0 تا 100 مخازن تحت فشار

این مقاله تمام اطلاعاتی را که باید در مورد مخازن تحت فشار بدانید ارائه می کند. 

مخازن تحت فشار چیست؟

انواع مخازن تحت فشار

انتخاب مواد برای مخازن تحت فشار

طراحی مخازن تحت فشار

تست کیفیت و بازرسی مخازن تحت فشار

فصل 1: مخازن تحت فشار چیست؟

مخازن تحت فشار ظروف محصور شده ای هستند که برای نگهداری مایعات، بخارات و گازها در فشاری به طور قابل توجهی بالاتر یا کمتر از فشار محیط استفاده می شوند. در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی، نفت و گاز، صنایع شیمیایی و صنایع غذایی کاربرد فراوانی دارند. تجهیزاتی مانند راکتورها، درام های فلش، جداکننده ها و مبدل های حرارتی نمونه هایی از مخازن تحت فشار هستند. 

هر مخزن تحت فشار باید در دما و فشار طراحی شده خود، که حدود ایمنی مخزن تحت فشار است، کار کند. طراحی، ساخت و آزمایش مخازن تحت فشار به طور گسترده توسط پرسنل آگاه انجام می شود و تحت مقررات قرار می گیرد زیرا انتشار و نشت تصادفی محتویات آن خطری برای محیط اطراف آن است. همانطور که باید لزوم وجود بگ فیلتر در کارخانه سیمان را بدانیم در این مقاله قصد داریم مخازن تحت فشار را به طور کامل معرفی کنیم.

فصل دوم: انواع مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار ممکن است بر اساس هدف یا هندسه آنها طبقه بندی شوند.

انواع مخازن تحت فشار با توجه به هدف آن

مخازن ذخیره سازی مخازن ذخیره سازی برای نگهداری مایعات و گازها برای مقاصد صنعتی استفاده می شود. این ظرف ممکن است برای حاوی مایعات در فرآیندهای بعدی یا برای نگهداری محصولات نهایی مانند گاز طبیعی فشرده (CNG) و نیتروژن مایع استفاده شود. فولاد کربنی رایج ترین ماده مورد استفاده برای مخازن ذخیره سازی است.

مبدل های حرارتی. مبدل های حرارتی برای انتقال حرارت بین دو یا چند سیال استفاده می شود. آنها معمولاً در صنایع غذایی، دارویی، انرژی و صنایع زیستی استفاده می شوند. عملکرد تجهیزات مبدل حرارتی به خواص حرارتی و جریان سیالات درگیر در تبادل حرارت و به خاصیت حرارتی پارتیشن رسانا (برای مبدل های حرارتی تماس غیر مستقیم) بستگی دارد. مواد در یک مبدل حرارتی از اختلاف دمای سیالات سرد و گرم و فشار داخلی حاوی سیالات استرس را تجربه می کنند.

دیگ بخار. بویلرها تجهیزات انتقال حرارتی هستند که از سوخت، انرژی هسته ای یا الکتریکی به عنوان منابع گرما استفاده می کنند. آنها معمولاً از یک ظرف محصور تشکیل شده اند که امکان انتقال گرما از منبع به سیال را فراهم می کند. آنها در درجه اول برای گرم کردن مایعات استفاده می شوند. اغلب اوقات، تبدیل فاز سیال از فاز مایع به بخار در داخل دیگ رخ می دهد. بخار تولید شده توسط دیگ برای کاربردهای مختلف گرمایشی و تولید برق استفاده می شود. دیگ های بخار بخار را با فشار بالا تولید می کنند تا پره های توربین را تسریع کنند. از این رو، مخزن دیگ باید استحکام بالایی برای تحمل چنین فشارهای بالا و تنش حرارتی داشته باشد. برای اکثر مواد، استحکام با افزایش دما کاهش می یابد.

شاید برایتان جالب باشد، مقاله کاربرد کوره ذوب در صنعت آلومینیوم را مطالعه کنید.

کشتی های فرآیندی مخازن فرآیند طبقه بندی گسترده ای از مخازن تحت فشار هستند. اینها ظروفی هستند که در آن فرآیندهای صنعتی مانند اختلاط و هم زدن، تخلیه، تقطیر و جداسازی جرمی و واکنش شیمیایی رخ می دهد. تغییر در فشار داخلی یک ظرف فرآیند به ماهیت فرآیند انجام شده و تبدیل مواد درگیر بستگی دارد. از انواع خاص مخازن فرآیند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ستون های تقطیر امکان جداسازی مخلوطی از مایعات را بر اساس تفاوت در فرار آنها می دهند. در این فرآیند، مخلوط تا دمایی گرم می شود که جزء فرارتر به فاز بخار تبدیل می شود. ارتفاع ظرف به قسمت داخلی ستون (بسته بندی یا سینی) بستگی دارد.

دکانترها اجازه جداسازی مخلوط جامد-مایع یا مایع-مایع را می دهند. جزء متراکم تر در ته ظرف می نشیند. این نوع کشتی دارای سطح مقطع باریک یا جهت افقی است.

میکسرهای صنعتی مخازنی تحت فشار هستند که مجهز به تیغه های موتوری برای همگن کردن و امولسیون کردن یک یا چند ماده هستند. مواد مخلوط شده ممکن است جامد یا مایع یا ترکیبی باشند. تجهیزات همزن با سرعت های مختلف بسته به میزان همگنی کار می کنند.

راکتورهای شیمیایی مخازن بسته ای هستند که برای محتوی واکنش دهنده ها و کاتالیزورها در طی یک واکنش شیمیایی استفاده می شوند. آنها مجهز به همزن برای تسهیل تماس مولکولی بین واکنش دهنده ها هستند. یک واکنش شیمیایی معمولاً در یک ظرف روکش دار انجام می شود تا گرمای تولید شده را جذب کند. بسته به گرمای واکنش، واکنش دهنده ها ممکن است در طی واکنش گرما (گرماداز) آزاد کنند یا گرما (گرماداز) را جذب کنند. همانطور که واکنش دهنده ها به محصولات تبدیل می شوند، فشار داخلی در صورت تولید محصولات گازی افزایش می یابد و در دماهای بالاتر حتی بیشتر می شود.

انواع مخازن تحت فشار با توجه به هندسه آن

مخازن تحت فشار کروی. مخازن تحت فشار کروی به دلیل ساختار قوی برای محتوی سیالات پرفشار ایده آل هستند، اما ساخت آنها دشوار و پرهزینه است. تنش داخلی و خارجی به طور مساوی روی سطح کره توزیع می شود، به این معنی که هیچ نقطه ضعفی وجود ندارد. آنها سطح کمتری در واحد حجم دارند. اگر مخازن کروی با همان حجم ساخته شود، مقدار کمتری مواد را نسبت به ظرف استوانه ای مصرف می کنند. سطح کوچکتر ظرف کروی نیز انتقال حرارت کمتری از جسم داغتر در مقایسه با سایر اشکال دارد.

مخازن تحت فشار استوانه ای. مخازن تحت فشار استوانه ای به دلیل تطبیق پذیری پرکاربردترین مخازن هستند و تولید آن نسبت به مخازن کروی ارزان تر است. با این حال، آنها مانند رگ های کروی استحکام ندارند زیرا توسط اتصالات مورد استفاده برای اتصال سرها کاهش می یابد. ظروف استوانه ای از یک استوانه به نام پوسته و بسته های انتهایی به نام سر تشکیل شده اند. اتصال سر به پوسته را خط جوش می گویند. انحنای سر از خط مماس شروع می شود.

سرهای متداول یک ظرف استوانه ای از انواع زیر است.

سرهای نیم کره ای برای جابجایی مایعات پرفشار و محصور کردن ظروف با قطر زیاد ایده آل هستند زیرا فشار به طور مساوی در سطح سر توزیع می شود. هندسه شعاعی ساده و حجم داخلی بالاتری دارند، اما ساخت و اتصال به پوسته دشوارتر است. در مقایسه با سایر هندسه‌های سر، سرهای نیم‌کره‌ای به کمترین ضخامت دیواره نیاز دارند که فشار داخلی مشابهی را تحمل می‌کنند. شعاع سر نیمکره ای برابر با شعاع سطح مقطع رگ استوانه ای است. عمق سر نصف قطر است.

سرهای توریسفریک برای تحمل فشارهای کمتر از 15 بار مناسب هستند. آنها ساده ترین و ارزان ترین برای ساخت در میان سرها هستند. آنها برای مخازن تحت فشار با محدودیت ارتفاع به دلیل مشخصات صاف تر استفاده می شوند. آنها از بخشی از یک چنبره و بخشی از یک کره تشکیل شده اند. انتقال استوانه و ظرف را بند انگشتی می گویند که به شکل حلقوی است. شعاع بند انگشت برابر با شعاع چنبره و شعاع تاج برابر با شعاع کره است.

سرهای بیضوی دارای عمقی هستند که کسری از عرض سر است. شعاع آن بین محور اصلی و فرعی متفاوت است که معمولاً 2:1 است. سر بیضی شکل و پوسته آن ضخامت دیواره یکسانی دارند. این نوع هد به دلیل داشتن نسبت ارتفاع به وزن برای حاوی گازهای پرفشار ایده آل است. می تواند فشارهای بیش از 15 بار را تحمل کند. سرهای بیضوی در برابر فشار مقاوم بوده و استحکام کلی بالایی دارند که به دلیل نیاز به ضخامت کاهش یافته، آنها را مقرون به صرفه می کند.

جهت گیری کشتی

محور یک ظرف استوانه ای ممکن است به صورت عمودی یا افقی باشد.

جهت گیری رگ عمودی استفاده می شود:

وقتی فضای کف کوچک است.

وقتی حجم رگ کم است.

در مخازن اختلاط زیرا امکان اختلاط کارآمد را فراهم می کند زیرا سیال در سطح مقطع کوچکتری توزیع می شود.

وقتی نسبت گاز به مایع زیاد است.

در جداسازی مایع از مایع برای حذف آسان تر اجزا.

جهت گیری کشتی افقی استفاده می شود:

در مبدل های حرارتی از آنجایی که این جهت تمیز کردن را آسان تر می کند.

در مخازن ته نشینی و درام های فلاش که سرعت پایین رو به پایین مورد نیاز است. سرعت های پایین تردد کمتری دارند.