Các bình áp suất phục vụ các chức năng thiết yếu trong các ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ và dược phẩm.Đầu phải chịu được áp suất bên trong trong khi tích hợp với vỏ hình trụ để tạo thành ranh giới áp suất hoàn chỉnhViệc lựa chọn đầu ảnh hưởng sâu sắc đến an toàn tàu, sự phức tạp của sản xuất và kinh tế hoạt động.
Phân tích của chúng tôi tập trung vào một bình hình trụ được xây dựng từ thép SA-516 lớp 70 dày 0,5 inch, có đường kính bên ngoài 48 inch và đường kính bên trong 47 inch.000 psi ở 100°FChúng tôi đánh giá bốn thay thế đầu:
| Loại đầu | Độ dày (in) | Chiều cao bên ngoài (in) | Khối lượng (US gal) | Trọng lượng (lb) |
|---|---|---|---|---|
| Lanh (24 inch) | 0.5 | 24 | 180.25 | 506.7 |
| Hemispheric | 0.2474 | 23.75 | 117.7 | 245.5 |
| Semi-elliptical* | 0.4947 | 13.74 | 70.1 | 397.3 |
| Hình dạng torispherical* | 0.8901 | 10.29 | 47.7 | 602.9 |
| Đơn giản | 3.9120 | 3.91 | 0 | 1920.8 |
* Bao gồm 1.5-inch flange thẳng
Thiết kế bán cầu hình học quang đơn giản đạt được sự phân bố căng thẳng tối ưu, chỉ yêu cầu độ dày 0,2474 inch - một nửa độ dày tường của xi lanh.Trong khi vật liệu hiệu quả cho các ứng dụng áp suất cao, các đầu này thường yêu cầu cấu trúc hàn nhiều phần, làm tăng sự phức tạp của sản xuất.
Thiết kế bán elip 2: 1 phổ biến (thần độ = đường kính 1/4) cung cấp sự thỏa hiệp thực tế giữa hiệu suất và khả năng sản xuất.Những đầu này có thể được hình thành từ các tấm đơn, làm cho chúng thuận lợi về mặt kinh tế cho các ứng dụng áp suất thấp.
Với bán kính vương miện 48 inch và bán kính khớp tay 2.973 inch, đầu torispherical đạt chiều cao tối thiểu (10.29 inch) nhưng đòi hỏi độ dày 0.8901 inch ≈ 78% dày hơn xi lanh.Nồng độ căng thẳng thường yêu cầu xử lý nhiệt sau khi hình thành.
Do hoàn toàn dựa vào khả năng chống uốn cong, đầu phẳng đòi hỏi độ dày cực cao (3.912 inch) trong khi cung cấp bề mặt bên trong phẳng.Các kỹ sư thường sử dụng các giải pháp thay thế như tấm mỏng tăng cường hoặc lót bê tông để giảm trọng lượng.
Công thức ASME VIII-1 cho các thành phần hình trụ và bán cầu tạo ra căng thẳng Tresca gần giới hạn thiết kế 20.000 psi.060 psi) vẫn nằm trong giới hạn VIII-2Đáng chú ý, các tính toán của von Mises cho ra 12% căng thẳng thấp hơn trong xi lanh nhưng giá trị tương đương trong bán cầu.
Cả hai thiết kế bán elip và torispherical đều cho thấy căng thẳng chuyển tiếp cao hơn, với đầu torispherical thường vượt quá giới hạn VIII-2 gần vòi phun.Phân tích đầu phẳng cho thấy căng thẳng trung tâm ở một nửa mức cho phép 30,000 psi giới hạn uốn cong, chỉ ra các quy tắc thiết kế bảo thủ.
Chọn đầu tối ưu cân bằng các yêu cầu áp suất, hạn chế không gian, khả năng sản xuất và các yếu tố kinh tế.Các đầu bán cầu vượt trội trong các kịch bản áp suất cao mặc dù có những thách thức trong việc chế tạo, trong khi các thiết kế bán elip cung cấp các giải pháp thực tế cho các ứng dụng thường xuyên.Khi phân tích các yếu tố hữu hạn tiến triển, các nhà thiết kế có cơ hội tối ưu hóa hồ sơ độ dày trong khi duy trì biên an toàn.
Người liên hệ: Ms. Jessie Liu
Tel: +86 18537319978
Vietnamese
