ブログ について 半球形円筒形トリス球形と平面圧力の船頭を比較する

化学,石油,製薬業界で重要な役割を果たします 部品の密封容器が終わると頭は内部圧力に耐える必要がありますが,圧力の境界を完全に形成するために円筒形殻と統合する必要があります.頭の選択は,船舶の安全性,製造の複雑性,および運用経済性に深く影響します.

我々の分析は,0.5インチ厚のSA-516 70級鋼で作られた円筒形容器を中心に, 48インチ外径と 47インチ内径を特徴としています.100°F の000psiASME VIII-1 の計算では,420 psi の設計圧力を確立します.我々は4つの頭代替品を評価します:

*1.5インチの直径フレンズを含みます

半球形設計の単純な射線幾何学により,ストレスの最適な分布が実現し,0.2474インチ厚さの半分のシリンダーの壁厚さのみが必要です.高圧用には材料効率が良い製造の複雑さを増加させるため,これらのヘッドは通常,多パーツの溶接構造を必要とします.

• 利点:優れた材料利用率 (シリンダーよりも45%軽い) ストレスの均等な分布 球状の貯蔵タンクに最適
• 制限:高い製造コスト,高い高度要求.
• 応用:高圧システム 大直径の容器 材料に敏感なプロジェクト

一般的な 2:1 半円筒形設計 (深さ = 1/4 径) は,性能と製造可能性の間の実用的な妥協を提供します.この頭は単一のプレートから作れる低圧用には経済的に有利である.

• 利点:製造が簡素化され 高さプロフィールが適量で 標準圧力ではコスト効率が良い
• 制限:半球よりも高いストレスの濃度;厚さは円筒状の要件に近づきます.
• 応用:中低圧容器 高さ制限装置 予算に敏感なプロジェクト

48インチの冠半径と2,973インチの指輪半径を持つトリスフィアカルヘッドは最小の高さ (10.29インチ) を達成するが,シリンダーより78%厚い0.8901インチ厚さを必要とする.ストレスの濃度はしばしば形成後の熱処理を必要とします..

• 利点:最小の高さプロフィール 適度な圧力に対応する
• 制限:重度のストレス濃度 複雑な製造 噴嘴の配置制限
• 応用:空間が限られている装置,中気圧システム

フラットヘッドは,完全に屈曲抵抗に依存し,平らな内部表面を提供しながら,極端な厚さ (3.912 インチ) を要求します.エンジニア は 重量 を 減らす ため に,薄い 強化 板 や コンクリート 敷き布団 の よう な 代替 方法 を よく 用いる.

• 利点:シンプルな構造 内部表面が平ら
• 制限:過剰な重量 (3.8×シリンダー質量);高圧濃度.
• 応用:平らな表面を必要とする特殊プロセス;低圧システム.

ASME VIII-1式では,円筒形および半球形部品は,20000psi設計限界に近いTrescaストレスを発生します.060 psi) が VIII-2 許容範囲内にとどまる特に,フォン・ミゼスの計算では,シリンダーでのストレスは12%低く,半球では等価な値が得られる.

半円筒形とトリスフィア形の両方の設計は,トリスフィア頭がノズルの近くで VIII-2 限界を頻繁に超えており,より高い移行ストレスを示しています.平面ヘッド分析では 中心ストレスは 許容される30分の半保守的な設計規則を示している.

最適なヘッド選択は 圧力要求,空間的制約,製造能力,経済要因をバランスします半球型 頭 は 製造 の 困難 に かかわら ず 高圧 の シナリオ で 優れている半円筒形は日常用途のための実用的なソリューションを提供する一方,トリスフィア式ヘッドは高度に敏感な装置に役立つ.平面型ヘッドは専門的なソリューションのままである.限界元素解析が進んでいるにつれて設計者は,安全性を維持しながら,厚さプロファイルを最適化する機会を得ます.