Вы можете задаться вопросом, как трубы и шланги выдерживают большое давление воды, проходящей через них. Во многом это сводится к пониманию стоящей за ними физики. Инженеры проверяют эти стандарты, проверяя, насколько прочны шланги, а максимальное допустимое рабочее давление (МДРД) является ключевым инструментом при установке безопасных пределов для шланга.
Максимально допустимое рабочее давление (МДРД)
Вы можете рассчитатьМаксимально допустимое рабочее давление (МДРД), максимальное давление для шланга, по формуле
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
для значения MAWPпв psi, предел текучести (или предел прочности) материалаSу, расчетный коэффициентFd, коэффициент продольного шваFе, температурный коэффициент снижения номинальных характеристикFти внутренний диаметр трубыdо. Эти факторы учитывают особенности самих материалов, и вам нужно будет найти в них материалы, используемые в конкретном случае, который вы рассматриваете.
Например, если вы знали, что внутренний диаметр цилиндрического сосуда составляет 200 дюймов, вы могли бы выяснить, как использовать металлический сплав для его создания. Используйте материал из углеродистой стали с пределом текучести 64000 фунтов на квадратный дюйм и толщиной 1/2 дюйма. Расчетный коэффициент составляет 0,72, коэффициент продольного соединения составляет 1,00, а коэффициент температурного снижения характеристик составляет 1,00. Используя формулу, вы можете рассчитать MAWP как:
\ begin {align} P & = \ frac {2 × 64 000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {in}} {200 \; \ text {in}} \\ & = 230,4 \; \ text {psi} \ end {выровнено}
Стандарты MAWP
Согласно определению MAWP Международной организацией по стандартизации, сосуды под давлением обычно имеют параметры конструкции для их различных характеристик, таких как толщина стенки или внутренний радиус шланга сосуды. Инженеры внимательно проверяют их, чтобы убедиться, что их конструкции могут выдерживать соответствующее давление, температуру, коррозию и все остальное, что может снизить их производительность. Испытания, в которых используется вода под давлением, определяют давление гидростатических испытаний, чтобы убедиться, что сосуды могут выдерживать соответствующие силы при его использовании. Производители могут использовать и другие тесты.
Например, компания Penflex сокращает свои расчеты MAWP на 20 процентов, чтобы учесть тепло, которое влияет на предел текучести их оплетки во время процесса сварки. Они даже учитывают поправочные факторы, которые влияют на МДРД при высоких температурах.
Американское общество инженеров-механиков установило стандарты, согласно которым сосуды должны соответствовать 100 фунтам на квадратный дюйм (100 фунтов на квадратный дюйм) и иметь достаточный объем, чтобы вмещать 10 000 галлонов жидкости. В приведенном выше примере МДРД 230,4 фунтов на квадратный дюйм соответствует требуемому номинальному давлению 100 фунтов на квадратный дюйм.
Формула альтернативного расчетного давления
Вы также можете проверить прочность сосуда по формуле Барлоу,P = 2Ул. / D, для давленияп, допустимое напряжениеSв фунтах на квадратный дюйм, толщина стенкит, и внешний диаметрDчтобы проверить, насколько внутреннее давление трубы выдерживает прочность материала. При использовании этой формулы убедитесь, чтота такжеDиспользовать одинаковые единицы измерения, чтобы обе части уравнения оставались сбалансированными.
Вы можете использовать формулу Барлоу для расчета внутреннего давления, предельного давления разрыва, максимально допустимого рабочего давления (MAOP) и гидростатического давления мельницы. Вы рассчитываете внутреннее давление, используя предел текучести для допустимого напряжения.Sи расчет результирующего давления. Точно так же вы можете рассчитать предельное давление разрыва, используя максимальный предел текучести дляS.
Используйте заданный минимальный предел текучести (SMYS) дляS, или сила, связанная с определенной спецификацией, для определения MAOP. Гидростатическое давление мельницы использует долю указанного предела текучести, напряжения, при котором возникает определенная величина пластической деформации, дляS. Этот заданный предел текучести обычно составляет 60% от максимального предела текучести.