Drukvatontwerp: 17 feiten die u moet weten

by

Primaire en secundaire spanningen in drukvaten | Drukvatspanningsanalyse | Ontwerpprocedure drukvat:


De eerste stap bij het ontwerpen van een schip is het doel van de toepassing en specificaties die de kenmerken van de container vervullen. Het milieu en de aard van vloeistoffen en gassen zijn andere belangrijke factoren.
De parameters omvatten bij het ontwerpen:

  • De temperatuur en druk (maximale veiligheid).
  • Veiligheidsfactor.
  • De capaciteit om het volume te bevatten.
  • Corrosietoeslag
  • Ontwerptemperatuur.


Bolvormig vat:


M=\\frac{3}{2}PV\\frac{\\rho }{\\sigma }
waar,
M = massa, (kg)
P = drukverschil (de overdruk), (Pa)
V = inhoud,
\\rho = De dichtheid van het vatmateriaal (kg/m3)
\\sigma = De maximale werkbelasting die materiaal kan verdragen. (Vader)

Cilindrisch vat met halfronde uiteinden:


M=2\\pi R^{2}(R+W)P\\frac{\\rho }{\\sigma }
waar,
R=straal
W = middelste cilinderbreedte
totale breedte=(W+2R)
Spanning in dunwandige drukvaten:
\\sigma _{\\Theta }=\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
spanning in lengteas

p is interne overdruk,
r is de binnenstraal van de bol,
De dikte van de bolwand wordt aangegeven met t.

Drukvatvergelijkingen voor spanning | Drukvatvergelijkingen | Drukvatformule | longitudinale spanning drukvat:

\\sigma _{\\Theta }=\\frac{Pr}{t}
\\sigma long=\\frac{Pr}{2t}
sigma = spanning in de lengterichting, p is interne overdruk, en sigma = spanning in de lengterichting
r is de binnenstraal van de bol,
De dikte van de bolwand wordt aangegeven met t.

drukvat ontwerp:
drukvat ontwerp:
Image credit: Cdan, Reservoir cilindrische sous pression contrainte, CC BY-SA 3.0

Mechanisch ontwerp van drukvat | Drukvatontwerp | drukvatberekeningen | hoe een drukvat te ontwerpen | afmetingen drukvat

maak een schets van het ontwerp:
Ontwerp en creëer de vereisten van het schip met behulp van de afmetingen.
Neem afmetingen op zoals vorm, diameter, lengte, druk, temperatuur en constructiemateriaal.
Ontdek mechanische sterkte:
Ontdek mechanische berekeningen met behulp van de software.
Software geeft zowel 2D als 3D tekeningen:
drukvat ontwerp tekening:

Ontwerpnormen:
Het doel van de toepassing van het vaartuig.
Bedrijfsdruk en temperatuur
Materialen voor fabricage:
Type vaartuig:
Oriëntatie: Horizontaal of verticaal
Afmetingen
Openingen en verbindingen
Vereisten voor verwarming en koeling
Oppervlak
Externe factoren
Ontwerpspanningen worden aangepast met behulp van veiligheidsfactoren die worden toegepast op materiaaleigenschappen, waaronder:
Opbrengststerkte (ontwerptemperatuur)
Ultieme treksterkte (kamertemperatuur)
Kruipsterkte (ontwerptemperatuur)

Pakkingontwerp voor drukvat:

Een pakking is zo ontworpen dat de flenzen de specifieke hoeveelheid drukbelasting op het oppervlak van het vat moeten kunnen creëren. Het creëerde een afdichting zonder druk. De pakking moet aan de flensoppervlakken worden bevestigd en worden samengedrukt om de interne holtes en spaties te verminderen.


Ontwerp van een niet-circulair drukvat:

Vanwege de geometrie van de cilindrische vorm hebben de meeste drukvat- en pijpflenzen een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Er zijn echter enkele drukvaten of drukkanalen waar een rechthoekige of andere niet-ronde vorm vereist is, zowel om ruimte- als procesredenen.


Waterdrukvat ontwerp:

hydrostatische test
Ontwerp van het waterdrukvat
Image credit: Peter Zuidwood, Hydrostatische test, CC BY-SA 4.0


Hydrostatisch testen gebruikt water voor de test.
Het is een methode die pijpleidingsystemen, gasflessen, boilers en drukvaten omvat. Deze componenten worden getest om de sterkte en elke vorm van lekkage uit het systeem te controleren.
Hydrotesten zijn behoorlijk nodig voor de reparatie en vervanging van de apparatuur die onder de gewenste omstandigheden zal werken.
Hydrostatische test is het type druktest dat kan werken door het water te gebruiken en water in de componenten te vullen dat de lucht in het systeem verwijdert. en het zet het systeem onder druk met tot 1.5 keer de ontwerpdruk.

Hoe de statische opvoerhoogte in het drukvat te berekenen:


Ontwerp van de eindkap van het drukvat (koppen):
Ontwerpdruk van het vat omvat:
Statische opvoerhoogte = Druk als gevolg van het gewicht van de vloeistof
Handelen op interne van de druk.
Hogere vloeistofhoogte resulteert in hogere druk.
De statische vloeistofdruk is onafhankelijk van de vorm, de totale massa of het oppervlak van de vloeistof.
druk= gewicht/oppervlak=mg/A

Ontwerp van drukvatrok:


Over het algemeen wordt er een roksteun gegeven aan de hoge kolommen.
De verticale oriëntatie van de container wordt ondersteund door de roksteun in drukvaten. Het voordeel van het gebruik van roksteunen is dat het de hoeveelheid spanning op de steunen vermindert.
Rok is een cilindrische schaalkolom met een diameter gelijk aan of groter dan de buitendiameter van het vat.
De rok is aan de bodem van het schip gelast en zit over de lagerplaat.
De draagplaat bevindt zich bovenop het betonnen funderingssysteem.

Drukvat rok ondersteuning ontwerp:

  1. Het eigen gewicht van het schip.
  2. Het bedrijfsgewicht van het schip.
  3. Laterale belastingen
  4. windbelasting
  5. Seismische belasting:

Skirts zijn de steunen die worden gebruikt in de verticale drukvaten. Ze worden niet belast door de druk van de vloeistof in de container.
Het gewicht van het vat en de vloeistof binnenin en de totale belasting van de omgeving worden in aanmerking genomen voor het ontwerpen van de rokondersteuning.
Skirts geeft het goedkopere ontwerp voor de ondersteuning van de hogere drukvaten.
W+Fw+Ew= Totale belasting.

Ontwerp van een dubbelwandig drukvat:

Een vat met mantel is een container die is ontworpen om de temperatuur van de inhoud te regelen door het vat te omringen met een koel- of verwarmingsmantel waardoor een koel- of verwarmingsvloeistof wordt gecirculeerd.
Een jas is een uitwendige holte die zorgt voor een consistent warmte uitwisseling tussen de vloeistof die erin beweegt en de wanden van het vat.
Composietdrukvaten zonder voering (CPV's), in sommige sectoren ook wel type 5 (type V) tanks genoemd, zijn de meest efficiënte composietdrukvaten (barstdruk x volume/gewicht).

Vacuüm drukvat ontwerp:

vacuümdrukvatontwerp maakt gebruik van een ontwerpdruk die in overeenstemming is met het volledige vacuüm van het vat, waarbij de interne druk vacuüm is en de externe druk 100 kpa wordt, wat atmosferische druk is.


Drukvatmoeheidsberekeningen:

De vermoeiingslevensduur van materiaal wordt eerst bepaald. De materiaalmoeheid wordt bepaald door veel monsters te testen om het falen van het materiaal te controleren.
Bij elk stressniveau moet het aantal cycli berekend kunnen worden. Testmonsters zijn hooggepolijste ronde staven die zo dicht mogelijk identiek zijn als de fabricage ze kan maken. Een teststaaf wordt geroteerd met een zodanige belasting dat een vezel aan het oppervlak van de staaf onder spanning staat en vervolgens onder druk terwijl de staaf roteert, wat resulteert in een volledige spanningsomkering zoals weergegeven.

Er zijn verschillende spanningscycli, elk met een andere spanningsgrootte en aantal cycli. Vermoeidheidsschade van elke stresscyclus telt op, dus het totale effect van alle stresscycli moet worden berekend. De regel van mijnwerker:

Vormen van drukvaten:


Hoewel drukvaten in potentie elke vorm kunnen hebben, bestaat het merendeel uit delen van bollen, cilinders en kegels.
Een populair ontwerp is een cilinder met eindkappen die als koppen worden genoemd. De meest voorkomende hoofdvormen zijn halfbolvormig of schotelvormig.

Ontwerp van een verticale drukvatsteun:


Ze hebben een betere drukverdeling, waardoor ze veiliger zijn.
Ze gebruiken minder energie omdat de zwaartekracht ervoor zorgt dat hun inhoud gemakkelijk en moeiteloos kan stromen.
Voor hun bewoning hebben ze minder grond nodig.

Oppervlaktecompensatiemethode in drukvat:


Nozzle wapening is de methode van de gebiedscompensatie.
Deze methode wordt gebruikt wanneer er een opening is in het snijgedeelte van het drukvat.

Er wordt een gebied verwijderd van de schaal en de kop. Het verwijderde gebied moet gelijk zijn aan het toegevoegde gebied en het moet worden versterkt met een gelijke hoeveelheid gebied in de buurt van de opening.


samengestelde drukvatanalyse:


Het doel van de analyse van het samengestelde drukvatsysteem is dat het de opslagcapaciteit van het systeem tot het specifieke niveau moet verhogen. Daarom moet met behulp van het stalen vat een gedetailleerde analyse van het vatontwerp worden uitgevoerd in overeenstemming met de multi-axiale spanningen die het gevolg zijn van het tankontwerpsysteem in het overgangsgebied van cilinder en kop.

Minimale wanddikte voor drukvat:


1/16 inch is de minimale wanddikte die wordt gebruikt voor de drukvaten.
formule drukvatvolume:

waar,
V= inhoud,
r= straal van het binnenoppervlak
a = oppervlakte van het vat
I = traagheidsmoment.

Hoofdspanningen van drukvaten:


Er zijn er twee belangrijkste spanningen in het drukvat.
Hoepel stress
longitudinale spanning
Dit toont aan dat de spanning langs het oppervlak van het vat een resultante zou moeten hebben die de interne druk in evenwicht houdt.

Veelgestelde vragen/korte opmerkingen:


Wat is het doel van een drukvat:


Gassen en vloeistoffen worden onder hoge druk gehouden in drukvaten.
Drukvaten worden onder meer gebruikt in ketels, reservoirs, pneumatische cilinders onder hoge druk en industrieel gebruik.


Hoe werken drukvaten:


Het werkt bij hogere druk of toenemende druk. Het bereikt de druk die de applicatiefunctie doet werken, zodat het de gassen of vloeistoffen in de opslagtanks vasthoudt.
Het zorgt voor de druk via de kleppen of via de warmteoverdracht.


Wat zijn de soorten drukvaten:

Typen drukvaten zijn afhankelijk van het ontwerp van de vaten voor de functionaliteit van de toepassingen in de industrie. Voornamelijk drukvaten kunnen worden onderverdeeld in de typen op basis van hun doel voor de toepassingen. Volgens bovenstaande factoren hebben drukvaten voornamelijk drie typen:


Opslagvaten:

Deze tanks zijn vooral nuttig voor de industriële toepassingen. Deze worden meestal horizontaal of verticaal gebruikt. Het slaat vloeistoffen en gassen op, zoals olie, chloor en aardgas. Het kan beschikbaar zijn in elk maatbereik. Het is verkrijgbaar in variabele vormen zoals cilindrisch of bolvormig vanwege hun verticale of horizontale manieren. Het materiaal dat wordt gebruikt voor de vervaardiging van het type product is koolstofstaal, rekening houdend met de externe omgeving.
Dergelijke vaten hebben een zorgvuldige constructie nodig, omdat de interne stoffen slecht kunnen zijn zonder goed onderhoud.
Procesvaten:

Procesvaten zijn ontworpen volgens de vereisten van de toepassing tijdens de constructie om aan de vereiste specificaties te voldoen. In drukvaten kunnen verschillende processen worden uitgevoerd.
Afhankelijk van de toepassing kunnen drukvaten worden gebruikt in combinatie met andere producten. Het fabricagemateriaal dat nodig is voor dergelijke vatcomponenten kan dus van uniek materiaal zijn of van meerdere verschillende materialen.
Deze druk vereist de volgende belangrijke factoren:
Goed ontwerpen
Juiste materiaalkeuze afhankelijk van de eigenschappen die voldoen aan de toepassingseisen
Zorgvuldige en correcte constructie volgens de specificatie.


Wat is het verschil tussen een autoclaaf en een drukvat:


Een autoclaaf is een soort drukvat.
Het belangrijkste verschil tussen beide is dat de autoclaven het type drukvat zijn dat hoge druk en hoge temperaturen gebruikt, het lichaam zou dergelijke hoge temperaturen en drukken moeten kunnen verdragen.

Drukvatontwerp is een enorm onderwerp, we zullen doorgaan met het publiceren van artikel over Drukvat. Voor meer artikelen, klik hier.