블로그 약 반구형 타원형 토리스피어 및 평면 압력 용기 머리 비교

압력 용기들은 화학, 석유, 제약 산업에서 필수적인 기능을 합니다.머리는 내부 압력을 견딜 수 있어야 하며 실린더 모양의 껍질과 통합하여 완전한 압력 경계를 형성해야 합니다.머리 선택은 배 안전, 제조 복잡성, 운영 경제에 깊은 영향을 미칩니다.

우리의 분석은 0.5인치 두께의 SA-516 70등급 강철으로 만들어진 원통형 배에 초점을 맞추고 48인치 외선 지름과 47인치 내부 지름이 있습니다100°F의 1000psi, 완전히 방사선 용접, 그리고 부식 지폐, ASME VIII-1 계산은 420 psi 설계 압력을 설정합니다. 우리는 네 개의 머리 대안을 평가합니다:

* 1.5 인치 직선 플랜지를 포함합니다.

반구형 설계의 간단한 방사선 기하학은 최적의 스트레스 분포를 달성하며, 0.2474 인치 두께의 반을 필요로합니다.고압 애플리케이션에 재료 효율성, 이러한 머리는 일반적으로 제조 복잡성을 증가시키는 다부 소금 구조를 필요로합니다.

• 장점:우수한 재료 사용 (45% 실린더보다 가볍다); 균일한 스트레스 분포; 구형 저장 탱크에 이상적입니다.
• 제한 사항:상당한 제조 비용, 상당한 높이 요구 사항
• 응용 프로그램:고압 시스템, 큰 지름 용기, 재료에 민감한 프로젝트

일반적인 2: 1 반 타원형 설계 (깊음 = 1 / 4 지름) 는 성능과 제조성 사이의 실용적인 타협을 제공합니다. 우리의 사례 연구에서 0.4947 인치 두께가 필요합니다.이 머리는 단일 판에서 형성 될 수 있습니다., 저압 애플리케이션에 경제적으로 유리한.

• 장점:간소화 된 제조; 중간 높이 프로필; 표준 압력에서 비용 효율적.
• 제한 사항:반구보다 높은 스트레스 농도; 두께는 실린더적 요구 사항에 접근합니다.
• 응용 프로그램:중저압 기구, 높이가 제한된 시설, 예산에 민감한 프로젝트

48인치 크로나 반지름과 2.973인치 손목 반지름을 갖춘 토리스피어 헤드는 최소한의 높이 (10.29인치) 를 달성하지만 실린더보다 78% 더 두꺼운 0.8901인치 두께가 필요합니다.스트레스 농도는 종종 형성 후 열 처리를 필요로 합니다..

• 장점:최소 높이 프로파일: 중저압에 적합합니다.
• 제한 사항:심한 스트레스 농도, 복잡한 제조, 노즐 배치 제한
• 응용 프로그램:공간 제한 시설; 중압 시스템.

굽기 저항에 전적으로 의존하여 평면 머리는 평평한 내부 표면을 제공하면서 극심한 두께 (3,912 인치) 를 요구합니다.엔지니어 들 은 종종 무게 를 줄이기 위해 강화 된 얇은 판 이나 콘크리트 인라인 같은 대안적 해결책 을 사용 한다.

• 장점:간단한 구조, 평평한 내부 표면
• 제한 사항:과도한 무게 (3.8 × 실린더 질량); 높은 스트레스 농도.
• 응용 프로그램:평평한 표면을 필요로 하는 특수 공정; 저압 시스템.

ASME VIII-1 공식은 실린더 및 반구 구성 요소에 대한 트레스카 스트레스가 설계 한계인 20,000 psi에 가깝습니다.060 psi) 는 VIII-2 허용 범위 내에서 유지됩니다.특히, 폰 미제스 계산은 실린더에서 12% 더 낮은 스트레스를 제공하지만 반구에서 동등한 값을 제공합니다.

반 엘립스형과 토리스피어형 설계 모두 더 높은 전환 스트레스를 나타냅니다. 토리스피어형 머리는 종종 노즐 근처에서 VIII-2 한도를 초과합니다.평면 머리의 분석은 허용되는 30의 절반에서 중앙 스트레스를 보여줍니다.1000 psi 굽기 제한, 보수적인 설계 규칙을 나타냅니다.

최적의 헤드 선택은 압력 요구 사항, 공간 제약, 제조 능력 및 경제적 요인을 균형 잡습니다.반구 머리 는 제조 의 어려움 에도 불구하고 고압 시나리오 에서 탁월 합니다, 반 타원형 디자인은 일상적인 응용에 실용적인 솔루션을 제공합니다. 토리스피어 헤드는 높이 민감한 설치를 위해 사용되며 평면 헤드는 전문 솔루션으로 남아 있습니다.유한 원소 분석이 진행됨에 따라, 설계자는 안전 마진을 유지하면서 두께 프로파일을 최적화 할 수있는 기회를 얻습니다.