تصميم وعاء الضغط: 17 حقيقة يجب أن تعرفها

الضغوط الأولية والثانوية في أوعية الضغط | تحليل إجهاد أوعية الضغط | إجراءات تصميم وعاء الضغط:


الخطوة الأولى في تصميم السفينة هي الغرض من التطبيق والمواصفات التي تعمل على خصائص الحاوية. تعتبر بيئة وطبيعة السائل والغازات من العوامل المهمة الأخرى.
تتضمن المعلمات في التصميم:

  • درجة الحرارة والضغط (أقصى درجات الأمان).
  • عامل الأمان.
  • القدرة على احتواء الحجم.
  • بدل التآكل
  • درجة حرارة التصميم.


وعاء كروي:


[اللاتكس] M = \ frac {3} {2} PV \ frac {\ rho} {\ sigma} [/ اللاتكس]
أين،
M = الكتلة ، (كجم)
P = فرق الضغط (مقياس الضغط) ، (Pa)
V = الحجم ،
[اللاتكس] \ rho [/ اللاتكس] = كثافة مادة الوعاء ، (كجم / م 3)
[اللاتكس] \ سيجما [/ اللاتكس] = أقصى ضغط عمل يمكن أن تتحمله المادة. (باسكال)

وعاء أسطواني بنهايات نصف كروية:


[اللاتكس] M = 2 \ pi R ^ {2} (R + W) P \ frac {\ rho} {\ sigma} [/ اللاتكس]
أين،
R = نصف القطر
W = عرض الاسطوانة الوسطى
العرض الكلي = (W + 2R)
الإجهاد في أوعية الضغط رقيقة الجدران:
[اللاتكس] \ sigma _ {\ Theta} = \ sigma long = \ frac {Pr} {2t} [/ latex]
الإجهاد في المحور الطولي

p هو مقياس الضغط الداخلي ،
r هو نصف القطر الداخلي للكرة ،
يُشار إلى سمك جدار الكرة بالرمز t.

معادلات أوعية الضغط للتوتر | معادلات وعاء الضغط | صيغة وعاء الضغط | وعاء ضغط الضغط الطولي:

[اللاتكس] \ sigma _ {\ Theta} = \ frac {Pr} {t} [/ اللاتكس]
[اللاتكس] \ sigma long = \ frac {Pr} {2t} [/ اللاتكس]
سيجما = الإجهاد في الاتجاه الطولي ، ع هو مقياس الضغط الداخلي ، وسيغما = الإجهاد في الاتجاه الطولي
r هو نصف القطر الداخلي للكرة ،
يُشار إلى سمك جدار الكرة بالرمز t.

تصميم وعاء الضغط
تصميم وعاء الضغط
الصورة الائتمان: كدانغخزان ضغط أسطواني سوس مانعCC BY-SA 3.0

تصميم ميكانيكي لأوعية الضغط | تصميم وعاء الضغط | حسابات وعاء الضغط | كيفية تصميم وعاء الضغط | أبعاد وعاء الضغط

إنشاء الخطوط العريضة للتصميم:
تصميم وإنشاء متطلبات السفينة باستخدام الأبعاد.
قم بتضمين أبعاد مثل الشكل والقطر والطول والضغط ودرجة الحرارة ومواد البناء.
اكتشف القوة الميكانيكية:
اكتشف الحسابات الميكانيكية باستخدام البرنامج.
يعطي البرنامج رسومات ثنائية أو ثلاثية الأبعاد:
رسم تصميم وعاء الضغط:

معايير التصميم:
الغرض من تطبيق السفينة.
ضغط التشغيل ودرجة الحرارة
مواد التصنيع
نوع رأس السفينة
الاتجاه: أفقي أو عمودي
الأبعاد
الفتحات والوصلات
متطلبات التدفئة والتبريد
الانتهاء من السطح
عوامل خارجية
يتم ضبط ضغوط التصميم باستخدام عوامل الأمان المطبقة على خصائص المواد ، بما في ذلك:
قوة العائد (درجة حرارة التصميم)
قوة الشد القصوى (درجة حرارة الغرفة)
قوة الزحف (درجة حرارة التصميم)

تصميم حشية لأوعية الضغط:

تم تصميم الحشية بحيث تكون الفلنجات قادرة على إنشاء كمية محددة من الحمل الضاغط على سطح الوعاء. خلقت ختمًا بدون ضغط. يجب ربط الحشية بأسطح الفلنجات وضغطها لتقليل الفراغات والفراغات الداخلية.


تصميم وعاء ضغط غير دائري:

نظرًا لهندسة الشكل الأسطواني ، فإن معظم أوعية الضغط وحواف الأنابيب لها مقطع عرضي دائري. ومع ذلك ، هناك بعض أوعية الضغط أو مجاري الضغط التي تتطلب شكل مستطيل أو غير دائري آخر ، سواء لأسباب تتعلق بالفضاء أو العملية.


تصميم وعاء ضغط الماء:

اختبار الهيدروستاتيكي
تصميم وعاء ضغط الماء
الصورة الائتمان: بيتر ساوثووداختبار الهيدروستاتيكيCC BY-SA 4.0


الاختبار الهيدروستاتيكي يستخدم الماء للاختبار.
إنها طريقة تشمل أنظمة خطوط الأنابيب ، واسطوانات الغاز ، والغلايات ، وأوعية الضغط. يتم اختبار هذه المكونات للتحقق من القوة وأي نوع من التسرب من النظام.
الاختبارات المائية مطلوبة تمامًا لإصلاح واستبدال المعدات التي ستعمل في ظل الظروف المرغوبة.
الاختبار الهيدروستاتيكي هو نوع اختبار الضغط الذي يمكن أن يعمل باستخدام الماء وتعبئة الماء في المكونات التي تزيل الهواء الموجود داخل النظام. وهو يضغط النظام بما يصل إلى 1.5 مرة من ضغط التصميم.

كيفية حساب رأس ثابت في وعاء الضغط:


تصميم غطاء نهاية وعاء الضغط (الرؤوس):
يشمل الضغط التصميمي للسفينة ما يلي:
رأس ثابت = الضغط الناتج عن وزن السائل
العمل على الضغط الداخلي.
ارتفاع السائل يؤدي إلى ارتفاع الضغط.
ضغط المائع الساكن مستقل عن شكل السائل أو كتلته الكلية أو مساحة السطح.
الضغط = الوزن / المساحة = ملجم / أ

تصميم تنورة وعاء الضغط:


بشكل عام يتم توفير دعم التنورة للأعمدة الطويلة.
يتم دعم الاتجاه الرأسي للحاوية بواسطة دعامة التنورة في أوعية الضغط. تتمثل فائدة استخدام دعامات التنورة في أنها تقلل من مقدار الضغط على الدعامات.
التنورة عبارة عن عمود صدفي أسطواني يبلغ قطره أو يزيد عن القطر الخارجي للسفينة.
التنورة ملحومة في قاع الوعاء وتجلس فوق لوحة التحميل.
توجد لوحة التحميل أعلى نظام الأساس الخرساني.

تصميم دعم تنورة وعاء الضغط:

  1. الوزن الساكن للسفينة.
  2. الوزن التشغيلي للسفينة.
  3. الأحمال الجانبية
  4. حمل الرياح
  5. الحمل الزلزالي

التنانير هي الدعائم المستخدمة في أوعية الضغط الرأسي. لا يأخذون حمولة من ضغط السائل داخل الحاوية.
يتم أخذ وزن الوعاء والسوائل بالداخل والأحمال البيئية بالكامل في الاعتبار عند تصميم دعامة التنورة.
تعطي التنانير تصميمًا أقل تكلفة لدعم أوعية الضغط الأطول.
W + Fw + Ew = إجمالي الحمل.

تصميم وعاء الضغط المغلف:

الوعاء المغلف عبارة عن حاوية مصممة للتحكم في درجة حرارة محتوياتها عن طريق تطويق الوعاء بغطاء تبريد أو تسخين يتم من خلاله تدوير سائل تبريد أو تسخين.
السترة عبارة عن تجويف خارجي يوفر ثباتًا التبادل الحراري بين السائل المتحرك داخلها وجدران الوعاء.
تعتبر أوعية الضغط المركبة التي لا تحتوي على بطانة (CPV) ، والمعروفة أيضًا باسم خزانات النوع 5 (النوع الخامس) في بعض القطاعات ، أكثر أوعية الضغط المركبة كفاءة (ضغط الانفجار × الحجم / الوزن).

تصميم وعاء ضغط الفراغ:

يستخدم تصميم وعاء الضغط الفراغي ضغطًا تصميميًا يتوافق مع الفراغ الكامل للحاوية بأن الضغط الداخلي عبارة عن فراغ وأن الضغط الخارجي يصبح 100 كيلو باسكال وهو ضغط جوي.


حسابات إجهاد وعاء الضغط:

يتم تحديد عمر المواد المرهقة أولاً. يتم تحديد إجهاد المادة عن طريق اختبار العديد من العينات للتحقق من فشل المادة.
عند كل مستوى ضغط ، يجب أن يكون عدد الدورات قابلاً للحساب. عينات الاختبار عبارة عن قضبان مستديرة مصقولة للغاية وهي قريبة من المطابقة التي يمكن أن يصنعها التصنيع. يتم تدوير شريط الاختبار مع تحميل مطبق بحيث تكون الألياف الموجودة على سطح القضيب في حالة توتر ثم يتم الضغط عليها أثناء دوران الشريط ، مما يؤدي إلى انعكاس الضغط الكامل كما هو موضح.

هناك العديد من دورات الإجهاد ، ولكل منها حجم إجهاد مختلف وعدد الدورات. يتزايد الضرر الناتج عن الإجهاد الناتج عن كل دورة إجهاد ، لذا يجب حساب التأثير الإجمالي لجميع دورات الإجهاد. حكم عامل المنجم:

أشكال وعاء الضغط:


على الرغم من أن أوعية الضغط يمكن أن تكون بأي شكل ، إلا أن الغالبية تتكون من أجزاء من المجالات والأسطوانات والأقماع.
التصميم الشائع هو أسطوانة ذات أغطية طرفية تسمى الرؤوس. أكثر أشكال الرأس شيوعًا هي نصف كروية أو مقعرة.

تصميم وعاء الضغط العمودي الداعم:


لديهم توزيع أفضل للضغط ، مما يجعلهم أكثر أمانًا.
يستخدمون طاقة أقل لأن الجاذبية تسمح لمحتوياتهم بالتدفق بسهولة وبدون عناء.
تتطلب مساحة أرضية أقل لسكنها.

طريقة تعويض المنطقة في وعاء الضغط:


تقوية الفوهة هي طريقة تعويض المنطقة.
تُستخدم هذه الطريقة عندما يكون هناك فتحة في الجزء المقطوع من وعاء الضغط.

يتم إزالة منطقة من القذيفة والرأس. يجب أن تكون المنطقة التي تم إزالتها مساوية للمساحة المضافة ويجب تعزيزها بمقدار مساوٍ من المنطقة بالقرب من الفتحة.


تحليل وعاء الضغط المركب:


الهدف من تحليل نظام وعاء الضغط المركب هو زيادة سعة تخزين النظام إلى المستوى المحدد. ومن ثم ، باستخدام الوعاء الفولاذي ، يجب إجراء تحليل تفصيلي لتصميم الوعاء وفقًا للضغوط المحورية المتعددة تلك الناتجة عن نظام تصميم الخزان في منطقة الانتقال للأسطوانة والرأس.

الحد الأدنى لسمك جدار وعاء الضغط:


1/16 بوصة هو الحد الأدنى لسمك الجدار المستخدم لأوعية الضغط.
صيغة حجم وعاء الضغط:

أين،
V = الحجم ،
r = نصف قطر السطح الداخلي
أ = مساحة السفينة
أنا = لحظة من الجمود.

الضغوط الرئيسية لأوعية الضغط:


هناك اثنان الضغوط الرئيسية في وعاء الضغط.
طارة الإجهاد
إجهاد طولي
هذا يدل على أن الضغط على طول سطح الوعاء يجب أن يكون ناتجًا عن موازنة الضغط الداخلي.

أسئلة وأجوبة / ملاحظات قصيرة:


ما هو الغرض من وعاء الضغط:


يتم الاحتفاظ بالغازات والسوائل عند ضغوط عالية داخل أوعية الضغط.
تستخدم أوعية الضغط في الغلايات والخزانات والأسطوانات الهوائية عالية الضغط والاستخدامات الصناعية ، من بين أشياء أخرى.


كيف تعمل أوعية الضغط:


يعمل تحت ضغط أعلى أو ضغوط متزايدة. يصل إلى الضغط الذي يجعل وظيفة التطبيق تعمل بحيث تحتفظ بالغازات أو السوائل في صهاريج التخزين.
يوفر الضغط من خلال الصمامات أو من خلال نقل الحرارة.


ما هي أنواع أوعية الضغط:

تعتمد أنواع أوعية الضغط على تصميم الأوعية لوظيفة التطبيقات في الصناعات. يمكن تقسيم أوعية الضغط بشكل أساسي إلى أنواع وفقًا للغرض منها للتطبيقات. وفقًا للعوامل المذكورة أعلاه ، تحتوي أوعية الضغط بشكل أساسي على ثلاثة أنواع:


سفن التخزين:

هذه الخزانات مفيدة بشكل أساسي للتطبيقات الصناعية. تستخدم هذه عادة بطريقة أفقية أو رأسية. يخزن السوائل والغازات مثل النفط والكلور والغازات الطبيعية. يمكن أن تكون متاحة في أي نطاقات حجم. وهي متوفرة بأشكال متغيرة مثل الأسطوانية أو الكروية لأسلوبها الرأسي أو الأفقي. المواد المستخدمة في تصنيع نوع المنتج هي الكربون الصلب مع مراعاة البيئة الخارجية.
تحتاج هذه الأوعية إلى بناء دقيق لأن المواد الداخلية يمكن أن تكون سيئة بدون صيانة مناسبة.
سفن المعالجة:

تم تصميم سفن العمليات وفقًا لمتطلبات التطبيق أثناء البناء للوصول إلى المواصفات المطلوبة. يمكن إجراء عمليات مختلفة في أوعية الضغط.
يمكن استخدام أوعية الضغط مع منتجات أخرى حسب التطبيق. لذلك يمكن أن تكون مواد التصنيع المطلوبة لمكونات الأوعية هذه من مادة فريدة أو مواد مختلفة متعددة.
تتطلب هذه الضغوط اتباع العوامل المهمة:
التصميم المناسب
الاختيار المناسب للمواد اعتمادًا على الخصائص التي تصل إلى متطلبات التطبيقات.
بناء دقيق وسليم حسب المواصفات.


ما هو الفرق بين الأوتوكلاف ووعاء الضغط:


الأوتوكلاف هو نوع من أوعية الضغط.
الفرق الرئيسي بين الاثنين هو أن الأوتوكلاف هي نوع من أوعية الضغط التي تستخدم ضغطًا مرتفعًا ودرجات حرارة عالية ، يجب أن يكون الجسم قادرًا على تحمل درجات الحرارة والضغط المرتفعين.

يعد تصميم أوعية الضغط موضوعًا واسعًا ، وسنواصل نشر مقال حول ضغط الأوعية. لمزيد من المقالات ، انقر هنا.

انتقل إلى الأعلى