Design del recipiente a pressione: 17 fatti che dovresti sapere

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Tensioni primarie e secondarie nei recipienti a pressione | Analisi della sollecitazione del recipiente a pressione | Procedura di progettazione del recipiente a pressione:


Il primo passo nella progettazione di una nave è lo scopo dell'applicazione e delle specifiche che funzionano con le caratteristiche del contenitore. L'ambiente e la natura del liquido e dei gas sono altri fattori importanti.
I parametri coinvolgono nella progettazione:

  • La temperatura e la pressione (massima sicurezza).
  • Fattore di sicurezza.
  • La capacità di contenere il volume.
  • Indennità di corrosione
  • Temperatura di progetto.


Vaso sferico:


M=\\frac{3}{2}PV\\frac{\\rho }{\\sigma }
dove,
M = massa, (kg)
P = differenza di pressione (la pressione relativa), (Pa)
V = volume,
\\rho = La densità del materiale del recipiente, (kg/m3)
\\sigma = Lo stress lavorativo massimo che il materiale può tollerare. (Papà)

Vaso cilindrico con estremità semisferiche:


M=2\\pi R^{2}(R+W)P\\frac{\\rho }{\\sigma }
dove,
R=raggio
W=larghezza cilindro centrale
larghezza totale=(L+2R)
Stress in recipienti a pressione a parete sottile:
\\sigma _{\\Theta }=\\sigma lungo=\\frac{Pr}{2t}
sollecitazione sull'asse longitudinale

p è la pressione relativa interna,
r è il raggio interno della sfera,
Lo spessore della parete della sfera è indicato con t.

Equazioni dei recipienti a pressione per lo stress | Equazioni dei recipienti a pressione | Formula recipiente a pressione | recipiente a pressione per sollecitazione longitudinale:

\\sigma _{\\Theta }=\\frac{Pr}{t}
\\sigma lungo=\\frac{Pr}{2t}
sigma = sollecitazione nella direzione longitudinale, p è la pressione relativa interna e sigma = sollecitazione nella direzione longitudinale
r è il raggio interno della sfera,
Lo spessore della parete della sfera è indicato con t.

design del recipiente a pressione
design del recipiente a pressione
Image credit: Cdang, Serbatoio cilindrico sotto pressione contrainte, CC BY-SA 3.0

Progettazione meccanica di recipienti a pressione | Progettazione di recipienti a pressione | calcoli per recipienti a pressione | come progettare recipienti a pressione | dimensioni del recipiente a pressione

creare uno schema del design:
Progettare e creare i requisiti della nave utilizzando le dimensioni.
Includere dimensioni come forma, diametro, lunghezza, pressione, temperatura e materiale di costruzione.
Scopri la resistenza meccanica:
Scopri i calcoli meccanici utilizzando il software.
Il software fornisce sia disegni 2D che 3D:
disegno di progetto del recipiente a pressione:

Standard di progettazione:
Lo scopo dell'applicazione della nave.
Pressione e temperatura di esercizio
Materiali per la fabbricazione
Tipo di testa della nave
Orientamento: orizzontale o verticale
Dimensioni
Aperture e connessioni
Requisiti per il riscaldamento e il raffreddamento
Finitura superficiale
Fattori esterni
Le sollecitazioni di progetto vengono regolate utilizzando fattori di sicurezza applicati alle proprietà del materiale, tra cui:
Snervamento (temperatura di progetto)
Carico di rottura (temperatura ambiente)
Resistenza allo scorrimento (temperatura di progetto)

Design della guarnizione per recipiente a pressione:

Una guarnizione è progettata in modo tale che le flange dovrebbero essere in grado di creare la quantità specifica di carico di compressione sulla superficie del recipiente. Ha creato un sigillo senza pressione. La guarnizione deve essere fissata alle superfici della flangia ed essere compressa per ridurre i vuoti e gli spazi interni.


Progettazione di un recipiente a pressione non circolare:

A causa della geometria della forma cilindrica, la maggior parte dei recipienti a pressione e delle flange dei tubi ha una sezione trasversale circolare. Tuttavia, ci sono alcuni recipienti a pressione o condotti a pressione in cui è richiesta una forma rettangolare o non circolare, sia per motivi di spazio che di processo.


Progettazione del recipiente a pressione dell'acqua:

prova idrostatica
Progettazione del recipiente a pressione dell'acqua
Image credit: Pietro Southwood, Prova idrostatica, CC BY-SA 4.0


Test idrostatico usa l'acqua per il test.
È un metodo che comprende sistemi di tubazioni, bombole di gas, caldaie e recipienti a pressione. Questi componenti sono testati per verificare la resistenza e qualsiasi tipo di perdita dal sistema.
I test idraulici sono abbastanza necessari per la riparazione e la sostituzione delle apparecchiature che funzioneranno nelle condizioni desiderate.
Il test idrostatico è il tipo di test di pressione che può funzionare utilizzando l'acqua e riempiendo l'acqua nei componenti che rimuove l'aria contenuta all'interno del sistema. e pressurizza il sistema fino a 1.5 volte la pressione di progetto.

Come calcolare la prevalenza statica in un recipiente a pressione:


Design del cappuccio terminale del recipiente a pressione (teste):
La pressione di progetto della nave include:
Prevalenza statica= Pressione risultante dal peso del liquido
Agendo sull'interno della pressione.
Un'altezza del liquido più elevata comporta una pressione più elevata.
La pressione statica del fluido è indipendente dalla forma del liquido, dalla massa totale o dalla superficie.
pressione= peso/area=mg/A

Design del pannello esterno del recipiente a pressione:


Generalmente alle colonne alte viene fornito il supporto della gonna.
L'orientamento verticale del contenitore è supportato dal supporto del mantello nei recipienti a pressione. Il vantaggio dell'utilizzo di supporti per gonna è che riduce la quantità di stress sui supporti.
La gonna è una colonna di guscio cilindrica con un diametro uguale o maggiore del diametro esterno della nave.
La gonna è saldata al fondo della nave e si trova sopra la piastra portante.
La piastra portante si trova sopra il sistema di fondazione in calcestruzzo.

Design del supporto della gonna del recipiente a pressione:

  1. Il peso morto della nave.
  2. Il peso operativo della nave.
  3. Carichi laterali
  4. carico del vento
  5. Carico sismico

Le gonne sono i supporti che vengono utilizzati nei recipienti a pressione verticali. Non prendono carico dalla pressione del fluido all'interno del contenitore.
Per la progettazione del supporto del mantello si tiene conto del peso del recipiente e del fluido all'interno e dei carichi ambientali complessivi.
Gonne dà il design meno costoso per il supporto dei recipienti a pressione più alti.
W+Fw+Ew= Carico totale.

Progettazione di un recipiente a pressione incamiciato:

Un recipiente rivestito è un contenitore progettato per controllare la temperatura del suo contenuto circondando il recipiente con una "camicia" di raffreddamento o riscaldamento attraverso la quale viene fatto circolare un fluido di raffreddamento o riscaldamento.
Una giacca è una cavità esterna che prevede una coerenza scambio di calore tra il fluido che si muove al suo interno e le pareti del vaso.
I recipienti a pressione compositi senza rivestimento (CPV), noti anche come serbatoi di tipo 5 (tipo V) in alcuni settori, sono i recipienti a pressione compositi più efficienti (pressione di scoppio x volume/peso).

Design del recipiente a pressione sotto vuoto:

il design del recipiente a pressione sotto vuoto utilizza una pressione di progetto che è conforme al vuoto completo del recipiente afferma che la pressione interna è il vuoto e la pressione esterna diventa 100 kpa che è la pressione atmosferica.


Calcoli della fatica dei recipienti a pressione:

La durata a fatica del materiale è determinata per prima. La fatica del materiale è determinata testando molti campioni per verificare il cedimento del materiale.
Ad ogni livello di stress, dovrebbe essere possibile calcolare il numero di cicli. I campioni di prova sono barre tonde altamente lucidate che sono il più vicino possibile identiche a quanto la produzione può renderle. Una barra di prova viene ruotata con un carico applicato in modo che una fibra sulla superficie della barra sia in tensione e quindi in compressione mentre la barra ruota, determinando un'inversione completa delle sollecitazioni come mostrato.

Esistono diversi cicli di sollecitazione, ciascuno con un'entità di sollecitazione e un numero di cicli diversi. I danni da fatica di ogni ciclo di stress si sommano, quindi è necessario calcolare l'effetto totale di tutti i cicli di stress. La regola del minatore:

Forme del recipiente a pressione:


Sebbene i recipienti a pressione possano potenzialmente essere di qualsiasi forma, la maggior parte è costituita da porzioni di sfere, cilindri e coni.
Un design popolare è un cilindro con tappi terminali chiamati teste. Le forme della testa più frequenti sono emisferiche o bombate.

Progettazione di un supporto verticale per recipienti a pressione:


Hanno una migliore distribuzione della pressione, che li rende più sicuri.
Usano meno energia perché la gravità consente al loro contenuto di fluire facilmente e senza sforzo.
Richiedono meno spazio al suolo per la loro abitazione.

Metodo di compensazione dell'area nel recipiente a pressione:


Il rinforzo dell'ugello è il metodo di compensazione dell'area.
Questo metodo viene utilizzato quando c'è un'apertura nella sezione tagliata del recipiente a pressione.

Un'area viene rimossa dal guscio e dalla testa. L'area rimossa dovrebbe essere uguale all'area aggiunta e dovrebbe essere rinforzata di un'uguale quantità di area vicino all'apertura.


analisi di recipienti a pressione compositi:


L'obiettivo dell'analisi del sistema composito di recipienti a pressione è che dovrebbe aumentare la capacità di stoccaggio del sistema al livello specifico. Pertanto, utilizzando il serbatoio in acciaio, l'analisi dettagliata del progetto del serbatoio dovrebbe essere eseguita in base alle sollecitazioni multiassiali risultanti dal sistema di progettazione del serbatoio nella regione di transizione del cilindro e della testa.

Spessore minimo della parete per recipiente a pressione:


1/16 di pollice è lo spessore minimo della parete utilizzato per i recipienti a pressione.
formula del volume del recipiente a pressione:

dove,
V= volume,
r= raggio della superficie interna
a= area della nave
I= momento d'inerzia.

Principali sollecitazioni del recipiente a pressione:


Ci sono due principali sollecitazioni nel recipiente a pressione.
Stress da cerchio
sollecitazione longitudinale
Questo mostra che lo stress lungo la superficie del vaso dovrebbe avere una risultante che bilancia la pressione interna.

FAQ/brevi note:


Qual è lo scopo di un recipiente a pressione:


Gas e liquidi sono mantenuti ad alta pressione all'interno di recipienti a pressione.
I recipienti a pressione sono utilizzati in caldaie, serbatoi, cilindri pneumatici ad alta pressione e usi industriali, tra le altre cose.


Come funzionano i recipienti a pressione:


Funziona a pressioni più elevate o pressioni crescenti. Raggiunge la pressione che fa funzionare la funzione applicativa tale da trattenere i gas oi liquidi nei serbatoi di stoccaggio.
Fornisce la pressione attraverso le valvole o attraverso il trasferimento di calore.


Quali sono i tipi di recipienti a pressione:

I tipi di recipienti a pressione dipendono dal design dei recipienti per la funzionalità delle applicazioni nelle industrie. Principalmente i recipienti a pressione possono essere suddivisi nei tipi in base al loro scopo per le applicazioni. Secondo i fattori di cui sopra, principalmente i recipienti a pressione hanno tre tipi:


Navi di stoccaggio:

Questi serbatoi sono principalmente utili per le applicazioni industriali. Questi in genere utilizzati in modo orizzontale o verticale. Immagazzina liquidi e gas come petrolio, cloro e gas naturali. Può essere disponibile in qualsiasi gamma di dimensioni. È disponibile in forme variabili come cilindrica o sferica per i loro modi verticali o orizzontali. Il materiale utilizzato per la fabbricazione del tipo di prodotto è acciaio al carbonio considerando l'ambiente esterno.
Tali navi richiedono un'attenta costruzione poiché le sostanze interne possono essere cattive senza un'adeguata manutenzione.
Navi di processo:

I recipienti di processo sono progettati secondo i requisiti dell'applicazione durante la costruzione per raggiungere le specifiche richieste. Vari processi possono essere eseguiti in recipienti a pressione.
I recipienti a pressione possono essere utilizzati in combinazione con altri prodotti a seconda dell'applicazione. Quindi il materiale di fabbricazione richiesto per tali componenti della nave può essere di materiale unico o più materiali diversi.
Questa pressione richiede i seguenti fattori importanti:
Progettazione corretta
La corretta selezione del materiale in base alle proprietà che soddisfano i requisiti delle applicazioni.
Costruzione accurata e corretta come da specifica.


Qual è la differenza tra un'autoclave e un recipiente a pressione:


Un'autoclave è un tipo di recipiente a pressione.
La differenza principale tra i due è che le autoclavi sono il tipo di recipienti a pressione che utilizzano alta pressione e alte temperature, il corpo dovrebbe essere in grado di sostenere temperature e pressioni così elevate.

Il Pressure Vessel Design è un argomento vasto, continueremo a pubblicare articoli su Pressure Vessel. Per altri articoli, clicca qui.