Projeto de vaso de pressão: 17 fatos que você deve saber

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Tensões primárias e secundárias em vasos de pressão | Análise da tensão do vaso de pressão | Procedimento de projeto de vaso de pressão:


O primeiro passo no projeto de uma embarcação é o propósito de aplicação e especificações que funcionam com as características do contêiner. O meio ambiente e a natureza dos líquidos e gases são outros fatores importantes.
Os parâmetros envolvem no projeto:

  • A temperatura e pressão (segurança máxima).
  • Fator de segurança.
  • A capacidade de conter o volume.
  • Tolerância à corrosão
  • Temperatura de design.


Vaso esférico:


M=\\frac{3}{2}PV\\frac{\\rho }{\\sigma }
Onde,
M = massa, (kg)
P = diferença de pressão (a pressão manométrica), (Pa)
V = volume,
\\rho = A densidade do material do vaso, (kg/m3)
\\sigma = A tensão máxima de trabalho que o material pode tolerar. (Pa)

Vaso cilíndrico com extremidades hemisféricas:


M=2\\pi R^{2}(R+W)P\\frac{\\rho }{\\sigma }
Onde,
R = raio
W = largura média do cilindro
largura total = (W + 2R)
Tensão em vasos de pressão de parede fina:
\\sigma _{\\Theta }=\\sigma longo=\\frac{Pr}{2t}
tensão no eixo longitudinal

p é a pressão manométrica interna,
r é o raio interno da esfera,
A espessura da parede da esfera é denotada por t.

Equações do vaso de pressão para estresse | Equações do vaso de pressão | Fórmula do vaso de pressão | vaso de pressão de tensão longitudinal:

\\sigma _{\\Teta }=\\frac{Pr}{t}
\\sigma longo=\\frac{Pr}{2t}
sigma = tensão na direção longitudinal, p é a pressão manométrica interna e sigma = tensão na direção longitudinal
r é o raio interno da esfera,
A espessura da parede da esfera é denotada por t.

projeto de vaso de pressão
projeto de vaso de pressão
Crédito da imagem: CDang, Cilindro do reservatório de pressão sous contrainte, CC BY-SA 3.0

Projeto mecânico de vaso de pressão | Projeto de vaso de pressão | cálculos de vasos de pressão | como projetar um vaso de pressão | dimensões do vaso de pressão

crie o esboço do design:
Projete e crie os requisitos da embarcação usando as dimensões.
Inclui dimensões como forma, diâmetro, comprimento, pressão, temperatura e material de construção.
Descubra a resistência mecânica:
Descubra cálculos mecânicos usando o software.
O software fornece desenhos 2D ou 3D:
desenho do projeto do vaso de pressão:

Padrões de design:
O objetivo da aplicação do navio.
Pressão e temperatura de operação
Materiais para fabricação
Tipo de cabeça da embarcação
Orientação: horizontal ou vertical
Dimensões
Aberturas e conexões
Requisitos para aquecimento e resfriamento
O acabamento da superfície
Fatores externos
As tensões de projeto são ajustadas usando fatores de segurança aplicados às propriedades do material, incluindo:
Força de escoamento (temperatura do projeto)
Resistência à tração final (temperatura ambiente)
Força de fluência (temperatura do projeto)

Projeto de gaxeta para vaso de pressão:

Uma gaxeta é projetada de forma que os flanges sejam capazes de criar a quantidade específica de carga de compressão na superfície do vaso. Ele criou uma vedação sem pressão. A gaxeta deve ser fixada às superfícies do flange e comprimida para reduzir os vazios e espaços internos.


Projeto de um vaso de pressão não circular:

Devido à geometria da forma cilíndrica, a maioria dos vasos de pressão e flanges de tubo têm uma seção transversal circular. No entanto, existem alguns vasos de pressão ou dutos de pressão onde uma forma retangular ou outra forma não circular é necessária, seja por razões de espaço ou de processo.


Projeto de vaso de pressão de água:

teste hidrostático
Projeto de vaso de pressão de água
Crédito da imagem: Pedro Southwood, Teste hidrostático, CC BY-SA 4.0


Teste hidrostático usa água para o teste.
É um método que compreende sistemas de dutos, cilindros de gás, caldeiras e vasos de pressão. Esses componentes são testados para verificar a resistência e qualquer tipo de vazamento do sistema.
Os hidro testes são bastante necessários para a reparação e substituição dos equipamentos que irão operar nas condições pretendidas.
Teste hidrostático é o tipo de teste de pressão que pode funcionar usando a água e enchendo os componentes com água que remove o ar contido no sistema. e pressuriza o sistema com até 1.5 vezes a pressão de projeto.

Como calcular a carga estática no vaso de pressão:


Projeto de tampa de extremidade de vaso de pressão (cabeças):
A pressão de projeto do vaso inclui:
Cabeça estática = pressão resultante do peso do líquido
Atuando na pressão interna.
A altura mais alta do líquido resulta em pressão mais alta.
A pressão estática do fluido é independente da forma do líquido, massa total ou área de superfície.
pressão = peso / área = mg / A

Projeto da saia do vaso de pressão:


Geralmente, o suporte da saia é fornecido para as colunas altas.
A orientação vertical do recipiente é suportada pelo suporte da saia em vasos de pressão. A vantagem de usar suportes de saia é que reduz a quantidade de tensão nos suportes.
Saia é uma coluna cilíndrica com um diâmetro igual ou maior que o diâmetro externo da embarcação.
A saia é soldada ao fundo da embarcação e fica sobre a placa de apoio.
A placa de apoio está localizada no topo do sistema de fundação de concreto.

Projeto de suporte da saia do vaso de pressão:

  1. O peso morto da embarcação.
  2. Peso operacional da embarcação.
  3. Cargas laterais
  4. Carga de vento
  5. Carga sísmica

As saias são os suportes usados ​​nos vasos de pressão verticais. Eles não retiram carga da pressão do fluido dentro do contêiner.
O peso do vaso e do fluido interno e as cargas ambientais em conjunto são considerados para o projeto do suporte da saia.
As saias oferecem um design menos caro para o suporte dos vasos de pressão mais altos.
W + Fw + Ew = Carga total.

Projeto de um vaso de pressão encamisado:

Um recipiente encamisado é um contêiner projetado para controlar a temperatura de seu conteúdo, envolvendo o recipiente com uma "camisa" de resfriamento ou aquecimento através da qual um fluido de resfriamento ou aquecimento é circulado.
Uma jaqueta é uma cavidade externa que fornece uma troca de calor entre o fluido que se move dentro dele e as paredes do vaso.
Vasos de pressão compostos sem liner (CPVs), também conhecidos como tanques tipo 5 (tipo V) em alguns setores, são os vasos de pressão compostos mais eficientes (pressão de ruptura x volume / peso).

Projeto do vaso de pressão a vácuo:

O projeto do vaso de pressão a vácuo usa uma pressão de projeto que está de acordo com o vácuo total do vaso, afirmando que a pressão interna é o vácuo e a pressão externa se torna 100kpa, que é a pressão atmosférica.


Cálculos de fadiga do vaso de pressão:

A vida de fadiga do material é determinada primeiro. A fadiga do material é determinada testando muitas amostras para verificar a falha do material.
Em cada nível de estresse, o número de ciclos deve ser calculado. As amostras de teste são barras redondas altamente polidas que são quase idênticas ao que o fabricante pode fazer. Uma barra de teste é girada com uma carga aplicada de modo que uma fibra na superfície da barra esteja em tensão e, em seguida, em compressão conforme a barra gira, resultando em uma reversão completa de tensão, conforme mostrado.

Existem vários ciclos de tensão, cada um com uma magnitude de tensão e número de ciclos diferentes. Os danos de fadiga de cada ciclo de tensão aumentam, então o efeito total de todos os ciclos de tensão deve ser calculado. A regra do Mineiro:

Formas de vasos de pressão:


Embora os vasos de pressão possam ter qualquer forma, a maioria é composta de porções de esferas, cilindros e cones.
Um projeto popular é um cilindro com tampas de extremidade chamadas de cabeças. As formas de cabeça mais freqüentes são hemisféricas ou abauladas.

Projeto de um suporte de vaso de pressão vertical:


Eles têm uma melhor distribuição de pressão, tornando-os mais seguros.
Eles usam menos energia porque a gravidade permite que seu conteúdo flua facilmente e sem esforço.
Eles exigem menos espaço no solo para sua habitação.

Método de compensação de área em vaso de pressão:


O reforço do bico é o método de compensação da área.
Este método é utilizado quando há abertura na seção de corte do vaso de pressão.

Uma área é removida da casca e da cabeça. A área removida deve ser igual à área adicionada e deve ser reforçada por uma quantidade igual de área próxima à abertura.


análise de vaso de pressão composto:


O objetivo da análise do sistema de vaso de pressão composto é que ele deve aumentar a capacidade de armazenamento do sistema para o nível específico. Portanto, usando a embarcação de aço, uma análise detalhada do projeto da embarcação deve ser realizada de acordo com as tensões multiaxiais resultantes do sistema de projeto do tanque na região de transição do cilindro e da cabeça.

Espessura mínima da parede para o vaso de pressão:


1/16 polegadas é a espessura mínima da parede usada para os vasos de pressão.
fórmula de volume do vaso de pressão:

Onde,
V = volume,
r = raio da superfície interna
a = área da embarcação
I = momento de inércia.

Tensões principais do vaso de pressão:


Há dois tensões principais no vaso de pressão.
Tensão do arco
tensão longitudinal
Isso mostra que o estresse ao longo da superfície do vaso deve ter uma resultante que equilibre a pressão interna.

Perguntas frequentes / notas curtas:


Qual é a finalidade de um vaso de pressão:


Gases e líquidos são mantidos em altas pressões dentro de vasos de pressão.
Vasos de pressão são usados ​​em caldeiras, reservatórios, cilindros pneumáticos altamente pressurizados e usos industriais, entre outros.


Como funcionam os vasos de pressão:


Funciona com pressões mais altas ou com pressões crescentes. Atinge a pressão que faz com que a função de aplicação funcione de forma a reter os gases ou os líquidos nos tanques de armazenamento.
Fornece a pressão através das válvulas ou através do transferência de calor.


Quais são os tipos de vasos de pressão:

Os tipos de vasos de pressão dependem do projeto dos vasos para a funcionalidade das aplicações nas indústrias. Principalmente os vasos de pressão podem ser divididos em tipos de acordo com sua finalidade para as aplicações. De acordo com os fatores acima, principalmente os vasos de pressão têm três tipos:


Recipientes de armazenamento:

Esses tanques são úteis principalmente para as aplicações industriais. Normalmente, são usados ​​de maneira horizontal ou vertical. Ele armazena líquidos e gases como óleo, cloro e gases naturais. Pode estar disponível em qualquer faixa de tamanho. Ele está disponível em formas variáveis ​​como cilíndricas ou esféricas para suas formas verticais ou horizontais. O material utilizado na fabricação do tipo de produto é o aço carbono, considerando o ambiente externo.
Esses vasos precisam de construção cuidadosa, pois as substâncias internas podem ser nocivas sem a manutenção adequada.
Recipientes de processo:

Os vasos de processo são projetados de acordo com os requisitos da aplicação durante a construção para atingir as especificações exigidas. Vários processos podem ser realizados em vasos de pressão.
Vasos de pressão podem ser usados ​​em conjunto com outros produtos, dependendo da aplicação. Portanto, o material de fabricação necessário para esses componentes de vaso pode ser de um material único ou de vários materiais diferentes.
Essa pressão requer os seguintes fatores importantes:
Projeto adequado
Seleção de material adequada dependendo das propriedades que atendem aos requisitos da aplicação.
Construção cuidadosa e adequada de acordo com as especificações.


Qual é a diferença entre uma autoclave e um vaso de pressão:


Uma autoclave é um tipo de vaso de pressão.
A principal diferença entre os dois é que as autoclaves são o tipo de vasos de pressão que utilizam alta pressão e altas temperaturas, o corpo deve ser capaz de suportar tais altas temperaturas e pressões.

O projeto de vasos de pressão é um tópico vasto, continuaremos publicando artigos sobre Vasos de pressão. Para mais artigos, clique aqui.