تبلیغات
دانلود و آموزش رایگان مهندسی مکانیک - آموزش طراحی مخازن تحت فشار - مقدمه

آموزش طراحی مخازن تحت فشار - مقدمه

چهارشنبه 7 شهریور 1397
علی عزیزی


آموزش طراحی مخازن تحت فشار

در این آموزش به صورت حرفه ای با نحوه طراحی مخازن تحت فشار آشنا می شویم. 

برای آشنایی با انواع مخازن تحت فشار، کاربردها و اصطلاحات آنها به ادامه مطلب مراجعه کنید ...


مقدمه


مخزن تحت فشار طبق تعریف مخزنی است که فشار داخل آن بیش از 15 psi (و کمتر از 3000 psi) باشد. ساخت مخازن تحت فشار از استاندارد ASME BPVC Section II تبعیت می کند. دو روش کلی ساخت این مخازن عبارت اند از: روش فرجینگ و روش جوشکاری. روش فرجینگ برای مخازنی که جوش طولی ندارند و جنس آنها فولادهای کم کربن و یا فولادهای کم آلیاژ باشد، به کار می رود. مواد سازنده مخازن تحت فشار باید استحکام مکانیکی مناسب، مقاومت به ضربه بالا و (در صورت نیاز) مقاومت در برابر خوردگی بالایی داشته باشند.

انواع طبقه بندی مخازن تحت فشار در شکل زیر آمده است.


مخازن تحت فشار


استوانه ای

 کروی


اجزای مخزن استوانه ای


- پوسته (Shell)

پوسته یك مخزن تحت فشار اساسی ترین قسمت آن است. در تئوری، پوسته به هر شكلی می تواند وجود داشته باشد؛ ولی در عمل تقریباً همواره بصورت استوانه ای هستند. این به این دلیل است كه یك استوانه شكل مناسبی برای نگهداری فشار است. استوانه های جدار نازك تحت فشار داخلی تنها تحت تنشهای اصلی قرار دارند در حالی كه پوسته های مستطیلی تحت تأثیر نیروهای خمشی و برشی زیادی قرار داشته و نیاز به ضخامت بیشتری دارند. پوسته های استوانه‌ای بنابر عملكرد مورد نیاز می‌توانند افقی یا عمودی باشند. معمولاً پوسته ها از نورد ورق های تخت و اتصال آن‌ها بوسیله جوش های درزی ساخته می شوند.
  • - عدسی یا کلاهک (Head)
  • برای كامل كردن محفظه، پوسته استوانه ای باید بوسیله عدسی پوشیده شود. انواع مختلف عدسی ها وجود دارند كه در زیر بعضی از انواع آن‌ها معرفی شده است:

    1. عدسی های مسطح
    2. عدسی های بیضوی (بشقابی)
    3. عدسی شبه كروی
    4. عدسی های نیم كروی
  • - پایه (Leg)
  • - دریچه بازدید (MANHOLE)
  • - بازوی لنگری شکل (DAVIT ARM)
  • - لوله های ورودی و خروجی (INLET & OUTLET)
  • - لوله Stand
  • - خروجی هوا (Vent)
  • - لوله تخلیه (DRAIN)
  • - سر ریز (OVER FLOW)
  • - قلاب مخصوص حمل و نقل (LIFTING LUG)

استاندارد های مدنظر در طراحی مخازن تحت فشار

 ASME I - Construction of Power Boilers
ASME II - Materials
ASME III - Construction of Nuclear Facility Components
ASME IV - Construction of Heating Boilers
ASME VIII-1 / VIII-2 - Construction of Pressure Vessels
ISO 11439

کاربردهای مخازن تحت فشار


مخازن تحت فشار در موارد زیر کاربرد دارند:

ذخیره هوای فشرده و مخازن آب داغ خانگی

مخازن تحت فشار استوانه ای غواصی

برج های تقطیر

اتوکلاو

تجهیزات پالایشگاه نفت و پتروشیمی

راکتورهای هسته ای

زیر دریایی و کشتی های فضایی

مخازن هیدرولیکی و پنیوماتیکی تحت فشار

مخازن کیسه هوای خودرو

مخازن ذخیره سازی گاز و مایع (آمونیاک، کلر، پروپان، بوتان، LPG و ...)


اصطلاحات مهم فشار و دما


بگذارید برخی اصطلاحات مهم را معرفی کنیم.

1. فشار و دمای کار: فشار و دمای عملکرد عادی مخزن

2. فشار طراحی: 10% یا 30 psi بیشتر از فشار کاری می باشد. از این فشار برای تعیین حداقل ضخامت پوسته استفاده می شود.

نکات فشار: در مخازنی که ارتفاع آنها بیش از 10 متر است فشار استاتیکی ناشی از وزن نیز لحاظ می شود. اگر ممکن است برای مخزن حالت خلاء بوجود بیاید، طراحی با در نظر گرفتن پدیده خلاء باید انجام شود.

نکات دما: درجه حرارت طراحی بسیار مهم است چرا که با تنش مجاز فلز سازنده مخزن مرتبط است. اگر محدوده دمای فعالیت مخزن بین 20- تا 650 درجه فارنهایت باشد، درجه حرارت طراحی طبق Rating فلنج ها تعیین می شود. برای فولاد کربنی در دمای نزدیک به محیط، حداقل درجه حرارت شکست ترد اهمیت فراوانی دارد. در آیین نامه درجه حرارت بالاتر از 1000 درجه فارنهایت برای فولاد کربنی، و بالاتر از 1200 درجه فارنهایت برای فولاد کم آلیاژ، مجاز نمی باشد.

3. حداکثر فشار کاری مجاز (M.A.W.P.): فشاری که ضعیف ترین عضو مجموعه به مرحله تسلیم برسد. این فشار با توجه به پوسته (نه فلنج، دریچه یا ...) تعیین می شود.

به خاطر داشته باشید که فشار تست هیدروستاتیک 1.5 برابر فشار طراحی یا برابر MAWP است. و همانطور که می دانیم، ماکزیمم تنش مجاز به خواص مکانیکی ماده سازنده مخزن بستگی دارد.


انواع بارگذاری مخازن تحت فشار


انواع بارگذاری که می تواند به مخازن تحت فشار وارد شود عبارتند از:

1. فشار داخلی (یا خارجی)

2. وزن مخزن

3. بارهای استاتیکی ناشی از لوله های اتصال، تجهیزات متصل به مخزن و ادوات داخلی

4. بارهای دینامیکی مربوط به تغییرات دما یا فشار داخل مخزن

5. نیروی ناشی از اثرات باد و زلزله

6. بارهای ناشی از پدیده قوچ

7. تنش ناشی از گرادیان دمایی وابسته به زمان (اثر خزش)

برای راحتی کار اگر شرایط خاصی نباشد، می توان از موارد3، 4، 6 و 7 صرف نظر کرد و تنها بارهای ناشی از فشار داخلی (یا خارجی)، وزن مخزن و اثرات باد و زلزله را لحاظ کرد.


انواع تنش در مخازن تحت فشار


تنش های ایجاد شده در مخزن سه دسته هستند: تنش کششی، تنش فشاری و تنش پوسته ای اولیه (پسماند).


خیلی خب مقدمه مفصلی در مورد مخازن تحت فشار گفتیم. ادامه این آموزش را دنبال کنید و در طراحی مخازن تحت فشار حرفه ای شوید ...


نویسنده: علی عزیزی





ویدیوی آموزشی، جزوه، کتاب، مقاله، پروژه و پایان نامه

وبلاگ تخصصی مکانیک، با هدف ایجاد مرجع آموزشی کامل برای مهندسین مکانیک ایجاد شده است.
تمامی حقوق این وب سایت متعلق به دانلود و آموزش رایگان مهندسی مکانیک است. || طراح قالب avazak.ir