 مقدمه :

مخازن تحت فشار مخازن فلزی برای نگه داری و یا انجام فرآیند های شیمیایی مایعات و یا گازها می‌باشند که توانایی مقاومت در برابر بارگذاری‌های مختلف (فشار داخلی، و یا فشار خارجی و خلا در داخل) را دارا می‌باشند. استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن ASME Section VIII می‌باشد که توسط انجمن مهندسان‫ مکانیک آمریکا تدوین شده و هر چهار سال یکبار مورد بازنگری قرار می‌گیرد. کاربرد عمده این مخازن در صنایع نفت و گاز می‌باشد.مخازن تحت فشار به مخازنی اطلاق می گردد که به منظور انجام فرآیند بخصوص تحت فشارمعین مورد نیاز باشد. در ساخت چنین مخازنی می بایست دقت کافی به عمل آید. زیرا عدم دقت در جوشکاری، انتخاب صحیح مواد و … منجر به انفجار مخزن می گردد. در حقیقت مخازن تحت فشار همانند یک بمب عمل نموده و فاجعه آمیز می باشد.‬

شکل اکثر مخازن تحت فشار استوانه ای یا کروی بوده که فرم استوانه ای آن با کلگی کروی یا بیضوی یا کاسه ای قابل ساخت و مونتاژ می باشد . و کلگی های کروی به دو حالت نورد گرم و سرد تولید می شوند.طبق استاندارد های مرتبط ، بعد از مشخص شدن پارامتر های اصلی یاد شده ضخامت و مشخصات هندسی و جوشکاری و جنس مواد تعیین شده با امکانات کارگاهی نیز تهیه می شود. اتصالات کنترل کننده مختلفی نیز روی مخازن تعبیه می گردد، از قبیل محل مورد نصب فشار سنج، شیر تخلیه اضطراری، ترمومتر، سطح سنج، و در صورتی که مخزن جهت کارهای پیچیده تر استفاده شود، طبعا” نیاز اتصالات مربوط به آن نیز اضافه خواهد شد. مثالهای مختلفی از مخازن تحت فشار را در صنایع مختلف همچون برجهای تقطیر در پالایشگاههای نفت و پتروشیمی ها و همچنین مخازن راکتور هسته ای در نیروگاههای هسته ای می توان نام برد.
تغییر و افزایش فشار بسیار خطرناک میباشد و ممکن است باعث رخداد های مهلکی شود که این موضوع در تاریخ عملکرد منابع تحت فشار به وضوح مشخص می باشد.منابع تحت فشار در زمینه های متفاوتی همچون صنعتی و خانگی استفاده دارند .برای مثال در صنعت ، این منابع برای ذخیره هوای متراکم و در مصارف خانگی برای مخازن آب در آبگرم کن ها استفاده می شود.دیگر مثال هایی برای منابع تحت فشار ،کپسول های اکسیژن، منبع ذخیره ی گاز شهری، منابع ذخیره گاز در ماشین، مخازن تحت فشار برای جدا سازی اجزای یک ماده شیمیایی و بسیار مثال های دیگر ، مثلا” در پتروشیمی و پالایشگاه ها و در معدن و راکتور های هسته ای ٬ در فضاپیماها ، ذخیره روغن های هیدرولیکی و ذخیره ی گاز هایی همچون آمونیاک و بوتان و گاز طبیعی

آموزش جامع نرم افزار Ansys

به مهندس برتر رشته خود تبدیل شوید

تحلیل کشش ، تحلیل گرمایی ، تحلیل هارمونیکی ، Design Modeler ، آموزش مدلسازی

تحلیل مودال ، حالت گذرا ، Meshing ، تحلیل تغییر فرم شدید و …

کلیک کنید

فهرست مطالب

چکیده ……………………………………………………………………………………….. 1
مقدمه ……………………………………………………………………………………….. 2

فصل اول : کلیات

مخازن تحت فشار در کل میتوانند به هر شکلی ساخته شوند اما این فقط در تئوری میباشد اما در عمل بیشتر این مخازن به صورت کره ، استوانه و مخروط میباشد. معمول ترین روش ساخت منابع تحت فشار، ساخت آن به صورت استوانه با دو سر عدسی میباشد ، این شکل ساده ترین نوع برای آنالیز کردن مخازن را در اختیار ما قرار میدهد .در تئوری ساختن مخازن تحت فشار به صورت کره بهترین راه حل برای تحمل فشار می باشد اما متاسفانه در حین ساخت ، ساختن یک منبع به شکل کره بسیار سخت و در عین حال پر هزینه می‌باشد. بنابراین بیشتر مخازن تحت فشار استوانه ای با دو عدد عدسی به شکل بیضی در دو انتهای آن می باشد .هر چه عرض این استوانه بیشتر باشد هزینه ساخت آن بالا می رود .
 مواد مورد استفاده در ساخت مخازن :
مواد مورد استفاده در ساخت مخازن در تئوری هر ماده ای با تحمل تنش کششی بالا وخاصیت های کششی مناسب میتواند در ساخت مخازن به کار گرفته شود اما استاندارد های ساخت(ASME BPVC section II) لیستی از بهترین مواد و محدودیت دما و فشار آنها را مشخص کرده است.
بسیاری از منابع تحت فشار از آهن تشکیل شده اند که ورق های آهنی به صورت رول در آمده و به عدسی‌ها و به همدیگر جوش داده میشوند. اما این جوش ممکن است بر بسیاری از خواص آهن رول شده تاثیر منفی بگذارد مگر اینکه توجه هایی قبل از جوش کاری صورت بگیرد.
علاوه بر استحکام مکانیکی مناسب ، استاندارد های حال حاضر دنیا ، شرکت ها را موظف میکند تا از آهنی با مقاومت بالایی در مقابل ضربه استفاده شود و همچنین برای محیطها و سیالاتی که موجب خوردگی کربن استیل می شوند لازم است که از موادی با قابلیت مقاومت در برابر خوردگی استفاده کرد.
برخی از منابع تحت فشار از کمپوزیت ها ساخته شده اند مانند فیبر های کربن . با توجه به استحکام بالای فیبر کربن در برابر کشش، این نوع از مخازن تحت فشار میتوانند بسیار سبک باشند اما ساخت آن ها بسیار بسیار سخت میبا شد .برخی مواد رایج دیگر در ساخت مخازن تحت فشار پلیمر هایی مانندPET که در کانتینر های مواد آشامیدنی استفاده میشود ، یا مس در لوله کشی های خانگی .منابع تحت فشار برای جلوگیری از خرابی می توانند با پلیمر ها یا سرامیک ها محافظت بشوند، علاوه بر این ، این پوشش خودش میتواند میزان زیادی از فشار را تحمل کند و یک پشتیبان خوب برای لایه ی اصلی میباشد.

2 پایه مخازن – مدل  V  شکل

2 پایه مخازن – مدل V شکل

1-1 کلیات طراحی مخازن تحت فشار …………………………………………………… 4
1-2 مواد مورد استفاده در ساخت مخازن ………………………………………………… 4
1-3 جرم مخازن ………………………………………………………………………………. 5
1-4 بررسی تنش در دیواره های مخزن ……………………………………………………. 5
1-5 نکاتی در رابطه با نرم افزار Ansys ….ا……………………………………………… 5

فصل دوم : تحلیل پایه های مخازن

به نظر بسیار معقولانه است که در ابتدا این دو نوع پایه را مورد تحلیل قرار داده (البته در هر دو طرح از یک نوع فلز و یک مقدار حجم فلز و صد البته یک نوع بارگذاری استفاده میشود) و بهترین طراحی را مورد بهینه سازی قرار دهیم ، چرا که طرح هایی که تا اکنون جواب این صنعت را بخوبی داده اند ، به این معنی که این نوع پایه ها حتما در مقابل وزش باد و زمین لرزه و … کارایی خوبی از خود نشان داده اند ،و گر نه اگر کوچکترین مشکلی برای این نوع طراحی ها صورت می گرفت ،مهندسین طرح های دیگری را ابدا می نمودند که راه حلی عقلانی برای مشکلات مورد نظر باشد.
البته بعد از تحلیل اولیه ومشخص شدن اینکه کدامیک از این دو نوع طرح بهینه تر از لحاظ هزینه اقتصادی و مقاومت در مقابل وزش باد و زمین لرزه و… است ،به بهینه سازی هر چه بیشتر آن مدل می پردازیم.
در ضمن در نرم افزار بسیار قدرتمند Ansys Classic از المانBeam با سطح مقطع تعریفی برای تحلیل استفاده میگردد ،چرا که پرواضح است که اگر مدل Solid این پایه ها (البته به مقیاس یک به یک) را به نرم افزار Import کنیم و مشبندی کنیم ، زمان تحلیل بسیار طولانی خواهد شد (بدلیل تعداد زیاد المانها) و از طرفی احتمال دارد که جواب نهایی دقت بسیار خوبی نداشته باشد ،چرا که ممکن است اندازه مش ها به اندازه مناسب نباشند.و در نرم افزار Ansys WorkBenchبه این دلیل که زمان لازم برای حل مساله در این نرم افزار بسیار کوتاه تر از نرم افزار Ansys Classic می باشد ، از مدل واقعی پایه که ابتدا در نرم افزار قدرتمندCatia مدل شده و وارد نرم افزار Ansys Workbench شده استفاده می گردد تا تحلیل ملموس تر به نظر آید.
1
2-1 پایه های مخازن …………………………………………………………………………….. 7
2-2 شرایط پیش فرض ………………………………………………………………………… 10
2-4 بارگذاری ثقلی مرده ……………………………………………………………………… 11
2-5 بار برف ………………………………………………………………………………………. 11
2-6 بارگذاری زلزله …………………………………………………………………………… 11
2-7 بارگذاری طوفان ……………………………………………………………………………… 14

فصل سوم : آنالیز نیرویی با نرم افزار قدرتمند ansys classic

چ3-1 مشخصات سیستم مورد استفاده ………………………………………………………… 18
3-2 تحلیل پایه های مدل ساده ( مدل اول ) ………………………………………………….. 20
3-3 مقادیر Axial stress در المان های پایه ها …………………………………………………. 31
3-4 مقادیر تنش های خمشی و برشی در المان های پایه ها ………………………………. 33
3-5 مقادیر تنش های پیچشی درالمان های پایه ها …………………………………………. 35
3-6 تحلیل مدل دوم پایه مخازن ………………………………………………………………… 37
3-7 مقادیر Axial stress در المان های پایه ها ………………………………………………. 46
3-8 مقادیر تنش های خمشی و برشی در المان های پایه ها ………………………………. 48
3-9 مقادیر تنش های پیچشی در المان های پایه ها …………………………………………. 50
3-10 مقایسه بین دو مدل ……………………………………………………………………….. 52
3-11 نتیجه گیری …………………………………………………………………………………… 58

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل چهارم : بهینه سازی

4-1 فرضیات …………………………………………………………………………………………. 59
4-2 محاسبات نرم افزاری بهینه سازی ………………………………………………………….. 62
4-2 محاسبات نرم افزار Ansys work bench …………..ا……………………………………….. 67
4-3 جواب های نرم افزار Ansys work bench …………ا……………………………………….. 68
نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………. 106
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی ……………………………………………………………………………… 107
فهرست منابع لاتین ………………………………………………………………………………….. 108
سایت های اطلاع رسانی ……………………………………………………………………………109

آموزش جامع نرم افزار Ansys

به مهندس برتر رشته خود تبدیل شوید

تحلیل کشش ، تحلیل گرمایی ، تحلیل هارمونیکی ، Design Modeler ، آموزش مدلسازی

تحلیل مودال ، حالت گذرا ، Meshing ، تحلیل تغییر فرم شدید و …

کلیک کنید



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان