مدونة حول مقارنة رؤوس أوعية الضغط النصفية الكهربائية البيضاوية

الوعاءات الضغطية تؤدي وظائف أساسية في الصناعات الكيميائية والنفطية والصيدلانية.يجب أن تتحمل الرؤوس الضغط الداخلي مع دمجها مع الغلاف الأسطواني لتشكيل حدود ضغط كاملةيُؤثر اختيار الرأس بشكل عميق على سلامة السفينة وتعقيد التصنيع واقتصادية التشغيل.

تحليلنا يركز على سفينة أسطوانية مصنوعة من 0.5 بوصة سميكة SA-516 الصلب الصف 70،000 psi عند 100°F، الحوائط المصنوعة بالكامل بالأشعة السينية، وبدون تعويضات التآكل، تحديد حسابات ASME VIII-1 ضغط التصميم 420 psi.

* يتضمن 1.5 بوصة الجهاز المستقيم

الهندسة الشعاعية البسيطة لتصميم نصف الكرة تحقق توزيعًا مثاليًا للضغوط ، حيث لا يتطلب سوى 0.2474 بوصة من سمك نصف سمك جدار الأسطوانة.بينما المواد الفعالة لتطبيقات الضغط العالي، هذه الرؤوس تتطلب عادة بنية لحام متعددة القطع ، مما يزيد من تعقيد التصنيع.

• المزايا:استغلال المواد المتفوقة (أخف بنسبة 45٪ من الأسطوانة) ، توزيع التوتر المتساوي ، مثالية لخزانات التخزين الكروية.
• القيود:تكاليف تصنيع كبيرة؛ متطلبات ارتفاع كبيرة.
• التطبيقات:أنظمة الضغط العالي، وأوعية ذات قطر كبير، ومشاريع حساسة للمواد.

يقدم التصميم الشائع 2: 1 شبه الإهليلسي (العمق = 1/4 قطر) حل وسط عملي بين الأداء والقدرة على التصنيع.هذه الرؤوس يمكن تشكيلها من لوحات واحدة، مما يجعلها مفيدة اقتصاديا لتطبيقات الضغط المنخفض.

• المزايا:تصنيع مبسط؛ ملف الطول المتوسط؛ فعالة من حيث التكلفة للضغوط القياسية.
• القيود:تركيزات الإجهاد الأعلى من نصف الكرة؛ الخصوبة تقترب من المتطلبات الأسطوانية.
• التطبيقات:سفن الضغط المتوسط / المنخفض ؛ المنشآت ذات الارتفاع المقيد ؛ المشاريع الحساسة للميزانية.

مع نصف قطر التاج 48 بوصة و نصف قطر المفاصل 2.973 بوصة ، تصل الرؤوس التوريسفيرية إلى الحد الأدنى من الارتفاع (10.29 بوصة) ولكنها تتطلب سماكة 0.8901 بوصة ٪ 78 سميكة من الأسطوانة.تركيزات الإجهاد غالبا ما تتطلب معالجة حرارية بعد التشكيل.

• المزايا:الحد الأدنى لارتفاع الملف؛ مناسبة لضغوط معتدلة.
• القيود:تركيزات الإجهاد الشديدة، تصنيع معقد، قيود في وضع الفوهة.
• التطبيقات:المنشآت المحدودة بالمساحة؛ أنظمة الضغط المتوسط.

تعتمد بالكامل على مقاومة الانحناء ، تتطلب الرؤوس المسطحة سمكًا كبيرًا (3912 بوصة) مع توفير أسطح داخلية مسطحة.المهندسون غالباً ما يستخدمون حلول بديلة مثل الألواح الرقيقة المقوية أو غطاء الخرسانة لتقليل الوزن.

• المزايا:البناء البسيط؛ الأسطح الداخلية المسطحة.
• القيود:الوزن المفرط (3.8 × كتلة الاسطوانة) ؛ تركيزات عالية الإجهاد.
• التطبيقات:العمليات الخاصة التي تتطلب أسطح مسطحة؛ أنظمة الضغط المنخفض.

صيغ ASME VIII-1 للمكونات الأسطوانية والنصف الكروي تنتج توترات Tresca بالقرب من الحد التخطيطي لـ 20،000 psi. تظهر مناطق الانتقال توترات مرتفعة (23,060 سم) والتي تبقى ضمن الحدود المسموح بها في VIII-2على وجه الخصوص، حسابات فون ميزس تعطي 12% أقل من الضغوطات في الأسطوانات ولكن القيم المكافئة في نصف الكرة.

يظهر كل من التصاميم شبه الإهليلجية والطورية توترات انتقالية أعلى ، مع رؤوس الطورية التي تتجاوز غالبًا حدود VIII-2 بالقرب من الفوهات.تحليلات الرأس المسطحة تكشف عن الإجهاد المركزي عند نصف المسموح به،000 psi حد الانحناء ، مما يشير إلى قواعد التصميم المحافظة.

يوازن اختيار الرأس الأمثل بين متطلبات الضغط والقيود المكانية وقدرات التصنيع والعوامل الاقتصادية.الرؤوس نصف الكرة تتفوق في سيناريوهات الضغط العالي على الرغم من صعوبات التصنيع، بينما تقدم التصاميم شبه الإهليلجية حلول عملية للتطبيقات الروتينية. تستخدم الرؤوس التوريسفيرية المنشآت الحساسة للارتفاع ، وتبقى الرؤوس المسطحة حلول متخصصة.مع تقدم تحليل العناصر المحدودة، يكتسب المصممون الفرص لتحسين ملفات تعريف السماكة مع الحفاظ على هامش السلامة.