Ιστολόγιο περίπου Συγκρίνοντας ημισφαιρικές ελλειπτότυπες κεφαλές τουρισφαιρικών και επίπεδων αγγείων πίεσης

Τα δοχεία πίεσης έχουν βασικές λειτουργίες σε χημικές, πετρελαϊκές και φαρμακευτικές βιομηχανίες.Τα κεφάλια πρέπει να αντέχουν εσωτερική πίεση ενώ ενσωματώνονται με κυλινδρικά κέλυφα για να σχηματίσουν πλήρη όρια πίεσης.Η επιλογή της κεφαλής επηρεάζει βαθιά την ασφάλεια των πλοίων, την πολυπλοκότητα της κατασκευής και την οικονομία της λειτουργίας.

Η ανάλυση μας επικεντρώνεται σε ένα κυλινδρικό δοχείο κατασκευασμένο από 0,5-ιντσών πάχος SA-516 βαθμός 70 χάλυβα, με 48 ιντσών εξωτερική διάμετρο και 47 ιντσών εσωτερική διάμετρο.000 psi σε θερμοκρασία 100 °FΟι υπολογισμοί ASME VIII-1 καθορίζουν μια πίεση σχεδιασμού 420 psi.

* Συμπεριλαμβάνει 1,5 ίντσες ευθεία φλάντζη

Η απλή ραδιακή γεωμετρία του ημισφαιρικού σχεδιασμού επιτυγχάνει βέλτιστη κατανομή στρες, απαιτώντας μόνο πάχος 0,2474 ίντσες ̇ το ήμισυ του πάχους του τοίχου του κυλίνδρου.Ενώ είναι αποδοτικό για υλικά για εφαρμογές υψηλής πίεσης, αυτές οι κεφαλές απαιτούν συνήθως κατασκευή συγκόλλησης πολλαπλών μερών, αυξάνοντας την πολυπλοκότητα της κατασκευής.

• ΠλεονεκτήματαΥψηλότερη αξιοποίηση υλικού (45% ελαφρύτερο από το κύλινδρο), ομοιόμορφη κατανομή της πίεσης, ιδανικό για σφαιρικές δεξαμενές αποθήκευσης.
• Περιορισμοί:Σημαντικά έξοδα παραγωγής, σημαντικές απαιτήσεις ύψους.
• Εφαρμογές:Συστήματα υψηλής πίεσης, δοχεία μεγάλης διαμέτρου, έργα ευαίσθητα στα υλικά.

Το κοινό 2: 1 ημιελλειπτικό σχέδιο (βαθμός = 1/4 διάμετρος) προσφέρει πρακτικό συμβιβασμό μεταξύ της απόδοσης και της κατασκευαστικότητας.τα κεφάλια αυτά μπορούν να σχηματιστούν από μονοπλάτες, καθιστώντας τα οικονομικά ευνοϊκά για εφαρμογές χαμηλής πίεσης.

• ΠλεονεκτήματαΑπλοποιημένη κατασκευή, μέτριο προφίλ ύψους, οικονομικά αποδοτικό για τις τυποποιημένες πιέσεις.
• Περιορισμοί:Ανώτερες συγκεντρώσεις στρες από ό, τι τα ημισφαίρια. Το πάχος πλησιάζει τις κυλινδρικές απαιτήσεις.
• Εφαρμογές:Υπηρεσίες μεσαίας/χαμηλής πίεσης, εγκαταστάσεις με περιορισμένο ύψος, έργα ευαίσθητα στον προϋπολογισμό.

Με ακτίνα στέμματος 48 ιντσών και ακτίνα γροθιών 2.973 ιντσών, οι τορισσφαιρικές κεφαλές επιτυγχάνουν ελάχιστο ύψος (10,29 ιντσών), αλλά απαιτούν πάχος 0,8901 ιντσών ≈ 78% παχύτερο από τον κύλινδρο.Οι συγκεντρώσεις άγχους συχνά απαιτούν θερμική επεξεργασία μετά τη δημιουργία.

• ΠλεονεκτήματαΕλάχιστο προφίλ ύψους, κατάλληλο για μέτρια πίεση.
• Περιορισμοί:Σοβαρές συγκεντρώσεις άγχους, περίπλοκη κατασκευή, περιορισμοί τοποθέτησης των ακροβωτίων.
• Εφαρμογές:Εγκαταστάσεις περιορισμένου χώρου· συστήματα μέτριας πίεσης.

Βασισμένοι εξ ολοκλήρου στην αντοχή στην κάμψη, τα επίπεδα κεφάλια απαιτούν εξαιρετικό πάχος (3.912 ίντσες) ενώ παράλληλα παρέχουν επίπεδες εσωτερικές επιφάνειες.Οι μηχανικοί συχνά χρησιμοποιούν εναλλακτικές λύσεις όπως ενισχυμένες λεπτές πλάκες ή επενδύσεις σκυροδέματος για να μειώσουν το βάρος.

• ΠλεονεκτήματαΑπλή κατασκευή, επίπεδες εσωτερικές επιφάνειες.
• Περιορισμοί:Υπερβολικό βάρος (3,8 × μάζα κυλίνδρου), υψηλές συγκεντρώσεις στρες.
• Εφαρμογές:Ειδικές διαδικασίες που απαιτούν επίπεδες επιφάνειες· συστήματα χαμηλής πίεσης.

Οι τύποι ASME VIII-1 για κυλινδρικά και ημισφαιρικά εξαρτήματα παράγουν τάσεις Tresca κοντά στο όριο σχεδιασμού των 20.000 psi.060 π.μ.) που παραμένουν εντός των ορίων VIII-2Ιδιαίτερα, οι υπολογισμοί του Von Mises αποδίδουν 12% χαμηλότερες τάσεις στους κυλίνδρους αλλά ισοδύναμες τιμές στα ημισφαίρια.

Τόσο ημιελλειπτικά όσο και τορισφαιρικά σχέδια παρουσιάζουν υψηλότερα στρες μετάβασης, με τα τορισφαιρικά κεφάλια να υπερβαίνουν συχνά τα όρια VIII-2 κοντά σε ακροφύσια.Οι αναλύσεις της επίπεδης κεφαλής αποκαλύπτουν κεντρικές πιέσεις στο μισό του επιτρεπόμενου 30,000 psi όριο κάμψης, που υποδεικνύει συντηρητικούς κανόνες σχεδιασμού.

Η βέλτιστη επιλογή της κεφαλής εξισορροπεί τις απαιτήσεις πίεσης, τους χωρικούς περιορισμούς, τις δυνατότητες παραγωγής και τους οικονομικούς παράγοντες.Οι ημισφαιρικές κεφαλές ξεχωρίζουν σε σενάρια υψηλής πίεσης παρά τις προκλήσεις κατασκευήςΟι σφαιρικές κεφαλές εξυπηρετούν εγκαταστάσεις ευαίσθητες στο ύψος, ενώ οι επίπεδες κεφαλές παραμένουν εξειδικευμένες λύσεις.Καθώς η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων προχωρά, οι σχεδιαστές έχουν την ευκαιρία να βελτιστοποιήσουν τα προφίλ πάχους, διατηρώντας ταυτόχρονα περιθώρια ασφάλειας.