Design tlakové nádoby: 17 faktů, které byste měli vědět

Primární a sekundární napětí v tlakových nádobách Analýza namáhání tlakových nádob Postup konstrukce tlakové nádoby:


Prvním krokem při navrhování nádoby je účel aplikace a specifikace, které fungují na vlastnostech nádoby. Prostředí a povaha kapaliny a plynů jsou dalšími důležitými faktory.
Parametry zahrnují při navrhování:

  • Teplota a tlak (maximální bezpečnost).
  • Faktor bezpečnosti.
  • Kapacita pro uložení svazku.
  • Příspěvek na korozi
  • Návrhová teplota.


Sférická nádoba:


M=\\frac{3}{2}PV\\frac{\\rho }{\\sigma }
kde,
M = hmotnost, (kg)
P = tlakový rozdíl (přetlak), (Pa)
V = objem,
\\rho = Hustota materiálu nádoby (kg / m3)
\\sigma = Maximální pracovní napětí, které může materiál tolerovat. (Pa)

Válcová nádoba s polokulovými konci:


M=2\\pi R^{2}(R+W)P\\frac{\\rho }{\\sigma }
kde,
R = poloměr
W = střední šířka válce
celková šířka = (W + 2R)
Napětí v tenkostěnných tlakových nádobách:
\\sigma _{\\Theta }=\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
napětí v podélné ose

p je vnitřní přetlak,
r je vnitřní poloměr koule,
Tloušťka stěny koule je označena t.

Rovnice tlakové nádoby pro napětí | Rovnice tlakových nádob | Vzorec tlakové nádoby podélná tlaková tlaková nádoba:

\\sigma _{\\Theta }=\\frac{Pr}{t}
\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
sigma = napětí v podélném směru, p je vnitřní přetlak a sigma = napětí v podélném směru
r je vnitřní poloměr koule,
Tloušťka stěny koule je označena t.

konstrukce tlakové nádoby
konstrukce tlakové nádoby
Kredit: CdangNádrž cylindrique sous pression contrainteCC BY-SA 3.0

Mechanická konstrukce tlakové nádoby Konstrukce tlakové nádoby | výpočty tlakových nádob jak navrhnout tlakovou nádobu | rozměry tlakové nádoby

vytvořit obrys designu:
Navrhněte a vytvořte požadavky na nádobu pomocí rozměrů.
Zahrňte rozměry, jako je tvar, průměr, délka, tlak, teplota a konstrukční materiál.
Zjistěte mechanickou pevnost:
Zjistěte mechanické výpočty pomocí softwaru.
Software poskytuje 2D i 3D výkresy:
konstrukční výkres tlakové nádoby:

Normy designu:
Účel použití plavidla.
Provozní tlak a teplota
Materiály pro výrobu
Typ hlavy plavidla
Orientace: Horizontální nebo vertikální
Rozměry
Otvory a připojení
Požadavky na vytápění a chlazení
povrchová úprava
Vnější faktory
Návrhová napětí se upravují pomocí bezpečnostních faktorů použitých na vlastnosti materiálu, včetně:
Mez kluzu (návrhová teplota)
Maximální pevnost v tahu (pokojová teplota)
Pevnost v tečení (návrhová teplota)

Konstrukce těsnění pro tlakovou nádobu:

Těsnění je navrženo takovým způsobem, že příruby by měly být schopné vytvářet specifické množství tlakového zatížení na povrchu nádoby. Vytvořilo těsnění bez tlaku. Těsnění by mělo být připojeno k povrchům přírub a mělo by být stlačeno, aby se zmenšily vnitřní dutiny a mezery.


Návrh nekruhové tlakové nádoby:

Kvůli geometrii válcového tvaru má většina přírub tlakové nádoby a potrubí kruhový průřez. Existují však některé tlakové nádoby nebo tlaková potrubí, kde je vyžadován obdélníkový nebo jiný nekruhový tvar, ať už z prostorových nebo procesních důvodů.


Konstrukce tlakové nádoby na vodu:

hydrostatický test
Konstrukce tlakové nádoby na vodu
Kredit: Peter SouthwoodHydrostatická zkouškaCC BY-SA 4.0


Hydrostatické zkoušky pro zkoušku používá vodu.
Jedná se o metodu, která zahrnuje potrubní systémy, plynové láhve, kotle a tlakovou nádobu. Tyto součásti jsou testovány za účelem kontroly pevnosti a jakéhokoli druhu úniku ze systému.
Hydro testy jsou zcela nutné pro opravy a výměny zařízení, která budou fungovat za požadovaných podmínek.
Hydrostatická zkouška je typ tlakové zkoušky, která může fungovat pomocí vody a plnění vody v součástech, které odstraňují vzduch obsažený v systému. a natlakuje systém až 1.5násobkem konstrukčního tlaku.

Jak vypočítat statickou hlavu v tlakové nádobě:


Provedení koncového uzávěru tlakové nádoby (hlavy):
Návrhový tlak nádoby zahrnuje:
Statická hlava = Tlak vyplývající z hmotnosti kapaliny
Působí na vnitřní tlak.
Vyšší výška kapaliny má za následek vyšší tlak.
Statický tlak kapaliny je nezávislý na formě kapaliny, její celkové hmotnosti nebo povrchu.
tlak = hmotnost / plocha = mg / A

Design sukně tlakové nádoby:


Vysokým sloupům je obecně poskytována podpora sukně.
Vertikální orientace kontejneru je podporována oporou lemu v tlakových nádobách. Výhodou použití podpěrek sukně je to, že snižuje míru namáhání podpěr.
Sukně je válcový skořepinový sloup s průměrem rovným nebo větším než je vnější průměr plavidla.
Sukně je přivařena ke dnu plavidla a sedí přes nosnou desku.
Nosná deska je umístěna na horní straně betonového základového systému.

Návrh podpory sukně tlakové nádoby:

  1. Mrtvá hmotnost plavidla.
  2. Provozní hmotnost plavidla.
  3. Boční zatížení
  4. Zatížení větrem
  5. Seismické zatížení

Sukně jsou podpěry, které se používají ve svislých tlakových nádobách. Nezatěžují tlak kapaliny uvnitř nádoby.
Při navrhování podpěry sukně se bere v úvahu hmotnost nádoby a tekutiny uvnitř a zatížení životního prostředí.
Sukně dává levnější design pro podporu vyšších tlakových nádob.
W + Fw + Ew = celkové zatížení.

Konstrukce tlakové nádoby s pláštěm:

Opláštěná nádoba je nádoba určená k řízení teploty jejího obsahu obklopením nádoby chladicím nebo ohřívacím „pláštěm“, kterým cirkuluje chladicí nebo ohřívací tekutina.
Bunda je vnější dutina, která zajišťuje konzistentní výměna tepla mezi tekutinou pohybující se uvnitř a stěnami nádoby.
Kompozitní tlakové nádoby bez vložky (CPV), v některých odvětvích také známé jako nádrže typu 5 (typ V), jsou nejúčinnějšími kompozitními tlakovými nádobami (tlak při roztržení x objem / hmotnost).

Konstrukce vakuové tlakové nádoby:

konstrukce vakuové tlakové nádoby používá návrhový tlak, který je v souladu s plným vakuem stavu nádoby, že vnitřní tlak je vakuum a vnější tlak se stává 100 kPa, což je atmosférický tlak.


Výpočty únavy tlakové nádoby:

Nejprve se určí únavová životnost materiálu. Únava materiálu se určuje testováním mnoha vzorků za účelem kontroly selhání materiálu.
Na každé úrovni stresu by měl být možné vypočítat počet cyklů. Zkušební vzorky jsou vysoce leštěné kulaté tyče, které jsou téměř identické, jak je výroba může vyrobit. Zkušební tyč se otáčí s aplikovaným zatížením, takže vlákno na povrchu tyče je v tahu a poté v tlaku, když se tyč otáčí, což vede k úplnému obrácení napětí, jak je znázorněno.

Existuje několik stresových cyklů, každý s jinou velikostí stresu a počtem cyklů. Únavové poškození z každého zátěžového cyklu se sčítá, takže je třeba vypočítat celkový účinek všech zátěžových cyklů. Pravidlo Miner:

Tvary tlakových nádob:


Ačkoli tlakové nádoby mohou mít potenciálně jakoukoli formu, většina je tvořena částmi koulí, válců a kuželů.
Populární design je válec s koncovkami nazývanými hlavy. Nejběžnější formy hlavy jsou polokulové nebo miskovité.

Návrh podpory svislé tlakové nádoby:


Mají lepší rozložení tlaku, díky čemuž jsou bezpečnější.
Používají méně energie, protože gravitace umožňuje jejich obsahu plynout snadno a bez námahy.
Pro své osídlení vyžadují méně pozemního prostoru.

Metoda kompenzace plochy v tlakové nádobě:


Výztuž trysky je metoda kompenzace plochy.
Tato metoda se používá, když je v řezu tlakové nádoby otvor.

Z pláště a hlavy je odstraněna oblast. Odebraná oblast by se měla rovnat přidané oblasti a měla by se zesílit o stejné množství oblasti poblíž otvoru.


kompozitní analýza tlakové nádoby:


Cílem analýzy systému kompozitních tlakových nádob je, že by měl zvýšit skladovací kapacitu systému na konkrétní úroveň. Proto by měla být pomocí ocelové nádoby provedena podrobná analýza konstrukce nádoby podle víceosých napětí, která jsou výsledkem systému návrhu nádrže v přechodové oblasti válce a hlavy.

Minimální tloušťka stěny tlakové nádoby:


Minimální tloušťka stěny použitá pro tlakové nádoby je 1/16 palce.
vzorec objemu tlakové nádoby:

kde,
V = objem,
r = poloměr vnitřního povrchu
a = plocha plavidla
I = moment setrvačnosti.

Hlavní namáhání tlakové nádoby:


Existují dva hlavní napětí v tlakové nádobě.
Hoop stres
podélné napětí
To ukazuje, že napětí podél povrchu nádoby by mělo mít výsledek, který vyvažuje vnitřní tlak.

FAQ / krátké poznámky:


Jaký je účel tlakové nádoby:


Plyny a kapaliny jsou v tlakových nádobách udržovány pod vysokým tlakem.
Tlakové nádoby se používají mimo jiné v kotlích, zásobnících, vysoce tlakových pneumatických válcích a v průmyslovém použití.


Jak fungují tlakové nádoby:


Funguje při vyšším tlaku nebo při zvýšení tlaku. Dosahuje tlaku, díky kterému funguje aplikační funkce tak, že zadržuje plyny nebo kapaliny v zásobnících.
Poskytuje tlak přes ventily nebo přes přenos tepla.


Jaké jsou typy tlakových nádob:

Typy tlakových nádob závisí na konstrukci nádob pro funkčnost aplikací v průmyslových odvětvích. Hlavně tlakové nádoby lze rozdělit do typů podle účelu použití. Podle výše uvedených faktorů mají hlavně tlakové nádoby tři typy:


Skladovací nádoby:

Tyto nádrže jsou užitečné zejména pro průmyslové aplikace. Obvykle se používají vodorovně nebo svisle. Skladuje kapaliny a plyny, jako je olej, chlor a přírodní plyny. Může být k dispozici v jakémkoli rozsahu velikostí. Je k dispozici v různých tvarech, jako jsou válcové nebo sférické, pro svislé nebo vodorovné chování. Materiálem používaným k výrobě typu výrobku je uhlíková ocel s ohledem na vnější prostředí.
Takové nádoby vyžadují pečlivou konstrukci, protože vnitřní látky mohou být špatné bez řádné údržby.
Procesní nádoby:

Procesní nádoby jsou navrženy podle požadavků aplikace při konstrukci tak, aby splňovaly požadované specifikace. V tlakových nádobách lze provádět různé procesy.
V závislosti na aplikaci mohou být tlakové nádoby použity ve spojení s jinými výrobky. Takže výrobní materiál požadovaný pro takové součásti nádoby může být z jedinečného materiálu nebo z více různých materiálů.
Tyto tlaky vyžadují následující důležité faktory:
Správné navrhování
Správný výběr materiálu v závislosti na vlastnostech, které splňují požadavky aplikace.
Pečlivá a správná konstrukce podle specifikace.


Jaký je rozdíl mezi autoklávem a tlakovou nádobou:


Autokláv je typ tlakové nádoby.
Hlavní rozdíl mezi oběma spočívá v tom, že autoklávy jsou typem tlakových nádob, které používají vysoký tlak a vysoké teploty, tělo by mělo být schopné takové vysoké teploty a tlaky udržet.

Návrh tlakové nádoby je rozsáhlé téma, o kterém budeme pokračovat v publikování článku Tlaková nádoba. Pro více článků klikněte zde.