onderzoek Nu
1. Definitie van drukvat
A drukvat is een verzegelde container die kan worden weergegeven om interne of externe drukverschillen te weerstaan. Ze worden op grote schaal gebruikt om verschillende media op te slaan, zoals vloeistoffen, gassen en stoom, met name in industriële processen die onder hoge of lage druk vereisen. Drukvaten zijn onmisbare apparatuur in de chemische, aardolie, aardgas, stroom en farmaceutische industrie.
In veel industriële toepassingen slaan drukvaten niet alleen stoffen op, maar voeren ze ook complexe procesoperaties uit zoals reacties, verdamping en scheidingen. Omdat de druk in de drukvaten vaak aanzienlijk hoger is dan atmosferische druk, moeten hun ontwerp, productie en onderhoud zich strikt houden aan relevante nationale normen en industriële specificaties.
2. Basisstructuur van drukvaten
Het structurele ontwerp van een drukvat moet rekening houden met meerdere factoren, waaronder de drukcapaciteit, de kenmerken van de gebruikte media en temperatuuromstandigheden. De basisstructuur bestaat voornamelijk uit de schaal, eindkappen, ondersteunende structuren, gewrichten en veiligheidsapparaten. Het volgende is een gedetailleerde uitleg van elke component:
a) shell
De schaal is het hoofdlichaam van het drukvat, voornamelijk verantwoordelijk voor het dragen van de interne druk. Het shell -ontwerp varieert afhankelijk van de vorm van het schip.
Cilindrische schaal: dit is de meest voorkomende vorm van drukvat. Het is geschikt voor de meeste toepassingen, zoals opslagtanks en reactoren. Cilindrische vaten zijn relatief eenvoudig te produceren, hebben een stabiele structuur en verdelen de druk effectief.
Sferische schaal: bolvormige schelpen bieden de meest uniforme drukverdeling en kunnen hogere interne en externe druk weerstaan. Daarom worden ze vaak gebruikt in schepen die bestand zijn tegen extreem hoge drukken, zoals vloeibaar gasopslagcontainers. Sferische containers zijn echter duurder om te produceren en komen minder vaak voor dan cilindrische containers.
Ellipsoïdale of hemisferische schaal: dit ontwerp combineert de voordelen van cilindrische en sferische containers, waardoor het geschikt is voor extreem hoge druktoepassingen en een grotere drukweerstand biedt. Ze worden vaak gebruikt in hogedrukstoomketels of bepaalde gespecialiseerde chemische reactoren.
b) Hoofden
Hoofden zijn de uiteinden van een drukvat, afdichten en gedeeltelijk absorberen van de druk. Het ontwerp en de vorm van een kop komen in het algemeen overeen met de vorm van het schip zelf. De dikte en vorm van de kop variëren afhankelijk van de druk die wordt gedragen.
Hemisperische kop: deze kopvorm verdeelt gelijkmatig de interne druk en wordt vaak gebruikt aan de uiteinden van bolvormige of cilindrische vaten om spanningsconcentraties te minimaliseren. Ovale koppen: geschikt voor vaten met lage en gemiddelde druk. Hun vorm helpt stress gelijkmatig te verdelen over het schip en worden vaak aangetroffen op opslagtanks in de chemische en petroleumindustrie.
Conische hoofden: conische koppen worden vaak gebruikt aan de onderkant van vaten, met name voor lagedrukvaten of waar vloeibare drainage vereist is.
c) Ondersteuningsstructuren
Ondersteuningsstructuren ondersteunen het gewicht van het gehele drukvat en worden meestal geïnstalleerd aan de onderkant of zijkant van het schip. Ze zorgen voor stabiliteit en voorkomen kantel of verplaatsing door zwaartekracht of trillingen.
Ondersteuningsstructuren omvatten benen, hijsframes en bases. Ondersteuningsstructuren moeten worden ontworpen op basis van de grootte van het schip en de bedrijfsomgeving om veiligheid en stabiliteit te waarborgen.
d) sproeiers
Nozzels zijn de delen van een drukvat dat buizen, kleppen, instrumenten en andere apparatuur verbindt. Gemeenschappelijke typen omvatten voedingspoorten, uitlaatpoorten, afvoerpoorten en gasuitlaten.
Nozzels moeten worden ontworpen om een lekbestendige verbinding te garanderen en lekkage te voorkomen wanneer het schip onder druk staat. Ze zijn meestal verbonden met het vaartuiglichaam door te lassen of in te schieten. e) Veiligheidsontlastklep
Om explosie of breuk door overmatige interne druk te voorkomen, moeten drukvaten worden uitgerust met een veiligheidsapparaat, waarvan de meest voorkomende een veiligheidsklep is. Een veiligheidsklep detecteert automatisch de interne druk en, wanneer de druk een ingestelde waarde overschrijdt, opent om overtollige druk af te geven, waardoor het schip tegen schade wordt beschermd.
Naast veiligheidskleppen omvatten andere drukverlichtingapparaten barstende schijven en noodafvoerkleppen.
3. Werkprincipe van drukvaten
Het werkende principe van drukvaten draait voornamelijk om druk- en temperatuurschommelingen in het interne medium, evenals de materiaalsterkte van het vat zelf. Hierna volgen verschillende belangrijke werkprincipes:
a) Interne drukeffecten
De primaire functie van een drukvat is bestand tegen interne of externe drukverschillen. Tijdens het bedrijf ervaart het gas- of vloeistofmedium in het schip een bepaalde druk. Hoe groter de druk, hoe groter de spanning op het schip. Om de veiligheid van vaten te garanderen, moeten de dikte, materiaal en andere belangrijke componenten van de vaatwand worden ontworpen op basis van de maximale druk die het kan weerstaan.
b) Drukoverdracht
In een drukvat wordt de druk door de structuur door de vaatwand overgedragen. Hoewel interne druk gelijkmatig over de vaatwand wordt verdeeld, kunnen significante spanningsconcentraties optreden in gebieden zoals de eindkap en gewrichten. Daarom vereisen deze gebieden meestal extra versterking.
c) Effect van temperatuur op drukvaten
De temperatuur in een vat beïnvloedt de dichtheid en viscositeit van het medium, waardoor de druk in het vat wordt beïnvloed. Verhoogde temperaturen kunnen ervoor zorgen dat het vaatwandmateriaal uitzet of verzacht, dus de effecten van temperatuur op de sterkte van het vatmateriaal moeten tijdens het ontwerp worden overwogen. Drukvaten die worden gebruikt bij hoge temperaturen gebruiken vaak op hoge temperatuur resistente materialen.
d) Stressverdeling in schepen
Stressverdeling in drukvaten is ongelijk. Meestal ervaren de uiteinden (uiteinden) van het schip meer stress. Om barsten of vervorming in deze gebieden te voorkomen, vereist het ontwerp een verhoogde wanddikte of gespecialiseerde structurele kenmerken.
4. Functies van drukvaten
De functies van drukvaten zijn niet beperkt tot het opslaan of transporteren van stoffen; Ze omvatten ook verschillende complexe industriële processen. Specifieke functies zijn als volgt:
a) opslag
Een van de meest voorkomende functies is de opslag van gassen, vloeistoffen of dampen. In de petrochemische industrie worden bijvoorbeeld drukvaten vaak gebruikt om vloeibaar aardgas (LNG) of andere chemische vloeistoffen op te slaan. In gecomprimeerde luchtsystemen slaan drukvaten hogedrukgassen op voor klaar gebruik.
b) reactie
Drukvaten worden gebruikt als reactoren in veel industrieën, zoals de chemische, olie-, gas- en farmaceutische industrie. Chemische of fysische reacties worden onder hoge druk uitgevoerd om gewenste chemicaliën of tussenproducten te produceren. Hoge druk tijdens de reactie helpt de reactiesnelheid te versnellen of de opbrengst te verhogen.
c) Functies voor verwarming en koeling
Sommige drukvaten hebben ook verwarmings- of koelfuncties. In een warmteverwisselingssysteem kan een drukvat bijvoorbeeld worden gebruikt als onderdeel van een warmtewisselaar om warmte van het ene medium naar het andere over te dragen. Ketels en boilers vallen ook in deze categorie en worden vaak gebruikt om stoom of heet water te genereren.
d) Compressie- en uitbreidingsproblemen
Drukvaten worden ook vaak gebruikt om gassen te comprimeren of uit te breiden. Aardgas wordt bijvoorbeeld vaak gecomprimeerd in hogedrukvaten voor opslag en transport. Comprimeren luchtsystemen zijn ook een belangrijke toepassing voor drukvaten.
5. Veiligheid van het drukvaat
Omdat drukvaten vaak worden blootgesteld aan hoge druk en hoge temperatuur, waardoor hun veiligheid van het grootste belang is. Belangrijkste punten in het veiligheidsontwerp van drukvaten zijn onder meer:
Materiaalselectie: materialen met hoge sterkte, corrosieweerstand en vermoeidheidsweerstand moeten worden geselecteerd. Veelgebruikte materialen zijn onder meer koolstofstaal, roestvrij staal en legeringsstaal, dat hoge temperaturen en drukken kan weerstaan.
Ontwerpspecificaties: ontwerp moet zich strikt houden aan relevante ontwerpspecificaties en normen. Gemeenschappelijke internationale normen omvatten de ASME -ketel- en drukvaartcode (BPVC), die vereisten specificeert voor het ontwerp, de productie en inspectie van drukvaten.
Inspectie en testen: regelmatige inspectie van drukvaten is cruciaal, inclusief externe inspectie, endoscopische inspectie en niet-destructieve testen (zoals ultrasone tests en röntgentesten). Deze tests kunnen onmiddellijk verborgen gevaren zoals scheuren en corrosie detecteren, waardoor ongevallen worden voorkomen.
Veiligheidsapparaten: drukvaten moeten worden uitgerust met veiligheidskleppen of drukverlichting. Wanneer de druk in het vat een veiligheidsdrempel overschrijdt, gaan deze apparaten automatisch open om overtollige druk af te geven en voorkomen dat het schip explodeert of scheurt.
6. Toepassingen van drukvaten
Drukvaten worden op grote schaal gebruikt, voornamelijk in industrieën die werking vereisen onder hoge of lage drukomstandigheden:
Petrochemische industrie: gebruikt voor de opslag van vloeibaar petroleumgas, aardgas, chemicaliën en petroleumproducten.
Energie -industrie: ketels, stoomgeneratoren en warmtewisselaars vereisen drukvaten om warmte op te slaan en over te brengen.
Farmaceutische industrie: drukvaten worden gebruikt voor geneesmiddelenreacties, sterilisatie en gasopslag.
Voedsel- en drankindustrie: drukvaten worden gebruikt voor het verwarmen, koelen en verwerken van vloeibare voedingsmiddelen.
TOP