Du kanske undrar hur rör och slangar tål det stora vattentrycket som rinner genom dem. Mycket av detta handlar om att förstå fysiken bakom dem. Ingenjörer kontrollerar dessa standarder genom att testa hur starka slangar är och MAWP (Maximalt tillåtna arbetstryck) är ett viktigt verktyg för att sätta säkra gränser för en slang.
Maximalt tillåtet arbetstryck (MAWP)
Du kan beräknaMaximalt tillåtet arbetstryck (MAWP), maximalt tryck för en slang, med hjälp av formeln
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
för MAWP-värdePi psi, sträckgräns (eller draghållfasthet) för materialetSy, designfaktorFd, längsgående fogfaktorFe, temperaturreducerande faktorFtoch inre rördiameterdo. Dessa faktorer tar hänsyn till funktionerna i själva materialen och du måste leta upp dem för det material som är involverat i det specifika fallet du överväger.
Om du till exempel visste att ett cylindriskt kärls innerdiameter var 200 tum, kunde du ta reda på hur man använder en metalllegering för att skapa den. Använd ett kolstålmaterial med en sträckgräns på 64 000 psi som har en tjocklek på 1/2 tum. Designfaktorn är 0,72, den längsgående fogfaktorn är 1,00 och temperaturreduceringsfaktorn är 1,00. Med hjälp av formeln kan du beräkna en MAWP som:
\ börja {justeras} P & = \ frac {2 × 64 000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {i}} {200 \; \ text {i}} \\ & = 230,4 \; \ text {psi} \ slut {justerad}
MAWP-standarder
Som MAWP definieras av International Organization for Standardization, har tryckkärl i allmänhet utforma parametrar för deras olika egenskaper som väggtjocklek eller slangens inre radie fartyg. Ingenjörer kontrollerar dem noggrant för att se till att deras konstruktioner tål lämpligt tryck, temperatur, korrosion och allt annat som kan hindra deras prestanda. Test som använder tryckvatten bestämmer det hydrostatiska testtrycket för att se till att kärlen tål de lämpliga krafterna för dess användning. Tillverkare kan också använda andra tester.
Till exempel minskar företaget Penflex sina MAWP-beräkningar med 20 procent för att ta hänsyn till värmen som påverkar flödetrådarnas sträckgräns under svetsprocessen. De tar även hänsyn till justeringsfaktorer som påverkar MAWP vid höga temperaturer.
American Society of Mechanical Engineers har fastställt standarder så att fartyg måste uppfylla 100 pund per kvadrattum (100 psi) och måste ha en tillräcklig volym för att innehålla 10 000 liter vätska. Ovanstående exempel på 230,4 psi MAWP uppfyller det erforderliga trycket på 100 psi.
Alternativ formel för tryckformel
Du kan också testa ett fartygs hållbarhet med Barlows formel,P = 2St. / D, för tryckP, tillåten stressSi psi, väggtjocklektoch yttre diameterDför att testa hur ett rörs inre tryck håller emot materialets styrka. När du använder denna formel, se tilltochDhar samma enheter så att båda sidor av ekvationen förblir balanserade.
Du kan använda Barlows formel för att beräkna det inre trycket, det ultimata sprängtrycket, det maximalt tillåtna arbetstrycket (MAOP) och det hydrostatiska trycket i kvarnen. Du beräknar det inre trycket genom att använda sträckgräns för tillåten spänningSoch beräkning av det resulterande trycket. På samma sätt kan du beräkna det ultimata sprängtrycket med maximal sträckgräns förS.
Använd SMYS (Specified Minimal Yield Strength) förS, eller styrkan associerad med en viss specifikation, för att bestämma MAOP. Kvarnens hydrostatiska tryck använder en bråkdel av den specificerade sträckgränsen, den spänning vid vilken en specifik mängd plastisk deformation produceras, förS. Denna specificerade sträckgräns är i allmänhet 60% av den maximala sträckgränsen.