Обзор Основы сосуда давления: структура, принцип и функция

1. Определение сосуда давления
А сосуд давления является герметичным контейнером, способным выдерживать внутренние или внешние различия давления. Они широко используются для хранения различных средств массовой информации, таких как жидкости, газов и пара, особенно в промышленных процессах, требующих эксплуатации под высоким или низким давлением. Ссуды под давлением являются незаменимым оборудованием в химической, нефтью, природном газе, электроэнергетике и фармацевтической промышленности.
Во многих промышленных применениях сосуды под давлением не только хранят вещества, но и выполняют сложные процессы, такие как реакции, испарение и разделение. Поскольку сосуды с давлением внутри давления часто значительно выше, чем атмосферное давление, их конструкция, производство и обслуживание должны строго придерживаться соответствующих национальных стандартов и отраслевых спецификаций.

2. Основная структура сосудов под давлением
Структурная конструкция сосуда под давлением должна учитывать несколько факторов, включая его способность давления, характеристики используемой среды и температурные условия. Его основная структура в основном состоит из оболочки, конечных крышек, опорных структур, суставов и устройств безопасности. Ниже приведено подробное объяснение каждого компонента:
а) оболочка
Оболочка является основным корпусом сосуда давления, в первую очередь ответственной за перенос внутреннего давления. Дизайн оболочки варьируется в зависимости от формы судна.
Цилиндрическая оболочка: это наиболее распространенная форма сосуда давления. Он подходит для большинства приложений, таких как резервуары для хранения и реакторы. Цилиндрические сосуды относительно просты в изготовлении, имеют стабильную структуру и эффективно распределяют давление.
Сферическая оболочка: сферические раковины предлагают наиболее равномерное распределение давления и могут выдерживать более высокие внутренние и внешние давления. Следовательно, они часто используются в сосудах, которые должны выдерживать чрезвычайно высокое давление, такие как контейнеры для хранения сжиженного газа. Тем не менее, сферические контейнеры более дороги для производства и встречаются менее распространены, чем цилиндрические контейнеры.
Эллипсоидальная или полусферическая оболочка: эта конструкция сочетает в себе преимущества цилиндрических и сферических контейнеров, что делает его подходящим для чрезвычайно высокого давления и обеспечивая большую стойкость давления. Они обычно используются в паровых котлах высокого давления или в некоторых специализированных химических реакторах.
б) головы
Головы представляют собой концы сосуда под давлением, герметизирующие и частично поглощающие давление. Дизайн и форма головы обычно соответствуют форме самого судна. Толщина и форма головы варьируются в зависимости от давления.
Полусферическая головка: эта форма головы равномерно распределяет внутреннее давление и обычно используется на концах сферических или цилиндрических сосудов, чтобы минимизировать концентрации напряжений. Овальные головы: подходит для сосудов с низким и средним давлением. Их форма помогает равномерно распределить стресс по всему судну и обычно встречается на резервуарах для хранения в химической и нефтяной промышленности.
Конические головки: конические головки часто используются в нижней части сосудов, особенно для сосудов с низким давлением или где требуется дренаж жидкости.
в) поддержка структур
Опорные структуры поддерживают вес всего сосуда давления и обычно устанавливаются внизу или стороной сосуда. Они обеспечивают стабильность и предотвращают наклон или смещение из -за гравитации или вибрации.
Опорные структуры включают ноги, подъемные рамы и основания. Структуры поддержки должны быть разработаны на основе размера судна и эксплуатационной среды для обеспечения безопасности и стабильности.
г) Сопла
Сопла - это части сосуда под давлением, которые соединяют трубы, клапаны, инструменты и другое оборудование. Общие типы включают порты подачи, выхлопные порты, дренажные порты и газовые розетки.
Сотены должны быть разработаны, чтобы обеспечить подключение к утечке и предотвратить утечку, когда сосуд находится под давлением. Они обычно связаны с корпусом сосуда путем сварки или резьбы. д) Клапан охраны безопасности
Чтобы предотвратить взрыв или разрыв из -за чрезмерного внутреннего давления, сосуды под давлением должны быть оснащены безопасным устройством, наиболее распространенным из которых является предохранительный клапан. Безопасный клапан автоматически обнаруживает внутреннее давление, и, когда давление превышает установленное значение, открывается, чтобы освободить избыточное давление, тем самым защищая сосуд от повреждения.

В дополнение к предохранительным клапанам, другие устройства для снятия давления включают разрывные диски и аварийные разрядные клапаны.

3. Принцип работы сосудов под давлением
Принцип работы сосудов давления в основном вращается вокруг давления и колебаний температуры во внутренней среде, а также прочность материала самого сосуда. Ниже приведены несколько ключевых принципов работы:
а) Эффекты внутреннего давления
Основная функция сосуда давления состоит в том, чтобы противостоять внутренним или внешним различиям давления. Во время работы газовая или жидкая среда в сосуде испытывает определенное давление. Чем больше давление, тем больше напряжение на сосуд. Чтобы обеспечить безопасность суда, толщина, материал и другие ключевые компоненты стенки сосуда должны быть спроектированы на основе максимального давления, которое он может противостоять.
б) передача давления
В сосуде под давлением давление передается по всей структуре через стенку сосуда. В то время как внутреннее давление равномерно распределяется по всей стенке сосуда, в таких областях могут возникать значительные концентрации напряжений. Следовательно, эти области обычно требуют дополнительного подкрепления.
в) Влияние температуры на сосуды под давлением
Температура внутри сосуда влияет на плотность и вязкость среды, тем самым влияя на давление в сосуде. Повышенные температуры могут привести к тому, что материал стенки сосуда расширяется или смягчается, поэтому влияние температуры на прочность материала сосуда следует учитывать при проектировании. Сосуды под давлением, используемые при высоких температурах, часто используют устойчивые к высокотемпературным материалам.
г) распределение напряжений в сосудах
Распределение напряжений в сосудах давления неровное. Как правило, концы (концы) сосуда испытывают больший стресс. Чтобы предотвратить растрескивание или деформацию в этих областях, конструкция требует увеличения толщины стенки или специализированных конструктивных особенностей.

4. Функции сосудов под давлением
Функции сосудов давления не ограничиваются хранением или транспортировкой веществ; Они также охватывают множество сложных промышленных процессов. Конкретные функции следующие:
а) хранение
Одной из наиболее распространенных функций является хранение газов, жидкостей или паров. Например, в нефтехимической промышленности сосуды давления часто используются для хранения сжиженного природного газа (СПГ) или других химических жидкостей. В сжатых воздушных системах сосуды под давлением хранят газы высокого давления для готового использования.
б) реакция
Сосуды под давлением используются в качестве реакторов во многих отраслях, таких как химическая, нефть, газовая и фармацевтическая промышленность. Химические или физические реакции осуществляются под высоким давлением для получения желаемых химических веществ или промежуточных продуктов. Высокое давление во время реакции помогает ускорить скорость реакции или увеличить выход.
в) функции отопления и охлаждения
Некоторые сосуды под давлением также имеют функции отопления или охлаждения. Например, в системе теплообмена можно использовать сосуд под давлением в рамках теплообменника для переноса тепла от одной среды в другую. Котлы и водонагреватели также попадают в эту категорию и обычно используются для генерации пара или горячей воды.
D) функции сжатия и расширения
Сосуды под давлением также обычно используются для сжатия или расширения газов. Например, природный газ часто сжимается в сосудах высокого давления для хранения и транспорта. Сжатые воздушные системы также являются основным применением для сосудов под давлением.

5. Безопасность сосуда под давлением
Поскольку сосуды под давлением часто подвергаются воздействию высокого давления и высокой температуры, обеспечение их безопасности имеет первостепенное значение. Ключевые моменты в конструкции безопасности сосудов давления включают:
Выбор материала: должны быть выбраны материалы с высокой прочностью, коррозионной стойкостью и устойчивостью к усталости. Обычно используемые материалы включают углеродную сталь, нержавеющую сталь и сплавную сталь, которая может выдерживать высокие температуры и давления.
Спецификации дизайна: дизайн должен строго придерживаться соответствующих спецификаций дизайна и стандартов. Общие международные стандарты включают код котла и сосуда давления (BPVC), который определяет требования для проектирования, производства и проверки сосудов под давлением.
Проверка и тестирование: Регулярный осмотр сосудов под давлением имеет решающее значение, включая внешнюю проверку, эндоскопическую проверку и неразрушающее тестирование (например, ультразвуковое тестирование и рентгеновские тестирование). Эти тесты могут быстро обнаружить скрытые опасности, такие как трещины и коррозия, предотвращая несчастные случаи.
Безопасные устройства: сосуды под давлением должны быть оснащены предохранительными клапанами или устройствами для снятия давления. Когда давление в сосуде превышает порог безопасности, эти устройства автоматически открываются для освобождения избыточного давления и предотвращения взрыва или разрыва судна.

6. Применение сосудов под давлением
Сосуды давления широко используются, в основном в отраслях, требующих работы в условиях высокого или низкого давления:

Нефтехимическая промышленность: используется для хранения сжиженного нефтяного газа, природного газа, химикатов и нефтяных продуктов.

Энергетическая промышленность: котлы, парогенераторы и теплообменники требуют давления для хранения и передачи тепла.

Фармацевтическая промышленность: сосуды под давлением используются для лекарственных реакций, стерилизации и хранения газа.

Продовольственные и напитки. Индустрия: сосуды под давлением используются для отопления, охлаждения и обработки жидких продуктов.