תוֹכֶן
אתם עשויים לתהות כיצד צינורות וצינורות יכולים לעמוד בלחץ הגדול של המים העוברים דרכם. חלק גדול מכך מסתכם בהבנת הפיזיקה העומדת מאחוריהם. המהנדסים בודקים תקנים אלה על ידי בדיקת מידת הצינורות החזקים, ולחץ העבודה המקסימלי המאפשר עבודה (MAWP) הוא כלי מרכזי בקביעת גבולות בטוחים לצינור.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
חשב את לחץ העבודה המרבי המותר (MAWP) באמצעות ע = 2 סy וד וה וt t / דoעבור חוזק תפוקה (או חוזק מתיחה) של החומר סy, גורם עיצובי וד, גורם מפרק אורכי וה, גורם נגע לטמפרטורה וt וקוטר צינור פנים דo.
לחץ עבודה מרבי המותר (MAWP)
אתה יכול לחשב את ה- לחץ עבודה מרבי המותר (MAWP), הלחץ המרבי לצינור, בעזרת הנוסחה
P = frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}לערך MAWP ע בפסי, חוזק תפוקה (או חוזק מתיחה) של החומר סy, גורם עיצובי וד, גורם מפרק אורכי וה, גורם נגע לטמפרטורה וt וקוטר צינור פנים דo. גורמים אלה לוקחים בחשבון את התכונות של החומרים עצמם, ועליך לחפש אותם אחר החומרים המעורבים במקרה הספציפי בו אתה שוקל.
לדוגמה, אם היית יודע שהקוטר הפנימי של כלי גלילי היה 200 אינץ ', היית יכול להבין כיצד להשתמש בסגסוגת מתכת כדי ליצור אותו. השתמש בחומר מפלדת פחמן עם חוזק תפוקה של 64,000 psi שיש לו עובי של 1/2 אינץ '. גורם התכנון הוא 0.72, גורם המפרק האורך הוא 1.00 והגורם הנוגע לטמפרטורה הוא 1.00. באמצעות הנוסחה, אתה יכול לחשב MAWP כ:
להתחיל {מיושר} P & = frac {2 × 64,000 ; {psi} × 0.72 × 1.00 × 1.00 × 0.5 ; {ב}} {200 ; {ב}} & = 230.4 ; {psi} end {lined}תקני MAWP
כפי שמוגדרת ה- MAWP על ידי הארגון הבינלאומי לתקינה, לכלי לחץ בדרך כלל יש פרמטרים עיצוביים עבור המאפיינים השונים שלהם כמו עובי הקיר או הרדיוס הפנימי של כלי הצינור. המהנדסים בודקים אותם מקרוב כדי לוודא שהעיצוב שלהם יכול לעמוד בלחץ המתאים שלהם, טמפרטורה, קורוזיה וכל דבר אחר שעשוי להפריע לביצועיהם. בדיקות המשתמשות במים בלחץ קובעות את לחץ הבדיקה ההידרוסטטי כדי לוודא שהכלי יוכלו לעמוד בכוחות המתאימים לשימושם. היצרנים עשויים להשתמש גם בבדיקות אחרות.
לדוגמה, חברת Penflex מפחיתה את חישובי ה- MAWP שלהם ב -20 אחוזים כדי להסביר את החום הכרוך בכך שמשפיע על חוזק התשואה של חוטי הצמה שלהם במהלך תהליך הריתוך. הם אפילו לוקחים בחשבון גורמי התאמה המשפיעים על MAWP בטמפרטורות גבוהות.
האגודה האמריקאית למהנדסי מכונות קבעה סטנדרטים כך שהספלים חייבים לעמוד ב 100 פאונד לאינץ 'מרובע (100 psi) וחייבים בנפח מספיק שיכול להכיל 10,000 ליטר נוזלים. הדוגמא שלמטה MAWP של 230.4 psi עומדת בדירוג הלחץ הנדרש של 100 psi.
נוסחת לחץ אלטרנטיבי לעיצוב
אתה יכול גם לבדוק את העמידות של כלי באמצעות נוסחת Barlows, P = 2_St_ / דלחץ עלחץ מותר ס בפסי, עובי הקיר t, וקוטר חיצוני ד כדי לבדוק כיצד הלחץ הפנימי של הצינור עומד בפני חוזק החומרים. בעת השימוש בנוסחה זו, ודא t ו ד יש אותן יחידות כך ששני צידי המשוואה יישארו מאוזנים.
אתה יכול להשתמש בנוסחה Barlows לחישוב לחץ פנימי, לחץ מתפרץ אולטימטיבי, לחץ הפעלה מקסימלי מותר (MAOP) והלחץ ההידרוסטטי מיל. מחשבים לחץ פנימי על ידי שימוש בחוזק תפוקה למתח מותר ס וחישוב הלחץ שנוצר. באופן דומה, אתה יכול לחשב לחץ פרץ אולטימטיבי על ידי שימוש בעוצמת התפוקה המרבית עבור ס.
השתמש בעוצמת התפוקה המינימלית שצוינה (SMYS) עבור ס, או את הכוח הקשור למפרט מסוים, לקביעת MAOP. הלחץ ההידרוסטטי בטחנה משתמש בשבריר של עוצמת התפוקה שצוינה, הלחץ בו מייצרת כמות ספציפית של עיוות פלסטי, ס. חוזק התשואה שצוין זה הוא בדרך כלל 60% מעוצמת התשואה המרבית.