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 ц=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 5 мм (ГОСТ 19 903−74);

— 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.

Описание алгоритма

Блок-схема алгоритма реализует циклический вычислительный процесс по параметру В и включает следующие блоки:

1. Начало алгоритма

2. Ввод исходных данных L, Dн, Dк, ДD, P, tc, ?, фв.

3. Вычисление [у]и.

4. Определение [у]20.

5. Вычисление pи .

6. Определение ск .

7. Подсчет с1 .

8. Расчет с.

9. Подготовка к циклу по параметру D — присвоение D его начального значения.

10. Вычисление F — числа повторений цикла.

11. Заголовок цикла по параметру D.

12. Вычисление расчетной толщины стенки цилиндрической обечайки sp.

13. Вычисление исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки s.

14. Определение необходимого условия.

15. Вывод величин D, s, sp.

16. Пересчет параметра D.

17. Вывод графика зависимости s от D.

18. Конец алгоритма.

Блок-схема алгоритма

Характеристика данных и их условные обозначения

Текст программы

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

Menus, StdCtrls;

type

TForm1 = class (TForm)

MainMenu1: TMainMenu;

N1: TMenuItem;

N2: TMenuItem;

N3: TMenuItem;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Edit_L: TEdit;

Edit_Dn: TEdit;

Edit_P: TEdit;

Edit_tc: TEdit;

Edit_pr: TEdit;

Edit_tau: TEdit;

ComboBox1: TComboBox;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

Label10: TLabel;

ComboBox2: TComboBox;

Edit1: TEdit;

ComboBox3: TComboBox;

Edit2: TEdit;

ComboBox4: TComboBox;

Edit3: TEdit;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Edit_Dk: TEdit;

Edit_hD: TEdit;

procedure N3Click (Sender: TObject);

procedure FormCreate (Sender: TObject);

procedure ComboBox2Change (Sender: TObject);

procedure ComboBox1Change (Sender: TObject);

procedure ComboBox3Change (Sender: TObject);

procedure ComboBox4Change (Sender: TObject);

procedure N1Click (Sender: TObject);

procedure N2Click (Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

{======Ввод таблицы D.1======}

Napr:array[1.16,1.3]of integer=

((140,130,147),

(134,125,142),

(131,122,139),

(126,118,136),

(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));

var m, n: integer;

masD, masSp, MasS: array[1.100] of real;

{======Ввод таблицы D.3======}

Tek: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));

var z, o, F, i: integer;

implementation

uses Unit2;

{$R *.DFM}

procedure TForm1. N3Click (Sender: TObject);

begin

close

end;

procedure TForm1. FormCreate (Sender: TObject);

begin

Label8.Caption:= 'Таблица D.1:'+#13#10+ 'Нормативные допускаемые напряжения '+#13#10+ 'для сталей sigma* (МПа)';

Label9.Caption:= 'Таблица D.2:'+#13#10+ 'Значения поправочного коэффициента eta '+#13#10+ 'в зависимости от вида заготовки ';

Label10.Caption:= 'Таблица D.3:'+#13#10+ 'Минимальное значение предела текучески (sigma t, Мпа)'+#13#10+ 'углеродистых низколегированных сталей* (МПа)';

end;

procedure TForm1. ComboBox1Change (Sender: TObject);

begin

case combobox1. ItemIndex of

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

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

2:begin n:=3;o:=3;end;

end;

Combobox2.Enabled:=True;

Combobox4.Enabled:=True;

end;

procedure TForm1. ComboBox2Change (Sender: TObject);

begin

case combobox2. ItemIndex of

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

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

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

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

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

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

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

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

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

9: begin m:=10;Edit1.Text:=IntToStr (Napr[m, n]);end;

end;

end;

procedure TForm1. ComboBox3Change (Sender: TObject);

begin

case combobox3. ItemIndex of

0: Edit2. Text:='1';

1: Edit2. Text:='0.8';

2: Edit2. Text:='0.7';

end;

end;

procedure TForm1. ComboBox4Change (Sender: TObject);

begin

case combobox4. ItemIndex of

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

15: begin z:=16;Edit3.Text:=IntToStr (Tek[z, o]);end;

end;

end;

procedure TForm1. N1Click (Sender: TObject);

const c2=0; c3=0; ce=0; phi=1;

var L, D, P, tc, t, pr, tau, eta, san, sa, c1, sat20 :real;

pt, sat, s20, ck, sp, c, s0,Dk, Dn, hD, sno: real;

a, b, s: integer;

begin

{=====Ввод исходных данных======}

L:=StrToFloat (Form1.Edit_L.Text); //Длина обечайки

Dn:=StrToFloat (Edit_Dn.Text); //начальное значение Диаметра обечайки

Dk:=StrToFloat (Edit_Dk.Text); //Конечное значение Диаметра обечайки

hD:=StrToFloat (Edit_hD.Text); //Шаг изменения значения Диаметра обечайки

P:=StrToFloat (Edit_P.Text); //Рабочее давление

tc:=StrToFloat (Edit_tc.Text); //Температура среды в котле

pr:=StrToFloat (Edit_pr.Text); //Скорость коррозии

tau:=StrToFloat (Edit_tau.Text); //Срок эксплуатации

san:=StrToFloat (Edit1.Text); //Нормативное допускаемое напряжение (Таблица D.1)

eta:=StrToFloat (Edit2.Text); //Поправочный коэффициент (Таблица D.2)

sat20:=StrToFloat (Edit3.Text); //Минимальное значение предела текучести при t=+20 C

{======Начало вычислений=====}

sa:=san*eta; //Допускаемые напряжения

sat:=sat20/1.1; //Минимальное значение предела текучести

s20:=eta*san; //Допускаемое напряжение при температуре 20 градусов цельсия

if tc>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

ck:=pr*tau; //Прибавка для компенсации коррозии

c1:=ck+ce; //Прибавка для компенсации коррозии и эррозии соответственно

c:=c1+c2+c3; //Конструктивная прибавка

{============Вычисление расчетной и исполнительной толщины стенки цилиндрической обечайки==========}

F:=trunc (((Dk)-(Dn))/hD)+1; //Подготовка к циклу

for i:=1 to F do

begin

D:=Dn+(i-1)*hD;

masD[i]: =D;

if (((p*D)/((2*phi*sa)-p)+L/1000))>((pt*D)/(2*phi*sat-pt)+L/1000) then

sp:=((p*D)/(2*phi*sa-p)+L/1000)

else

sp:=((pt*D)/(2*phi*sat-pt)+L/1000);

masSp[i]: =sp;

sno:=sp+c;

{======Вычисление прибавки на округление========}

b:=trunc (sno);

a:=b div 5;

s:=a*5+5;

if (s1E-6)

then s:=(a+1)*5;

MasS[i]: =s;

form1.Hide;

form2.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)+

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

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

end;

{======Проверка условия========}

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

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

else

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

{======Вывод данных========}

Form2.Edit_sat.Text:=formatfloat ('##0.00', sat); //Допускаемое напряжение при гидравлических испытаниях

Form2.Edit_s20.Text:=FloatToStr (s20); //Допускаемое напряжение при t=20оС

Form2.Edit_ck.Text:=FloatToStr (ck); //Прибавка для компенсации коррозии

Form2.Edit_pt.Text:=formatfloat ('##0.00', pt); //Пробное давление при гидравлическом испытании

Form2.Edit_c1.Text:=FloatToStr (c1); //Прибавка для компенсации коррозии и эррозии

Form2.Edit_c.Text:=FloatToStr (c); //Конструктивная прибавка

end;

procedure TForm1. N2Click (Sender: TObject);

begin

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;

Edit3.Clear;

end;

end.

unit Unit2;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls, Grids, Menus, ShellAPI;

type

TForm2 = class (TForm)

Label15: TLabel;

Label17: TLabel;

Label16: TLabel;

Label18: TLabel;

Label19: TLabel;

Label20: TLabel;

Label23: TLabel;

Edit_sat: TEdit;

Edit_s20: TEdit;

Edit_ck: TEdit;

Edit_pt: TEdit;

Edit_c1: TEdit;

Edit_c: TEdit;

Edit_usl: TEdit;

MainMenu1: TMainMenu;

j1: TMenuItem;

N1: TMenuItem;

N2: TMenuItem;

Memo1: TMemo;

SaveDialog1: TSaveDialog;

Button1: TButton;

procedure N2Click (Sender: TObject);

procedure FormCreate (Sender: TObject);

procedure N1Click (Sender: TObject);

procedure j1Click (Sender: TObject);

procedure Button1Click (Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form2: TForm2;

implementation

uses Unit1;

{$R *.DFM}

procedure TForm2. N2Click (Sender: TObject);

begin

close

end;

procedure TForm2. FormCreate (Sender: TObject);

begin

Label15.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)';

Label17.Caption:= 'Прибавка'+#13#10+ 'для компенсации'+#13#10+ 'коррозии (ck)';

Label18.Caption:= 'Пробное давление'+#13#10+ 'при гидравлических'+#13#10+ 'испытаниях (pt)';

end;

procedure TForm2. N1Click (Sender: TObject);

begin

form2.Hide;

form1.show;

form1.Edit_L.Clear;

form1.Edit_Dn.Clear;

form1.Edit_Dk.Clear;

form1.Edit_hD.Clear;

form1.Edit_P.Clear;

form1.Edit_tc.Clear;

form1.Edit_pr.Clear;

form1.Edit_tau.Clear;

form1.Edit1.Clear;

form1.Edit2.Clear;

form1.Edit3.Clear;

end;

{Процедура сохранения результатов в текствовый документ}

procedure TForm2. j1Click (Sender: TObject);

var ff: textfile; i: byte;

begin

if SaveDialog1. Execute then

begin

Assignfile (ff, SaveDialog1. Filename);

Rewrite (ff);

Writeln (ff,'|————————————————————————————————-|');

Writeln (ff,'|Диаметр | Расчетная толщина стенки | Исполнительная толщина |');

Writeln (ff,'|————————————————————————————————-|');

for i:=1 to Unit1. F do

Writeln (ff,'| ', Unit1. MasD[i]: 4:0,' | ', Unit1. masSp[i]: 5:2,' | ', Unit1. masS[i]: 2:0,' |');

Writeln (ff,'|————————————————————————————————-|');

closefile (ff)

end

else Showmessage ('Не выбран файл');

end;

{====Показ графика====}

procedure TForm2. Button1Click (Sender: TObject);

begin

shellexecute (Handle, nil,'График.jpg', nil, nil, SW_Restore);

end;

end.

Описание работы программы

Взаимодействие пользователя и программы осуществляется следующим образом.

1. На экран выводится окно для ввода исходных данных.

2. В нем необходимо ввести исходные значения входных параметров:

a. Длину обечайки (L),

b. Диаметр обечайки (D),

c. Рабочее давление (P),

d. Температуру среды в котле (tc),

e. Скорость коррозии (?),

f. Срок эксплуатации (фв),

g. Материал котла,

h. Расчетную температуру стенки котла,

i. Вид заготовки.

3. Для вычисления результата необходимо нажать кнопку «Выполнить».

4. Появляется новое окно, в котором выводятся вычисленные значения следующих параметров:

a. Допускаемые напряжения при гидравлических испытаниях ([у]и),

b. Допускаемое напряжение при t=20оС ([у]20),

c. Прибавка для компенсации коррозии (ск),

d. Пробное давление при гидравлическом испытании (pи),

e. Прибавка для компенсации коррозии и эрозии (c1),

f. Конструктивная прибавка ©,

g. Необходимое условие.

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

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

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

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

9. 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

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

3. Нил Дж. Рубенкинг. Язык программирования Delphi для «чайников».

Введение

в Borland Delphi 2006

Приложения

Таблица 1

Нормативные допускаемые напряжения у*(МПа) для сталей

Таблица 2

Значение поправочного коэффициента з в зависимости от вида заготовки

Таблица 3

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