MECÁNICA - Teoría

De paredes delgadas recipientes a presión

Recipientes a presión cilíndrico con

presión interna

Tanto los recipientes a presión cilíndrico y esférico son estructuras comunes que se utilizan desde grandes estructuras de almacenamiento de gas a pequeños depósitos de aire comprimido en equipos industriales. En esta sección, sólo analizaremos recipientes de paredes delgadas de presión.

Un recipiente a presión se supone que es de paredes delgadas si el espesor de pared es menor que 10% del radio (r / t> 10). Esta condición supone que la carga de presión será transferido en la cáscara como la tensión pura (o compresión) sin ninguna flexión.Tubos de paredes delgadas de presión también se conocen como estructuras de cáscara y son estructuras de almacenamiento eficientes.

Si la presión exterior es mayor que la presión en el interior, la carcasa también puede fallar por pandeo. Este es un tema avanzado y no se considera en esta sección.

Recipientes cilíndricos de presión

Recipientes cilíndricos se expierence

Tanto Hoop y el estrés axial en la sección media

Sólo la sección media cilíndrica de un recipiente a presión del cilindro se examina en esta sección. La unión entre las tapas de los extremos y la sección media tendrá esfuerzos complejos que están más allá de la discusión en este capítulo.

En la sección media, la presión hará que el recipiente se expanda o colar en sólo la dirección axial (o longitudinal) y el aro (o circunferencial) direcciones. No habrá ninguna torsión o deformaciones por corte. Por lo tanto, sólo habrá la tensión

circunferencial, σ h y la tensión axial, σ una . como se muestra en el diagrama de la izquierda.

Cortar Corte transversal de

recipiente cilíndrico

Los recipientes a presión pueden ser analizados por el corte en dos secciones, a continuación, igualando la presión de carga en el corte con la carga de la tensión en las paredes delgadas. En la dirección axial, la presión axial de las secciones desechados producirá una fuerza axial total de p

( π r 2 ) que es simplemente los tiempos de la sección

transversal de la zona de la presión interna. En general se supone que r es el radio interior.

La fuerza axial es resistido por la tensión axial en las paredes de los vasos que tienen un espesor de t. La carga axial total

en las paredes serán σ una (2 π . rt)Dado que la sección transversal es en equilbrium, las dos fuerzas axiales deben ser iguales, dando

p ( π r 2 ) = σ una (2 π rt)

Esto se puede simplificar a

donde r es el radio interior y t es el espesor de la pared.

Hoop corte de sección de

recipiente cilíndrico

Además de la tensión axial, habrá una tensión circunferencial

alrededor de la circunferencia. La tensión circunferencial, σ h , se puede determinar tomando una sección vertical de aro que tiene una anchura de dx. La carga total horizontal de presión que empuja contra la sección será p (2r dx) como se muestra en el diagrama.

La sección de borde superior e inferior se resisten a la presión

y ejercer una carga de σ h (t dx) (cada borde).Las cargas de borde tiene que ser igual a la carga de presión, o

p (2r dx) = σ h (2t dx)

Esto se puede simplificar a

donde r es el radio interior y t es el espesor de la pared.

Recipientes a presión esféricos

Recipientes a presión esféricos

Cortar por la mitad

Un recipiente de presión esférico es realmente un caso especial de un recipiente cilíndrico. No importa cómo la esfera se corta a la mitad, la carga de presión perpendicular al corte debe ser igual a la carga de estrés shell. Esta es la misma situación con la dirección axial en un recipiente cilíndrico. La equiparación de las cargas a dar,

p ( π r 2 ) = σ h (2 π rt)

Esto se puede simplificar a

Aviso, el aro y la tensión axial son los mismos debido a la simetría.

http://www.ecourses.ou.edu/ebook/mechanics/ch07/sec076/me

dia/d7621.gif