Premujo estas ujo dizajnita por teni gasojn aŭ likvaĵojn ĉe premo sufiĉe diferencaj de la ĉirkaŭa premo.
#000001
Dezajno implikas parametrojn kiel ekzemple maksimuma sekura funkciiga premo kaj temperaturo, sekurfaktoro, korodricevaĵo kaj minimuma dezajnotemperaturo (por fragila frakturo).
Konstruo estas testita uzante nedetruan testadon, kiel ekzemple supersona testado, radiografado, kaj premtestoj.
Hidrostatikaj testoj uzas akvon, sed pneŭmatikaj testoj utiligas aeron aŭ alian gason.
Hidrostatika testado estas preferita, ĉar ĝi estas pli sekura metodo, ĉar multe malpli energio estas liberigita se frakturo okazas dum la testo (akvo ne rapide pliigas sian volumenon kiam rapida senpremigo okazas, male al gasoj kiel aero, kiuj malsukcesas eksplodeme).
#000003
En la plej multaj landoj, ŝipoj super certa grandeco kaj premo devas esti konstruitaj al formala kodo.
En Usono kiu kodo estas la ASME-Vaporkaldrono kaj Pressure Vessel Code (BPVC).
Tiuj ŝipoj ankaŭ postulas aprobitan inspektiston subskribi for sur ĉiu nova ŝipo konstruis kaj ĉiu ŝipo havas kartuŝon kun trafaj informoj pri la ŝipo-, kiel ekzemple maksimuma alleblas laborpremo, maksimumtemperaturo, minimuma dezajna metalotemperaturo, kiu firmao produktis ĝin, la dato, ĝia registra numero (tra la Nacia Estraro), kaj la oficialan stampon de ASME por premujoj (U-stampa).
La kartuŝo produktas la ŝipon spurebla kaj oficiale ASME Kodŝipo.
#000004
La plej frue dokumentita dezajno de premujoj estas priskribita en la libro Codex Madrid I, fare de Leonardo da Vinci, en 1495, kie ujoj da premizita aero estis teoriaditaj levi pezajn pezojn subakve, [1] tamen ŝipoj similantaj kio hodiaŭ estas uzitaj ne okazis ĝis la 1800s kie vaporo estis generita en vaporkaldronoj helpantaj sproni la industrian revolucion.
Tamen, kun malbona materiala kvalito kaj produktadoteknikoj kune kun nedeca scio pri dezajno, operacio kaj prizorgado ekzistis granda nombro da damaĝaj kaj ofte mortigaj eksplodoj asociitaj kun tiuj vaporkaldronoj kaj premujoj, kun morto okazanta sur preskaŭ ĉiutaga bazo en Usono.
Lokaj providencoj kaj ŝtatoj en Usono komenciĝis realigi regulojn por konstruado de tiuj angioj post kiam kelkaj precipe gigantaj angiomalfunkcioj okazis mortigante dekduojn da homoj en tempo, kiu igis ĝin malfacila ke produktantoj restus flank-al-flanke kun la multfacetaj reguloj de unu loko ĝis alia kaj la unua premujkodo estis evoluigita komencante en 1911 kaj liberigis en 1914, komencante la ASME-Vaporkaldronon kaj Pressure Vessel Code (BPVC).
En frua laboro por dizajni tankon kapablan je eltenado de premoj ĝis 10,000 psio (69 MPa), 6-cola (150 mm) diametrotanko estis evoluigita en 1919 kiu estis helikforma-bobenita kun du tavoloj de alta tirstreĉo-rezista drato por malhelpi flankmurkrevon, kaj la finĉapoj laŭlonge plifortikigis kun laŭlonge alt-tirstreĉaj bastonoj.
La bezono de alta aerpremo la kaj temperaturujoj por naftorafinejoj kaj kemiaj plantoj kaŭzis angiojn akompanitajn kun veldado anstataŭe de nitoj (kiuj estis malraciaj por la premoj kaj temperaturoj postulis) kaj en 1920-aj jaroj kaj 1930-aj jaroj la BPVC inkludis veldadon kiel akceptebla rimedo de konstruo, kaj veldado estas ĉefrimedoj de interligadoj de metalangioj hodiaŭ.
#000006
Okazis multaj akceloj en la kampo de premujinĝenieristiko kiel ekzemple progresinta ne-detrua ekzameno, fazita ara supersona testado kaj radiografado, novaj materialokarakteroj kun pliigita korodrezisto kaj pli fortaj materialoj, kaj novaj manieroj interligi materialojn kiel ekzemple eksplodveldado (por fiksi unu metalan platon al alia, kutime maldikan korodan rezisteman metalon kiel rustorezista ŝtalo al pli forta metalo kiel karbonŝtalo), frikcia agitiĝveldado (kiel ekzemple kiuj ataŝeoj la metaloj kune sen fandado de la metalo), progresintaj teorioj kaj rimedoj de pli precize taksado de la stresoj renkontitaj en angioj kun la uzo de Finite Element Analysis, permesante al la angioj esti konstruitaj pli sekuraj kaj pli efike.
Hodiaŭ angioj en la Usono postulas BPVC-stampadon sed la BPVC estas ne nur hejma kodo, multaj aliaj landoj adoptis la BPVC kiel sian oficialan kodon.
Ekzistas, aliflanke, aliaj oficialaj kodoj en kelkaj landoj (kelkaj el de kiuj fidas je partoj kaj referenco la BPVC), Japanio, Aŭstralio, Kanado, Britio, kaj Eŭropo havas siajn proprajn kodojn.
Nekonsiderante la lando preskaŭ ĉiuj rekonas la enecajn eblajn danĝerojn de premujoj kaj la bezonon de normoj kaj kodoj reguligantaj ilian dezajnon kaj konstruon.
#000007
Premujoj povas teorie esti preskaŭ ajna formo, sed formas farita de sekcioj de sferoj, cilindroj, kaj konusoj estas kutime utiligitaj.
Ofta dezajno estas cilindro kun finĉapoj nomitaj kapoj.
Ĉefformoj estas ofte aŭ duonglobaj aŭ konkavaj (torisferical).
Pli d komplikaj formoj historie estis multe pli duraj analizi por sekura operacio kaj estas kutime multe pli malfacilaj konstrui.
#000008
Bildo de la fundo de sprajilskatolo.
Fajroestingilo kun rondeta rektangula premujo
#000009
Bildo de la fundo de sprajilskatolo.
#000010
Fajroestingilo kun rondeta rektangula premujo
#000011
Teorie, sfera premujo havas ĉirkaŭ dufoje la forton de cilindra premujo kun la sama murdikeco, [3] kaj estas la ideala formo por teni internan premon.
Tamen, sferan formon malfacilas produkti, kaj tial pli multekosta, tiel ke la plej multaj premujoj estas cilindraj kun 2:1 semi-elipsaj kapoj aŭ finĉapoj sur ĉiu fino.
Pli malgrandaj premujoj estas kunvenitaj de pipo kaj du kovroj.
Por cilindraj ŝipoj kun diametro ĝis 600 mm (NPS de 24 in), estas eble uzi senjuntan pipon por la ŝelo, tiel evitante multajn inspektadon kaj testante temojn, plejparte la nedetruan ekzamenon de radiografado pri la longa junto se necese.
Malavantaĝo de tiuj ŝipoj estas tiuj pli grandaj diametroj estas pli multekostaj, tiel ke ekzemple la plej ekonomia formo de 1,000 litroj (35 kubikfuto), 250 brikoj (3,600 psio) premujo eble estos diametro de 91.44 centimetroj (36 in) kaj longo de 1.7018 metroj (67 in) inkluzive de la 2:1 semi-elipsaj kupolhavaj finĉapoj.
#000012
Multaj premujoj estas faritaj el ŝtalo.
Produkti cilindran aŭ sferan premujon, ruliĝis kaj eventuale imititaj partoj devus esti velditaj kune.
Kelkaj mekanikaj trajtoj de ŝtalo, atingita per ruliĝado aŭ forĝado, povus esti negative trafitaj per veldado, se specialaj antaŭzorgoj ne estas prenitaj.
Aldone al adekvata mekanika forto, nunaj normoj diktas la uzon de ŝtalo kun alta efikrezisto, aparte ĉar ŝipoj uzis en malaltaj temperaturoj.
En aplikoj kie karbonŝtalo suferspertus korodon, speciala korod-rezistema materialo ankaŭ devus esti utiligita.
#000013
Iom da kiun premujoj fariĝas el kompozita materialo, kiel ekzemple filamento bobenis sinteza uzante karbonfibron tenitan modloko kun polimero, (Kabir, 2000).
Pro la mem alta tirstreĉo-rezisto de karbonfibro tiuj angioj povas esti tre malpezaj, sed estas multe pli malfacilaj produkti.
La kompozita materialo povas esti bobenita ĉirkaŭ metalekskursoŝipo, formante sintezan troenvolvitan premujon.
#000014
Aliaj tre oftaj materialoj inkludas polimerojn kiel ekzemple PET en karbonigitaj trinkaĵujoj kaj kupro en sondado.
#000015
Premujoj povas esti vicitaj kun diversaj metaloj, ceramikaĵo, aŭ polimeroj por malhelpi liki kaj protekti la strukturon de la angio de la enhavita medio.
Tiu ekskursoŝipo ankaŭ povas porti signifan parton de la premŝarĝo.
#000016
Premujoj ankaŭ povas esti konstruitaj el konkreta (PCV) aŭ aliaj materialoj kiuj estas malfortaj en streĉiteco.
Telegrafado, envolvita ĉirkaŭ la angio aŭ ene de la muro aŭ la angio mem, disponigas la necesan streĉitecon por rezisti la internan premon.
"Likpruvŝtalo maldika membrano" vicas la internan muron de la angio.
Tiaj angioj povas esti kunvenitaj de modulaj pecoj kaj tiel havas "neniujn enecajn grandeclimigojn".
Ekzistas ankaŭ alta ordo de redundo dank'al la granda nombro da individuaj kabloj rezistantaj la internan premon.
#000017
Liko antaŭ eksplodo priskribas premujon dizajnis tia ke fendeto en la angio kreskos tra la muro, permesante al la enhavita likvaĵo eskapi kaj reduktante la premon, antaŭ kreski tre granda kaŭzante frakturon ĉe la funkciiga premo.
#000018
Multaj premujnormoj, inkluzive de la ASME-Vaporkaldrono kaj Pressure Vessel Code [ citaĵo bezonis ] kaj la AIAA-metala premujnormo, aŭ postulas premujdezajnojn esti liko antaŭ eksplodo, aŭ postulas premujojn renkonti pli rigorajn postulojn por laceco kaj rompi ĉu ili ne estas montritaj por esti liko antaŭ eksplodo.
#000019
Ĉar la premujo estas dizajnita al premo, ekzistas tipe savklapo aŭ savklapo certigi ke tiu premo ne estas superita en operacio.
#000020
Premujfinoj estas premo retenanta strukturojn dizajnitajn por disponigi rapidan aliron al duktoj, premujoj, porkkaptiloj, filtriloj kaj filtradsistemoj.
Tipe premujfinoj permesas funkciservan personaron.
#000021
Premujoj estas uzitaj en gamo da aplikoj en kaj industrio kaj la privata sektoro.
Ili aperas en tiuj sektoroj kiel industriaj premaer riceviloj kaj hejmaj varmakvaj stokujoj.
Aliaj ekzemploj de premujoj plonĝas cilindrojn, rekunpremadkamerojn, distiladoturojn, premreaktorojn, aŭtoklavojn, kaj multaijn aliajn angiojn en minad operacioj, naftorafinadoj kaj petrolkemiaj plantoj, nuklearektoraj angioj, submarŝipo kaj spacŝip vivejoj, pneŭmatikaj rezervujoj, hidraŭlikaj rezervujoj sub premo, fervojveturilaerbremsoorezervujoj, stratveturilaerbremsoorezervujoj, kaj stokadangiojn por likvifyitaj gasoj kiel ekzemple amoniako, kloro, kaj LPG ( propano, butano).
#000022
Unika apliko de premujo estas la pasaĝerkabino de kursa aviadilo: la ekstera haŭto portas kaj la aviadilon manovrante ŝarĝojn kaj la kabanajn premadig ŝarĝojn.
#000023
Premcisterno ligita al akvoputo kaj hejma varmakvosistemo.
Kelkaj premcisternoj, ĉi tie uzitaj por teni propanon.
Premujo uzita por la CST-100-kosmoŝipo de The Boeing Company.
#000024
Premcisterno ligita al akvoputo kaj hejma varmakvosistemo.
#000025
Kelkaj premcisternoj, ĉi tie uzitaj por teni propanon.
#000026
Depende de la aplikiĝo kaj lokaj cirkonstancoj, alternativoj al premujoj ekzistas.
Ekzemploj povas esti viditaj en hejmaj akvaj kolektosistemoj, kie la sekvanta povas esti uzita:
#000028
Gravit-kontrolitaj sistemoj [8] kiuj tipe konsistas el nepremizita akvocisterno ĉe alteco pli alta ol la punkto de uzo.
Premo ĉe la punkto de uzo estas la rezulto de la hidrostatika premo kaŭzita de la altecdiferenco.
Gravitsistemoj produktas 0.43 funtojn je kvadratcolo (3.0 kPa) je piedo da akvokapo (altecodiferenco).
Municipa akvoprovizado aŭ pumpita akvo estas tipe proksimume 90 funtoj je kvadratcolo (620 kPa).
#000029
Ne grave kio formo ĝi prenas, la minimuma maso de premujpesilo kun la premo kaj volumeno kiun ĝi enhavas kaj estas inverse proporcia al la forto al pezproporcio de la konstrumaterialo (minimumaj maso malkreskoj kiel fortpliiĝoj [10] ).
#000030
Malpliigo de streso en muroj de ŝipo
#000031
Premujoj estas tenitaj kune kontraŭ la gaspremo pro tirstreĉaj fortoj ene de la muroj de la ujo.
La normala (tirstreĉa) streso en la muroj de la ujo estas proporcia al la premo kaj radiuso de la angio kaj inverse proporcia al la dikeco de la muroj.
Tial, premujoj estas dizajnitaj por havi dikecon proporciaj al la radiuso de tanko kaj la premo de la tanko kaj inverse proporcia al la maksimumo permesitan normalan streson de la speciala materialo utiligita en la muroj de la ujo.
#000032
Ĉar (por antaŭfiksita premo) la dikeco de la muroj skrapas kun la radiuso de la tanko, la tumoro de tanko (kiu skrapas kiel kiun la longotempaj radiustempodikeco de la muro por cilindra tanko) kiu skrapas kiel longotemporadiuso kvadratis) (skalas.
La preciza formulo varias laŭ la tankformo sed dependas de la denseco, ρ, kaj maksimuma alleblas streso σ de la materialo aldone al la premo P kaj volumeno V de la angio.
(Vidu malsupre por la precizaj ekvacioj por la streso en la muroj.
#000033
Por sfero, la minimuma maso de premujo estas
#000034
(Pa) [12] Aliaj formoj krom sfero havas konstantojn pli grandajn ol 3/2 (senfinaj cilindroj prenas 2), kvankam kelkaj tankoj, kiel ekzemple ne-sferaj bobenitaj sintezaj tankoj povas aliri tion.
#000035
Cilindra angio kun duonglobaj finoj
#000036
Tio foje estas nomita "kuglo" [ citaĵon bezonitan ] por it formo, kvankam en geometriaj esprimoj ĝi estas kapsulo.
#000037
Por cilindro kun duonglobaj finoj,
#000038
R estas la radiuso (m)
W estas la mezcilindrolarĝo nur, kaj la totala larĝo estas W-+ 2R (m) [13]
#000039
Cilindra angio kun semi-elipsaj finoj
#000040
En angio kun bildformato de meza cilindrolarĝo al radiuso de 2:1,
#000041
En rigardado la unuan ekvacion, la faktoron PV, en SI-unuoj, estas en unuoj de (premadigo) energio.
Por stokita gaso, PV estas proporcia al la maso el gaso ĉe antaŭfiksita temperaturo, tiel
#000042
(vidu benzinleĝo) La aliaj faktoroj estas konstantaj por antaŭfiksita ŝipformo kaj materialo.
Tiel ni povas vidi ke ekzistas neniu teoria "efikeco de skalo", laŭ la rilatumo de premujmaso al premadigenergio, aŭ de premujmaso al stokita gasmaso.
Por stokado de gasoj, "tankaĝefikeco" estas sendependa de premo, minimume por la sama temperaturo.
#000043
Streso en malprofund-murita premujo en la formo de sfero estas
#000044
Angio povas esti konsiderita "malprofund-murita" ĉu la diametro estas almenaŭ 10 fojojn (foje citita kiel 20 fojojn) pli granda ol la murprofundo.
#000045
Streso en malprofund-murita premujo en la formo de cilindro estas
#000046
r estas la interna radiuso de la cilindro
t estas dikeco de la cilindromuro.
#000047
Preskaŭ ĉiuj premujaj dezajnonormoj enhavas variojn de tiuj du formuloj kun kromaj empiriaj esprimoj por respondeci pri vario de stresoj trans dikeco, kvalito-sistemo de veldsuturoj kaj funkciantaj korod ricevaĵoj.
Ĉiuj formuloj menciitaj supre supozas unuforman distribuadon de membranstresoj trans dikeco de ŝelo sed en realeco, kiu ne estas la kazo.
Pli profunda analizo ricevas per la teorio de Lame.
La formuloj da premujaj dezajnonormoj estas etendaĵo de la teorio de Lame surŝmirante iom da limo rilatumo de interna radiuso kaj dikeco.
#000048
Sferaj konkoj: Dikeco devas esti malpli ol 0.356 fojojn interna radiuso
#000050
Cilindraj konkoj: Dikeco devas esti malpli ol 0.5 fojojn interna radiuso
#000051
kie E estas la junto efika, kaj ĉio aliaj variabloj kiel deklarite supre.
#000052
La faktoro de sekureco ofte estas inkludita en tiuj formuloj ankaŭ, koncerne la ASME BPVC tiun esprimon estas inkludita en la materiala stresvaloro dum solvado por premo aŭ dikeco.
#000053
Bobenitaj senfinaj cilindraj formoj optimume prenas kurbiĝeman angulon de 54.7 gradoj, ĉar tio donas al la necesa dufoje la forton en la perifera direkto al la longituda.
#000054
Notu ke kie la prem-volumena produkto estas parto de sekurecnormo, ĉiu nekunpremebla likvaĵo en la ŝipo povas esti ekskludita kiel ĝi ne kontribuas al la potenciala energio stokita en la ŝipo, tiel nur la volumeno de la kunpremebla parto kiel ekzemple gaso estas uzita.
#000056