EFFECTS OF GEOMETRIC DISCONTINUITIES ON THE STRENGTH OF A SEWAGE TANKER EXPOSED TO VARIABLE PRESSURES

Yıl 2023, Cilt: 64 Sayı: 712, 492 - 509, 29.09.2023

Emel Keser , M. Hüsnü Dirikolu , Gence Akın

Öz

There are construction discontinuities such as nozzle, float inlet, valve connection holes, man inlet etc. on a truck-mounted waste disposal tank called a vacuum system. These discontinuities cause stress concentrations and adversely affect the structural performance of the tank. Companies that produce on-board storage and control equipment and carry out these works for the dangerous goods transport sector have to verify whether the first solid model of the system, which has emerged with some geometric limitations, complies with certain standards. For this, companies related to the vacuum system use calculation tables in accordance with the standards and then apply to the tests of the manufactured system under real working conditions. If the tests fail, the prototype in hand is scrapped and the resulting design phase is too costly. Therefore, a new design strategy was developed in this research study. This strategy aims to reduce design costs and to have mechanical design capabilities by taking into account the additional welded parts, fittings and valves required to be coupled to the storage systems of the latest versions of the ADR standard, also called the text of the European Agreement on the International Carriage of Dangerous Goods by Road. In order to demonstrate the implementation of the strategy in question, a system with geometric discontinuities has been designed to meet the requirements of the relevant standard to operate in the -1 Bar vacuum and +4 Bar pressure range. Thus, the proportional effects of geometric discontinuities on the strength of the vacuum truck system have been demonstrated.

Anahtar Kelimeler

Sewage disposal, AD 2000 (arbeıtsgemeınschaft druckbehaelter), ADR (accord dangereux routier / european agreement concerning the International carriage of dangerous goods by road), stress concentration, pressure vessel

DEĞİŞKEN BASINÇLARA MARUZ KALAN BİR VİDANJÖR TANKININ GEOMETRİK SÜREKSİZLİKLERİNİN MUKAVEMETİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Öz

Vidanjör sistemi denen bir kamyon üstü atık bertaraf tankının üzerinde nozul, şamandıra girişi, vana bağlantı delikleri, adam girişi vb konstrüksiyon süreksizlikleri bulunur. Bu süreksizlikler gerilme yığılmalarına sebebiyet vererek tankın yapısal performansına menfi etkide bulunur. Araç üstü depolama ve kontrol ekipmanları üreten ve bu işleri tehlikeli madde taşıma sektörüne yönelik yapan firmalar, bazı geometrik sınırlandırmalarla ortaya çıkan sistemin ilk katı modelinin belirli standartlara uygun olup olmadığını doğrulamak durumundadır. Bunun için, vidanjör sistemiyle ilgili firmalar standartlara uygun hesaplama tabloları kullanmakta ve sonra imalatı yapılan sistemin gerçek çalışma koşullarındaki testlerine başvurmaktadır. Eğer testler başarısız olursa, elde bulunan prototip ıskartaya çıkmakta ve sonuçta takip edilen tasarım aşaması fazla maliyet çıkarmaktadır. Bu nedenle bu araştırma çalışmasında yeni bir tasarım stratejisi geliştirilmiştir. Bu strateji, tasarım maliyetlerini düşürme ve Tehlikeli Malların Karayolu ile Uluslararası Taşımacılığına İlişkin Avrupa Anlaşması metni de denilen ADR standardının son versiyonların da depolama sistemlerine akuple edilmesi istenen ilave kaynaklı parçalar, bağlantı parçaları ve valfleri de hesaba katarak mekanik tasarımı yapma kabiliyetlerine sahip olma hedefindedir. Söz konusu stratejinin uygulamasını göstermek üzere, geometrik süreksizlikler içeren ve ilgili standardın -1 Bar vakum ve +4 Bar basınç aralığında çalışma gerekliliğini sağlayan bir sistemin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Böylece geometrik süreksizliklerin vidanjör sisteminin mukavemeti üzerindeki oransal etkileri ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler

Vidanjör, AD 2000 (basınçlı kaplar çalışma grubu), ADR (tehlikeli malların karayolu ile uluslararası taşımacılığına ilişkin avrupa anlaşması), gerilme yığılması, basınçlı tank

Kaynakça

• ADR Book, Karayolunda Tehlikeli Madde, https://adrbook.com/tr/ADR: Accord Dangereux Routier / European Agreement Concerning the International Carriage of Dangerous Goods by Road / Tehlikeli Malların Karayolu ile Uluslararası Taşımacılığına İlişkin Avrupa Anlaşması. AD-2000-merkblatt-technical-rules-for-pressure-vessels, Alman Standardı
• Altınbalık, M. T., & Kabak, T. (2015). Strength and cost analysis of stainless steel uses in the multipla cehyper baric chambers. In Proceedings of the UNITECH2015 International Scientific Conference (pp. 137-143).
• Babaoğlu, F. (2008). Yüksek Basınçlı Silindirik Tankların Tasarımı. (Yüksek Lisans Tezi). Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale.
• Balcı, A. (2014). Basınçlı Kaplarda Malzeme Seçimi İçin Karar Destek Sistemi Geliştirilmesi, (Yüksek Lisans). Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
• Barthélémy, H. (2013). Hydrogen Storage – Recent improvements and industrial prospectives. Paper presented at the Fifth International Conference on Hydrogen Safety, Brussels, September Belgium
• Bozkurt, M. (2022). Towards a unified design-by-analysis solution to pressure vessel nozzle-shell junction sunder combined loading, Ph.D. Thesis, University of Strathclyde. doi: https://doi.org/10.48730/f85m-ee53
• Bozkurt, M., Nash, D., &Uzzaman, A. (2019). Investigation of the stresses and interaction effects of nozzle-cylinderinter sections when subject to multiple external loads. In Pressure Vessels and Piping Conference (Vol. 58943, p. V003T03A028). American Society of Mechanical Engineers. doi:https://doi.org/10.1115/PVP2019-93306
• Bozkurt, M., Nash, D., & Uzzaman, A. (2020). Effect of the internal pressure and external loads on nozzles in cylindrical vessel. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 938, No. 1, p. 012007). IOP Publishing. doi:https://doi.org/10.1088/1757-899X/938/1/012007
• Bozkurt, M., Nash, D., and Uzzaman, A. (2021). Calculation of outer crack stress intensity factors for nozzle junctions in cylindrical pressure vessels using FCPAS. In Pressure Vessels and Piping Conference (Vol. 85321, p. 1-10). American Society of Mechanical Engineers. doi:https://doi.org/10.1115/PVP2021-64385
• Geren, N., Tunç, T. (1999). Basınçlı kap tasarım kodları ve çatlak analizi. Mühendis ve Makina, Cilt :40 Sayı : 479, 15-22, 1999
• Mestan, F. (2010). Basınçlı Kapların Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Hava Harp Okulu Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü
• Moss, D. R. (2004). Pressure Vessel Design Manual (Third Edition). Burlington: Gulf Professional Publishing
• PreissveJ, Zeman (2004). ComparativeStudy EN 13445/ASME Section VIII Div. 1 and 2, ASME PVP Conference, San Diego.
• Sancaklı, İ. ve Azeloğlu, C.O. (2017) Basınçlı kapların asme section vııı division 2 ve en 13445 kodlarına göre tasarımı ve karşılaştırılması. International Conference on Advanced Engineering Technologies, 21-23 Eylül 2017, Bayburt. SOLIDWORKS Simulation Premium: Description of Modules, . (2020). Erişim adresi: https://www.solidworks.com/tr/media/solidworks-simulation-premium-description-modules
• Tetik, O. (2011). Basınçlı Kapların Kontrol Metotları. ÇSGB İş Teftiş Kurul. Başkanlığı İş Müfettişi Yardımcılığı Etüdü. İzmir.
• TSE Standardı (1979), TS 3362, Ankara
• TS EN 10028-7:2016 Çelik yassı mamuller-Basınç amaçlı-Bölüm 7: Paslanmaz çelikler