Ви можете здивуватися, як труби та шланги витримують великий тиск води, що проходить через них. Більша частина цього зводиться до розуміння фізики, яка стоїть за ними. Інженери перевіряють ці стандарти, перевіряючи міцність шлангів, і максимально допустимий робочий тиск (MAWP) є ключовим інструментом у встановленні безпечних меж для шланга.
Максимально допустимий робочий тиск (MAWP)
Ви можете розрахуватиМаксимально допустимий робочий тиск (MAWP), максимальний тиск для шланга, використовуючи формулу
P = \ frac {2 × S_y × F_d × F_e × F_t × t} {d_o}
для значення MAWPPу фунт / кв.дюйм, межа міцності (або межа міцності) при розтягуванні матеріалуSр, проектний факторFd, поздовжній суглобовий факторFe, коефіцієнт зниження температуриFті внутрішній діаметр трубиdo. Ці фактори враховують особливості самих матеріалів, і вам доведеться шукати їх для матеріалів, що беруть участь у конкретному випадку, який ви розглядаєте.
Наприклад, якщо ви знали, що внутрішній діаметр циліндричної посудини дорівнює 200 дюймів, ви могли б зрозуміти, як використовувати металевий сплав для його створення. Використовуйте вуглецеву сталь з межею текучості 64000 фунтів на квадратний дюйм, що має товщину 1/2 дюйма. Розрахунковий коефіцієнт - 0,72, коефіцієнт поздовжнього з’єднання - 1,00, а коефіцієнт зниження температури - 1,00. Використовуючи формулу, ви можете розрахувати MAWP як:
\ begin {align} P & = \ frac {2 × 64000 \; \ text {psi} × 0,72 × 1,00 × 1,00 × 0,5 \; \ text {in}} {200 \; \ text {in}} \\ & = 230,4 \; \ текст {psi} \ кінець {вирівняний}
Стандарти MAWP
Як визначено MAWP Міжнародною організацією зі стандартизації, посудини під тиском зазвичай мають конструктивні параметри для їх різних характеристик, таких як товщина стінки або внутрішній радіус шланга судини. Інженери ретельно перевіряють їх, щоб переконатися, що їх конструкції витримують відповідний тиск, температуру, корозію та все інше, що може перешкодити їх експлуатаційним характеристикам. Випробування, що використовують воду під тиском, визначають гідростатичний випробувальний тиск, щоб переконатися, що посудини витримують відповідні сили її використання. Виробники можуть використовувати і інші тести.
Наприклад, компанія Penflex зменшує свої розрахунки MAWP на 20 відсотків, щоб врахувати тепло, яке впливає на межу текучості їх плетених проводів під час зварювального процесу. Вони навіть враховують коефіцієнти регулювання, які впливають на MAWP при високих температурах.
Американське товариство інженерів-механіків встановило такі стандарти, що судна повинні досягати 100 фунтів на квадратний дюйм (100 фунтів на квадратний дюйм) і повинні мати достатній об'єм, щоб містити 10000 галонів рідини. Наведений вище приклад MAWP 230,4 psi відповідає необхідному номіналу тиску 100 psi.
Формула тиску альтернативного дизайну
Ви також можете перевірити довговічність судна, використовуючи формулу Барлоу,P = 2Вул / D, для тискуP, допустимий стресSв фунтах на квадратний дюйм, товщина стінкит, і зовнішній діаметрDщоб перевірити, як внутрішній тиск труби тримається проти міцності матеріалу. Використовуючи цю формулу, переконайтесьтіDмають однакові одиниці, щоб обидві сторони рівняння залишалися збалансованими.
Ви можете використовувати формулу Барлоу для розрахунку внутрішнього тиску, граничного тиску розриву, максимально допустимого робочого тиску (MAOP) та гідростатичного тиску фрези. Ви розраховуєте внутрішній тиск, використовуючи межа текучості для допустимих напруженьSі обчислення результуючого тиску. Подібним чином ви можете розрахувати граничний тиск розриву, використовуючи максимальну границю текучості дляS.
Використовуйте вказану мінімальну межу врожайності (SMYS) дляS, або міцність, пов’язана з певною специфікацією, для визначення МАОП. Гідростатичний тиск фрези використовує частку заданої межі текучості, напруження, при якому виробляється певна кількість пластичної деформації, дляS. Зазначена межа текучості зазвичай становить 60% від максимальної межі текучості.