Blog circa Guida alla Progettazione e al Calcolo del Volume delle Testate dei Recipienti in Pressione

La selezione del tipo di testa appropriato per la progettazione dei recipienti a pressione rappresenta una sfida critica per gli ingegneri.Questa guida completa esamina tre tipi comuni di teste e fornisce pratiche formule di calcolo del volume per semplificare il processo di progettazione.

Le teste torisferiche, conosciute anche come teste a piastre, offrono un equilibrio ottimale tra convenienza e prestazioni meccaniche.Il loro disegno è caratterizzato da un cappuccio sferico collegato a una maniglia (radio di transizione), che distribuisce efficacemente la tensione per un contenimento affidabile della pressione.

• Radio della corona (R):uguale al diametro della testa (D)
• Radio delle nocche (r):Tipicamente D/10
• Altezza della testa (H):Calcolato come D × 0,194 + SF + t (SF = altezza della flange retta, t = spessore)
• Diametro del vuoto:D × 1,11 + 2SF per il taglio dei materiali

Escludendo l'altezza della flange retta, volume (galoni) ≈ [D (pollici)/12]3 × 0.582Questa formula semplificata consente una rapida valutazione della capacità durante le fasi preliminari di progettazione.

La testa ellissoidale 2:1 è diventata lo standard industriale per applicazioni ad alta pressione grazie alle sue eccellenti caratteristiche di distribuzione delle sollecitazioni.Il suo profilo semi-ellittico si avvicina alla geometria emisferica mantenendo l'efficienza del materiale.

• Radio della corona (R):0.90D
• Radio delle nocche (r):0.17D
• Altezza della testa (H):D × 0,25 + SF + t
• Diametro del vuoto:D × 1,15 + 2SF

Volume (galoni) ≈ [D (pollici)/12]3 × 0.954Le teste ellissoidali offrono circa il 64% di capacità maggiore rispetto ai disegni torisferici a diametri uguali.

Le teste emisferiche rappresentano la geometria di contenimento della pressione teoricamente ottimale, distribuendo uniformemente lo stress sulla superficie.La loro complessità di fabbricazione e le esigenze di materiali comportano costi significativamente più elevati, limitando l'uso a applicazioni ad estrema pressione.

• Radio interno (IDR):D/2
• Altezza della testa (H):D/2 + t
• Diametro del vuoto:πD/2

Volume (galoni) ≈ [D (pollici)/12]3 × 1.958I disegni emisferici offrono la maggiore capacità tra i tipi di teste standard.

I processi di fabbricazione, in particolare le operazioni di formazione, possono causare l'assottigliamento dei materiali, specialmente nelle zone di transizione.

• aggiungendo un margine del 10% allo spessore minimo calcolato, oppure
• Applicazione di indennizzi specifici per spessore: 1,5 mm per teste di spessore ≤ 12 mm; il più alto di 1,5 mm o il 15% dello spessore minimo per teste > 12 mm

La selezione ottimale della testa richiede un'attenta valutazione della pressione di funzionamento, dei vincoli di bilancio, dei limiti di spazio e delle capacità di fabbricazione.Le teste torisferiche sono adatte ad applicazioni a pressione moderata, i disegni ellissoidali eccellono in ambienti ad alta pressione, mentre le configurazioni emisferiche forniscono prestazioni ultime per condizioni estreme.Queste formule di calcolo del volume e i parametri di progettazione consentono agli ingegneri di prendere decisioni informate che bilanciano le prestazioni, la sicurezza e l'efficacia dei costi.