Projekt zbiornika ciśnieniowego: 17 faktów, które powinieneś wiedzieć

by

Naprężenia pierwotne i wtórne w zbiornikach ciśnieniowych | Analiza naprężeń w zbiorniku ciśnieniowym | Procedura projektowania zbiornika ciśnieniowego:


Pierwszym krokiem w projektowaniu pojemnika jest cel zastosowania i specyfikacje, które odpowiadają charakterystyce pojemnika. Innymi ważnymi czynnikami są środowisko i natura cieczy i gazów.
Parametry dotyczą projektowania:

  • Temperatura i ciśnienie (maksymalne bezpieczeństwo).
  • Współczynnik bezpieczeństwa.
  • Zdolność do przechowywania objętości.
  • Dodatek na korozję
  • Temperatura projektowa.


Naczynie kuliste:


M=\\frac{3}{2}PV\\frac{\\rho }{\\sigma }
gdzie,
M = masa, (kg)
P = różnica ciśnień (ciśnienie względne), (Pa)
V = objętość,
\\rho = Gęstość materiału zbiornika (kg/m3)
\\sigma = Maksymalne naprężenie robocze, jakie materiał może wytrzymać. (Rocznie)

Cylindryczne naczynie z półkulistymi końcami:


M=2\\pi R^{2}(R+W)P\\frac{\\rho }{\\sigma }
gdzie,
R=promień
W=szerokość środkowego cylindra
szerokość całkowita=(W+2R)
Naprężenia w cienkościennych naczyniach ciśnieniowych:
\\sigma _{\\Theta }=\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
naprężenie w osi podłużnej

p to wewnętrzne nadciśnienie,
r jest promieniem wewnętrznym kuli,
Grubość ścianki kuli oznaczono przez t.

Równania zbiorników ciśnieniowych dla naprężeń | Równania zbiorników ciśnieniowych | Wzór na zbiornik ciśnieniowy | zbiornik ciśnieniowy naprężeń wzdłużnych:

\\sigma _{\\Theta }=\\frac{Pr}{t}
\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
sigma = naprężenie w kierunku wzdłużnym, p to wewnętrzne nadciśnienie, a sigma = naprężenie w kierunku wzdłużnym
r jest promieniem wewnętrznym kuli,
Grubość ścianki kuli oznaczono przez t.

konstrukcja zbiornika ciśnieniowego
konstrukcja zbiornika ciśnieniowego
Kredyt obrazu: CDang, Zbiornik cylindryczny sous sous pression contrainte, CC BY-SA 3.0

Konstrukcja mechaniczna zbiornika ciśnieniowego | Projekt zbiornika ciśnieniowego | obliczenia zbiorników ciśnieniowych | jak zaprojektować zbiornik ciśnieniowy | wymiary zbiornika ciśnieniowego

stwórz zarys projektu:
Zaprojektuj i stwórz wymagania dotyczące naczynia, korzystając z wymiarów.
Uwzględnij wymiary, takie jak kształt, średnica, długość, ciśnienie, temperatura i materiał konstrukcyjny.
Sprawdź wytrzymałość mechaniczną:
Sprawdź obliczenia mechaniczne za pomocą oprogramowania.
Oprogramowanie daje zarówno rysunki 2D, jak i 3D:
rysunek projektu zbiornika ciśnieniowego:

Standardy projektowe:
Cel zastosowania statku.
Ciśnienie robocze i temperatura
Materiały do ​​produkcji fabric
Typ głowicy statku
Orientacja: pozioma lub pionowa
Wymiary
Otwory i połączenia
Wymagania dotyczące ogrzewania i chłodzenia
Wykończenie powierzchni
Czynniki zewnętrzne
Naprężenia projektowe są dostosowywane przy użyciu współczynników bezpieczeństwa zastosowanych do właściwości materiału, w tym:
Granica plastyczności (temperatura projektowa)
Maksymalna wytrzymałość na rozciąganie (temperatura pokojowa)
Wytrzymałość na pełzanie (temperatura projektowa)

Konstrukcja uszczelki zbiornika ciśnieniowego:

Uszczelka jest zaprojektowana w taki sposób, aby kołnierze były w stanie wytworzyć określone obciążenie ściskające na powierzchni naczynia. Stworzyło uszczelnienie bez nacisku. Uszczelka powinna być przymocowana do powierzchni kołnierza i ściśnięta, aby zmniejszyć wewnętrzne puste przestrzenie i przestrzenie.


Projekt niekołowego zbiornika ciśnieniowego:

Ze względu na geometrię kształtu cylindrycznego większość kołnierzy zbiorników ciśnieniowych i rur ma okrągły przekrój. Istnieją jednak pewne zbiorniki ciśnieniowe lub kanały ciśnieniowe, w których wymagany jest prostokątny lub inny nieokrągły kształt, czy to ze względów przestrzennych, czy procesowych.


Konstrukcja zbiornika ciśnieniowego wody:

próba hydrostatyczna
Konstrukcja zbiornika ciśnieniowego wody
Kredyt obrazu: Piotra Southwooda, Test hydrostatyczny, CC BY-SA 4.0


Testy hydrostatyczne używa wody do testu.
Jest to metoda obejmująca systemy rurociągów, butle gazowe, kotły i zbiornik ciśnieniowy. Te elementy są testowane w celu sprawdzenia wytrzymałości i wszelkiego rodzaju wycieków z systemu.
Testy hydrostatyczne są dość wymagane do naprawy i wymiany sprzętu, który będzie działał w pożądanych warunkach.
Test hydrostatyczny to rodzaj testu ciśnieniowego, który może działać przy użyciu wody i wody do napełniania elementów, która usuwa powietrze zawarte w systemie. i zwiększa ciśnienie w systemie nawet do 1.5-krotności ciśnienia projektowego.

Jak obliczyć wysokość statyczną w zbiorniku ciśnieniowym:


Konstrukcja zaślepki zbiornika ciśnieniowego (głowice):
Ciśnienie projektowe zbiornika obejmuje:
Statyczna wysokość podnoszenia = ciśnienie wynikające z masy cieczy
Działając na ciśnienie wewnętrzne.
Większa wysokość cieczy skutkuje wyższym ciśnieniem.
Ciśnienie statyczne płynu jest niezależne od formy, masy całkowitej lub pola powierzchni płynu.
ciśnienie= waga/powierzchnia=mg/A

Konstrukcja płaszcza zbiornika ciśnieniowego:


Ogólnie rzecz biorąc, wysokie kolumny zapewniają wsparcie spódnicy.
Pionowa orientacja pojemnika jest podtrzymywana przez wspornik osłony w zbiornikach ciśnieniowych. Zaletą stosowania podpórek do spódnic jest to, że zmniejszają naprężenia w podpórkach.
Spódnica to cylindryczna kolumna z powłoką o średnicy równej lub większej niż zewnętrzna średnica naczynia.
Spódnica jest przyspawana do dna naczynia i osadzona na płycie nośnej.
Płyta nośna znajduje się na górze systemu fundamentów betonowych.

Konstrukcja wspornika płaszcza zbiornika ciśnieniowego:

  1. Ciężar własny statku.
  2. Masa eksploatacyjna statku.
  3. Obciążenia boczne
  4. obciążenie wiatrem
  5. Obciążenie sejsmiczne

Spódnice to podpory stosowane w pionowych naczyniach ciśnieniowych. Nie przejmują obciążenia od ciśnienia płynu wewnątrz pojemnika.
Przy projektowaniu wspornika osłony brane są pod uwagę ciężar naczynia i płynu w środku oraz obciążenia środowiskowe.
Spódnice dają tańszą konstrukcję do podtrzymywania wyższych zbiorników ciśnieniowych.
W+Fw+Ew= Całkowite obciążenie.

Konstrukcja zbiornika ciśnieniowego z płaszczem:

Naczynie z płaszczem jest pojemnikiem przeznaczonym do kontrolowania temperatury jego zawartości poprzez otoczenie naczynia „płaszczem” chłodzącym lub grzewczym, przez który przepływa płyn chłodzący lub grzewczy.
Kurtka to zewnętrzna wnęka, która zapewnia spójny wymiana ciepła między płynem poruszającym się w nim a ścianami naczynia.
Kompozytowe zbiorniki ciśnieniowe bez wkładek (CPV), znane również jako zbiorniki typu 5 (typ V) w niektórych sektorach, są najbardziej wydajnymi kompozytowymi zbiornikami ciśnieniowymi (ciśnienie rozrywające x objętość/waga).

Konstrukcja zbiornika podciśnieniowego:

Konstrukcja zbiornika podciśnieniowego wykorzystuje ciśnienie projektowe, które jest zgodne z pełną próżnią stanu zbiornika, że ​​ciśnienie wewnętrzne jest próżnią, a ciśnienie zewnętrzne wynosi 100 kpa, czyli ciśnienie atmosferyczne.


Obliczenia zmęczeniowe zbiornika ciśnieniowego:

W pierwszej kolejności określa się trwałość zmęczeniową materiału. Zmęczenie materiału określa się, testując wiele próbek w celu sprawdzenia uszkodzenia materiału.
Na każdym poziomie naprężenia liczba cykli powinna być możliwa do obliczenia. Próbki testowe to wysoce wypolerowane okrągłe pręty, które są tak zbliżone do identyczności, jak może je wytwarzać produkcja. Pręt testowy jest obracany z przyłożonym obciążeniem tak, że włókno na powierzchni pręta jest rozciągane, a następnie ściskane w miarę obracania się pręta, co skutkuje całkowitym odwróceniem naprężeń, jak pokazano.

Istnieje kilka cykli naprężeń, każdy o innej wielkości naprężenia i liczbie cykli. Uszkodzenia zmęczeniowe z każdego cyklu naprężeń sumują się, dlatego należy obliczyć łączny wpływ wszystkich cykli naprężeń. Zasada Górnika:

Kształty zbiorników ciśnieniowych:


Chociaż zbiorniki ciśnieniowe mogą potencjalnie mieć dowolną formę, większość składa się z części kulek, cylindrów i stożków.
Popularną konstrukcją jest cylinder z zaślepkami zwanymi głowicami. Najczęściej spotykane formy głowy są półkuliste lub wypukłe.

Projekt pionowej obudowy zbiornika ciśnieniowego:


Mają lepszy rozkład nacisku, dzięki czemu są bezpieczniejsze.
Zużywają mniej energii, ponieważ grawitacja umożliwia łatwy i bezproblemowy przepływ ich zawartości.
Do zamieszkania wymagają mniej miejsca na ziemi.

Metoda kompensacji powierzchni w zbiorniku ciśnieniowym:


Wzmocnienie dysz jest metodą kompensacji powierzchni.
Ta metoda jest stosowana, gdy w wyciętej części zbiornika ciśnieniowego jest otwór.

Z muszli i głowy zostaje usunięty obszar. Usunięta powierzchnia powinna być równa powierzchni dodanej i powinna być wzmocniona o taką samą powierzchnię w pobliżu otworu.


analiza kompozytowego zbiornika ciśnieniowego:


Celem analizy systemu kompozytowego zbiornika ciśnieniowego jest zwiększenie pojemności magazynowej systemu do określonego poziomu. W związku z tym, stosując zbiornik stalowy, należy przeprowadzić szczegółową analizę projektu zbiornika zgodnie z wieloosiowymi naprężeniami wynikającymi z układu projektowego zbiornika w obszarze przejściowym cylindra i głowicy.

Minimalna grubość ścianki zbiornika ciśnieniowego:


1/16 cala to minimalna grubość ścianki stosowana dla zbiorników ciśnieniowych.
wzór objętości zbiornika ciśnieniowego:

gdzie,
V= objętość,
r= promień powierzchni wewnętrznej
a= powierzchnia statku
I= moment bezwładności.

Naprężenia główne zbiornika ciśnieniowego:


Istnieją dwa główne naprężenia w zbiorniku ciśnieniowym.
Stres obręczy
naprężenie wzdłużne
To pokazuje, że naprężenie wzdłuż powierzchni naczynia powinno mieć wypadkową, która równoważy ciśnienie wewnętrzne.

FAQ/krótkie notatki:


Jaki jest cel zbiornika ciśnieniowego:


Gazy i ciecze są utrzymywane pod wysokim ciśnieniem w zbiornikach ciśnieniowych.
Zbiorniki ciśnieniowe są stosowane między innymi w kotłach, zbiornikach, wysokociśnieniowych cylindrach pneumatycznych oraz w zastosowaniach przemysłowych.


Jak działają zbiorniki ciśnieniowe:


Działa przy wyższym ciśnieniu lub rosnącym ciśnieniu. Osiąga ciśnienie, które sprawia, że ​​funkcja aplikacji działa tak, że zatrzymuje gazy lub ciecze w zbiornikach magazynowych.
Zapewnia ciśnienie przez zawory lub przez przenikania ciepła.


Jakie są rodzaje zbiorników ciśnieniowych:

Typy zbiorników ciśnieniowych zależą od konstrukcji zbiorników pod kątem funkcjonalności aplikacji w przemyśle. Głównie zbiorniki ciśnieniowe można podzielić na typy zgodnie z ich przeznaczeniem dla aplikacji. Zgodnie z powyższymi czynnikami, głównie zbiorniki ciśnieniowe mają trzy typy:


Statki magazynowe:

Zbiorniki te są przydatne głównie do zastosowań przemysłowych. Są one zwykle używane w sposób poziomy lub pionowy. Przechowuje ciecze i gazy, takie jak olej, chlor i gazy naturalne. Może być dostępny w dowolnych zakresach rozmiarów. Jest dostępny w różnych kształtach, takich jak cylindryczny lub sferyczny, ze względu na ich pionowe lub poziome maniery. Materiałem użytym do produkcji tego typu produktu jest stal węglowa, biorąc pod uwagę środowisko zewnętrzne.
Takie naczynia wymagają starannej konstrukcji, ponieważ substancje wewnętrzne mogą być złe bez odpowiedniej konserwacji.
Zbiorniki procesowe:

Zbiorniki procesowe są zaprojektowane zgodnie z wymaganiami aplikacji podczas budowy, aby osiągnąć wymagane specyfikacje. W zbiornikach ciśnieniowych można przeprowadzać różne procesy.
Zbiorniki ciśnieniowe mogą być używane w połączeniu z innymi produktami w zależności od zastosowania. Tak więc materiał produkcyjny wymagany do takich elementów zbiornika może być z unikalnego materiału lub z wielu różnych materiałów.
Ta presja wymaga następujących ważnych czynników:
Właściwe projektowanie
Właściwy dobór materiału w zależności od właściwości spełniających wymagania aplikacji.
Staranne i prawidłowe wykonanie zgodnie ze specyfikacją.


Jaka jest różnica między autoklawem a zbiornikiem ciśnieniowym:


Autoklaw to rodzaj naczynia ciśnieniowego.
Główną różnicą między nimi jest to, że autoklawy są rodzajem zbiorników ciśnieniowych, które wykorzystują wysokie ciśnienie i wysokie temperatury, ciało powinno być w stanie wytrzymać tak wysokie temperatury i ciśnienia.

Projektowanie zbiorników ciśnieniowych to obszerny temat, będziemy kontynuować publikację artykułu na jego temat Zbiornik ciśnieniowy. Więcej artykułów, kliknij tutaj.