عضویت در سایت |  رمز عبور را فراموش کردم
اینجا هستید Skip Navigation Links
طراحی مخازن (تعداد بازدید : 2739)
نویسنده :  میلاد کوچک پور

همانطور که می دانیم مخازن از جمله تجهیزاتی هستند که نه تنها در شاخه نفت، گاز و پتروشیمی بلکه در اغلب صنایع اصلی نظیر نیروگاه و همچنین حمل و نقل از کاربرد ویژه و قابل توجهی برخوردار می باشند. دلایل زیادی از جمله یکسان کردن کیفیت محصول، اندازه گیری حجم محصول جهت فروش، امکان بارگیری و انتقال به تانکر یا کشتی در حداقل زمان ممکن و… سبب می شود تا مواد و محصولات را بعد از تولید، در مخازن یا تانک های مناسب ذخیره نمایند. به طور خلاصه شاید بتوانیم کاربرد های مخازن را به دسته های زیر تقسیم کنیم:
1. ذخیره مواد اولیه و خوراک واحدها
2. ذخیره مواد واسطه تولید شده در فرآیند
3. ذخیره فراورده ها
4. ذخیره مواد برای بارگیری و پخش
5. همسان نمودن کیفیت محصول
6. معیاری جهت اندازه گیری حجم خوراک و محصول تولید شده
تقسیم بندی جامع و یکسانی برای مخازن ذخیره وجود ندارد. طبقه بندی مخازن می تواند از دیدگاه ھای متفاوتی مانند شکل ھندسی، نوع سیال یا بر حسب فشار بخار ماده ذخیره شده در آن باشد. اما می توان ھمه مخازن را به دو دسته کلی مخازن روباز و رو بسته تقسیم بندی نمود.
از آنجایی که تمامی مخازن در هر شکل و اندازه ای که ساخته می شوند، تنها برای ذخیره محصول مورد استفاده قرار می گیرند، لذا انتخاب نوع مخزن با توجه به نوع و اهمیت محصول، از اهمیت و دقت بالایی برخوردار می باشد.
با توجه به دسته بندی ابتدایی مخازن، مخازن روباز با عنوان مخازن ذخیره معرفی می شوند. این مخازن از نظر هندسی می توانند به هر شکل و اندازه ای طراحی و ساخته شوند که رایج ترین آنها به شکل مکعب، مکعب مستطیل و یا استوانه ای می باشند. این نوع مخازن کاربردهای متنوعی در صنعت دارند و عموما برای نگهداری محصولات و سیالاتی استفاده می شوند که از اهمیت نگهداری پایین برخوردار هستند و همچنین از نظر زیست محیطی بی زیان و غیر قابل اشتعال هستند.
مخازن رو بسته نیز در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند که با توجه به کاربردهای متنوع آنها، مراحل طراحی، انتخاب متریال، روش ساخت، نوع جوشکاری، تست و بازرسی، رنگ آمیزی، حمل و نقل و همچنین نصب از اهمیت و ظرافت بالایی برخوردار هستند.
در این مقاله و شماره های آتی ماهنامه، واحد طراحی شرکت تاسیسات و صنعت پارس آرا به بررسی انواع مخازن روبسته فلزی می پردازد.
مخازن رو بسته به دو دسته کلی مخازن تحت فشار (Pressure Vessels) و مخازن ذخیره یا تانک (Storage Tanks) تقسیم می شوند.
مخازن تحت فشار (Pressure Vessels)، مخازن فلزی هستندکه فشار طراحی داخل آن بیش از psi 15 ) و کمتر ازpsi 3000 ) باشد. این مخازن فلزی معمولا ًبه شکل استوانه یا کروی و بمنظور نگهداری و یا انجام فرآیند های شیمیایی مایعات و یا گازها ساخته می شوندکه توانایی مقاومت در برابر بارگذاری های مختلف )فشار داخلی، و یا فشار خارجی و خلا در داخل) را دارا می باشند. استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن ASME SECTION VIII است که توسط انجمن مهندسین مکانیک آمریکا تدوین شده و هر چهار سال یکبار مورد بازنگری قرار می گیرد.
مخازن ذخیره یا تانک (Storage Tanks) که تنها فشار اتمسفر و فشار وزن محصول در طراحی آن تاثیر گذار است، در اشکال هندسی متنوع ساخته می شود که رایج ترین این نوع مخازن در صنعت به شکل استوانه ای سقف ثابت و یا سقف متحرک می باشند که با توجه به کاربری آن مورد استفاده قرار می گیرد و استاندارد اصلی برای طراحی این مخارن API می باشد.
هدف از طراحی و محاسبات مخازن تحت فشار (Pressure Vessels)، محاسبه و تعیین ضخامت مجاز برای اجزاء مختلف مخزن می باشد. به منظور محاسبه هرچه دقیقتر می بایست اطلاعات دقیق از نیرو ها و عوامل تاثیرگذار بر تنش مجاز جداره مخزن ، در اختیار داشته باشیم که اهم فاکتورهایی که در زمان محاسبات می بایست در نظر گرفته شوند عبارتند از:
  • فشار های داخلی و خارجی
  • وزن مخزن و محصول دخیره شده در آن
  • واکنشهای استاتیکی ابزارآلات و اتصالات داخلی و خارجی
  • دریچه های باز شده بر روی بدنه
  • واکنشهای داینامیکی تاثیر گرفته از تغییرات فشاری و دمایی
  • بارهای ضربه ای ناشی از پدیده ضربه قوچ
  • باد و زلزه
حداقل ضخامت محاسبه شده برای مخازن تحت فشار در حداقل فشار مخازن که ۱۵ pis در نظر گرفته شده است، بدون در نظر گرفتن روش تولید، خوردگی ناشی از رطوبت و بعد از شکل دهی ورق، mm ۶/۱ می باشد و توجه به نکات زیر در طراحی آن الزامی می باشد.
1. حداقل ضخامت مجاز معرفی شده برای صفحات انتقال گرما در مبدل های حرارتی صفحه ای کاربردی نمی باشد.
2. حداقل ضخامت مجاز، برای لوله های داخلی مبدل های حرارتی دو جداره قابل استناد نمی باشد و تنها بخشهایی از این نوع مبدل که تحت فشار هستند می توانند از قانون حداقل ضخامت مجاز mm ۶/۱ تبعیت کنند.
3. حداقل ضخامت مجاز برای عدسی و بدنه دیگ های بخار ۶ mm است.
4. حداقل ضخامت مجاز برای عدسی و بدنه مخازن هوای فشرده، واحد بخار و واحد آب با توجه به متریال استفاده شده ساخت آنها ۲/۴ mm می باشد.
تاکید می گردد که نکات فوق تنها حداقل ضخامت مجاز بدنه و عدسی مخازن تحت فشار بعد از Forming و بدون در نظر گرفتن خوردگی ناشی از رطوبت محیط می باشد و محاسبات می بایست با در نظر گرفتن تمامی نیروها و عوامل تاثیر گذار همچون باد، زلزله و فشار کار و ... انجام شود.
معمولا در فرآیند طراحی یک مخزن تحت فشار ، چنانچه مخزن درشرایط خاصی قرار نداشته باشد میتوان برای راحتی کار ، اثرات بارهای استاتیکی ، دینامیکی، ضربه ای و همچنین پدیده خزش را نادیده گرفته و بدین ترتیب فقط تنش ناشی از فشار داخلی ( یا خارجی و نیز وزن مخزن به همراه اثرات باد و زمین لرزه در طراحی یک مخزن تحت فشار نقش اساسی ایفا می کنند .
با این مقدمه ، هدف از طراحی یک مخزن تحت فشار را می توان بطور خیلی ساده غلبه بر انواع تنشهای ایجاد شده با توجه به شرایط عملکردی آن دانست به گونه ای که شکل فیزیکی مخزن از قابلیتهای عملکردی مطلوب برخوردار باشد. با علم به این موضوع، استاندارد ASME SECTION VIII ، تنش فشاری و تنش کششی حاصل از فشار خارجی و فشار داخلی بدون در نظر گرفتن دیگر نیروها با استفاده از فرمول زیر محاسبه می کند
جزئیات بیشتر در خصوص معرفی انواع عدسی مخازن تحت فشار، محاسبه ضخامت عدسی و بدنه و روش شکل دهی این دو بخش از مخازن در شماره های بعدی ماهنامه بررسی خواهند شد.
هدف واحد طراحی شرکت پارس آرا ارائه مطالب و نکات کاربردی برای مهندسان و مدیران ارجمند در حوزه طراحی، ساخت و نصب تجهیزات ثابت بخصوص مخازن می باشد.
تاریخ: ۱۳۹۲/۱۱/۳۰
منبع:
تمامی حقوق این وب سایت محفوظ و متعلق به تاسیسات و صنعت پارس آرا (سهامی خاص) می باشد
طراحی سایت و بهینه سازی سایت از پارسیان مهر