2003 w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń ciśnieniowych. (2003).
  Google Scholar

Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 16.07.2002 w sprawie rodzajów urządzeń technicznych podlegających dozorowi technicznemu. (2002).
  Google Scholar

Ventsel, E., & Krauthammer, T. (2001). Thin Plates and Shells. Theory, Analysis and Applications. Basel, New York, USA: Marcel Dekker Inc. Warunki Urzędu Dozoru Technicznego WUDT/UC/2003 (2005). Urządzenia ciśnieniowe. Wydanie II, Warsaw.
DOI: https://doi.org/10.1201/9780203908723   Google Scholar

Ziółko, J. (1986). Metal Tanks for Liquids and Gases (in Polish). Warsaw, Poland: Arkady.
  Google Scholar

Download


Published
2018-12-30

Cited by

BAŁON, P., REJMAN, E., KIEŁBASA, B., SZOSTAK, J., & SMUSZ, R. . (2018). NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE STRENGTH OF TANKS DEDICATED TO HOT UTILITY WATER. Applied Computer Science, 14(4), 34–53. https://doi.org/10.23743/acs-2018-28

Authors

Paweł BAŁON 
p.balon@szel-tech.pl
* SZEL-TECH Szeliga Grzegorz, Wojska Polskiego Street 3, 39-300 Mielec Poland

Authors

Edward REJMAN 

Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Mechanical Engineering, Powstańców Warszawy Avenue 9, 35-959 Rzeszów Poland

Authors

Bartłomiej KIEŁBASA 

SZEL-TECH Szeliga Grzegorz, Wojska Polskiego Street 3, 39-300 Mielec Poland

Authors

Janusz SZOSTAK 

AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Manufacturing Systems, Mickiewicza Avenue 30-B4, 30-059 Kraków Poland

Authors

Robert SMUSZ 

* Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Thermodynamics, Powstańców Warszawy Avenue 9, 35-959 Rzeszów Poland

Statistics

Abstract views: 119
PDF downloads: 30


License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

All articles published in Applied Computer Science are open-access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License.


Most read articles by the same author(s)