مخزن تحت فشار

مخزن تحت فشار محفظه بسته ای است که جهت نگهداری سیال در فشاری بیشتر از فشار 15psi یا 1atm، طراحی شده اند. این فشار می تواند فشار داخلی ناشی از سیال باشد و یا فشار خارجی ناشی از گرم شدن مستقیم یا غیرمستقیم مخازن باشد.

اختلاف فشار یک عامل خطرناک است و بر اثر تغییرات فشار در مخازن تحت فشار، امکان انفجار و تخریب وجود دارد. در نتیجه طراحی، ساخت و بهره برداری از این مخازن، توسط سازمانهای مهندسی تحت نظارت قانونی قرار می گیرد. پارامترهای مهم در تعریف مخازن تحت فشار، حداکثر فشار و دمای مناسب مخازن می باشد.

انواع مخزن تحت فشار

مخازن تحت فشار از دیدگاه‌های مختلف به شرح ذیل تقسیم بندی می شوند:

• چیدمان: افقی یا عمودی
• نوع سیال نگهداری شونده: گاز یا مایع
• ضخامت جداره: جداره نازک یا جداره ضخیم
• هندسه مخزن: کروی، استوانه ای و یا مخروطی

مخازن تحت فشار ذخیره سازی بیش از حد

 در این مخازن، هیچ مانعی فیزیکی بین آب و هوا وجود ندارد. طرز کار این این نوع مخزن تحت فشار این است که با گذشت زمان هوا در آب حل می شود، بنابراین باید مرتباً کنترل و تغییر یابد.

مخازن تحت فشار دیافراگمی

 این مخازن حاوی یک دیافراگم لاستیکی یا وینیل است که آب و هوا را از هم جدا می کند. تیوپهای این نوع مخزن غالبا از جنس EPDM می باشد و جهت استفاده برای انتقال آب آشامیدنی باید از متریالی ساخته شود که موجب آلودگی آب نشود. با ورود آب به مخزن، دیافراگم به سمت بالا کشیده می شود و هوا را فشرده می کند.

منبع تحت فشار تیوپی (دارای بالش هوا)

در این مخازن، آب درون یک محفظه پلاستیکی بادکنکی شبیه به کیسه هوای ماشینها هدایت می شود که با پمپاژ آب به مخزن منبسط می شود و هوا را فشرده می کند. این نوع مخزن برای کاربرد بیش از 1000 لیتر مورد استفاده قرار می گیرد.

هندسه منابع تحت فشار

مخازن تحت فشار ممکن است از لحاظ تئوری در هر شکلی وجود داشته باشند، اما در کل مخازن کروی، استوانه ای و مخروطی بیشترین استفاده را دارند.

مخازن تحت فشار استوانه ای

از یک استوانه به همراه دو کلاهک در ابتدا و انتها که Head نامیده می شود می توان به عنوان یک طراحی رایج نام برد. شکل هندسی دو سرپوش اغلب یا به شکل نیم کره است یا به شکل یک عدسی محدب. سطح اشغال شده توسط مخازن استوانه ای به مراتب کم تر از مخازن کروی می باشد. بنابراین در اکثر موارد مخازن تحت فشار به شکل استوانه ای ساخته می شوند.

مخازن تحت فشار کروی

از لحاظ تئوری شکل کروی بهترین حالت برای ساخت یک مخزن تحت فشار است. ساخت مخازن کروی مشکل است و هزینه بالایی را به همراه دارد. از طرف دیگر سطح اشغال شده توسط مخازن کروی باعث ایجاد محدویت در استفاده گسترده آنها می گردد. مخازن کروی نیز خود به روش های مختلفی ساخته می شوند. مخازن گلبرگی و انفجاری از انواع مخازن تحت فشار کروی می باشند.

کاربرد منبع تحت فشار

این مخازن در صنعت به عنوان مخازن هوای فشرده، مخازن ذخیره آب، دیگ بخار (بویلر)، مخازن ذخیره انواع گاز، اتاقک تحت فشار، برج تقطیر، مخازن راکتورهای هسته ای، مخازن هوای فضاپیما، مخازن هوای زیردریایی، مخازن پنوماتیک، مخازن هیدرولیک تحت فشار، مخازن ذخیره سازی برای گازهای مایع مانند آمونیاک، کلر، پروپان، بوتان، LPG و… مورد استفاده قرار می گیرند.

در مصارف غیر صنعتی به عنوان مخازن ذخیره آبگرم خانگی، مخازن اکسیژن و… استفاده می شوند. بیشترین کاربرد مخازن تحت فشار در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی می باشد.

• در سیستم های آبرسانی خانگی: مخازن تحت فشار در سیستم های آبرسانی خانگی برای ذخیره آب و تامین فشار آب مورد نیاز شیرآلات استفاده می شود. این امر باعث می شود که پمپ آب به طور مداوم روشن و خاموش نشود و فشار آب در سیستم آبرسانی ثابت بماند.
• در سیستم های آبرسانی تجاری: منبع تحت فشار در سیستم های آبرسانی تجاری نیز برای ذخیره آب و تامین فشار آب مورد نیاز شیرآلات استفاده می شود. همچنین، در سیستم های آبرسانی تجاری که نیاز به آب با فشار بالا دارند، از مخزن تحت فشار برای افزایش فشار آب استفاده می شود.
• در سیستم های آتش نشانی: مخزن های تحت فشار در سیستم های آتش نشانی برای تامین آب مورد نیاز برای آتش نشانی استفاده می شود. این مخازن معمولاً از حجم بالایی برخوردار هستند تا بتوانند آب مورد نیاز برای مدت زمان طولانی را تامین کنند.
• در سیستم های تصفیه آب: این مخزن ها در سیستم های تصفیه آب برای ذخیره آب تصفیه شده استفاده می شود. این امر باعث می شود که آب تصفیه شده همیشه در دسترس باشد و نیازی به تصفیه مجدد آب نباشد.
• در سیستم های آبیاری: منابع تحت فشار در سیستم های آبیاری برای ذخیره آب و تامین آب مورد نیاز برای آبیاری گیاهان استفاده می شود. این مخازن معمولاً از حجم بالایی برخوردار هستند تا بتوانند آب مورد نیاز برای مدت زمان طولانی را تامین کنند.

در مجموع، مخزن تحت فشار یک وسیله ضروری برای سیستم های آبرسانی است که می تواند در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار گیرد.

محصول مرتبط: مخزن پلی اتیلن

نقش مخزن تحت فشار در شبکه آبرسانی

مخزن تحت فشار یکی از اجزای اصلی سیستم چاه و شبکه آبرسانی در شهرهای کوچک و کلانشهرها به همراه پمپ، کلید فشار است. در واقع مخزن تحت فشار آب، آب چاه را ذخیره کرده و با فشار مناسب آن را به خانه شما می رساند.

برای آشنایی با محصول پرفروش ناب ملل می‌توانید وارد صفحه دستگاه تغلیط کننده شوید.

طرز کار مخزن تحت فشار آب

مخزن تحت فشار نصب شونده در واحد مسکونی شما در واقع شامل دو ماده است: آب (در پایین مخزن) و هوای فشرده (در بالای مخزن). هوای فشرده هنگام فشار دادن آب، به آب فشار وارد می کند و باعث می شود با سرعت یکنواخت از مخزن خارج شده و به سوی سیستم لوله کشی منزل شما جریان یابد. این عمل در طی مراحل زیر اتفاق می افتد.

آب چاه یا آبی که توسط شبکه آبرسانی شهری به سوی ساختمان و مجتمع شما هدایت می شود از طریق عملکرد پمپ به قسمت زیر مخزن وارد می شود. با بالا رفتن سطح آب، هوای موجود در قسمت بالایی مخزن فشرده می شود، با رسیدن به حداکثر فشار (معمولاً 50 تا 60psi)، پمپ خاموش می شود. وقتی شیر آب خانه خود را باز می کنید، هوای فشرده آب را از مخزن خارج می کند. هنگامی که سطح آب به یک سطح مشخص کاهش می یابد و فشار هوا در مخزن به حداقل تنظیم شده (به طور معمول 30 تا 40psi) می رسد، پمپ دوباره روشن می شود و مخزن را دوباره پر می کند.

حداقل فشار مخزن باید حداقل به اندازه فشار مورد نیاز هر وسیله یا وسایل مصرف آب باشد. بسیاری از آنها برای عملکرد مناسب حداقل به 10psi نیاز دارند. واحدهای تصفیه آب، سختی گیرها و آب شیرین کن‌ها، ماشین لباسشویی و ماشین‌های ظرفشویی ممکن است برای عملکرد صحیح به فشار آب بیشتری نیاز داشته باشند.

مزایای مخزن تحت فشار آب

مخزن تحت فشار علاوه بر تنظیم فشار آب ، بدون نیاز به روشن کردن دستی پمپ، به شما امکان دسترسی فوری به آب شهری را می دهد. علاوه بر این، به شما امکان می دهد بدون اینکه دوباره پمپ را خاموش و روشن کنید (جهت تنظیم فشار و جریان آب درون مخزن)، آب با فشار مشخص و میزان دلخواه به منزل شما برسد. این امر باعث کاهش فشار در پمپ و افزایش طول عمر آن می شود.

• کاهش استهلاک پمپ: منبع تحت فشار با ذخیره آب، باعث می شود که پمپ به طور مداوم روشن و خاموش نشود. این امر به کاهش استهلاک پمپ و افزایش طول عمر آن کمک می کند.
• ثبات فشار آب: منبع تحت فشار باعث می شود که فشار آب در سیستم آبرسانی ثابت بماند. این امر به بهبود عملکرد سیستم آبرسانی و جلوگیری از مشکلاتی مانند نشتی و ترکیدگی لوله ها کمک می کند.
• کاهش مصرف برق: مخزن های تحت فشار با کاهش تعداد دفعات روشن و خاموش شدن پمپ، می تواند به کاهش مصرف برق کمک کند.
• افزایش ایمنی: مخزن تحت فشار با جلوگیری از نوسانات شدید فشار آب، می تواند به افزایش ایمنی سیستم آبرسانی کمک کند.
• برای سیستم های آبرسانی خانگی: بهبود عملکرد سیستم آبرسانی خانگی و کاهش هزینه های آب و برق
• برای سیستم های آبرسانی تجاری: بهبود عملکرد سیستم آبرسانی مکانهای تجاری و افزایش ایمنی
• برای سیستم های آتش نشانی: تامین آب مورد نیاز برای سیستم های آتش نشانی

بخشهای تشکیل دهنده مخازن تحت فشار

1. بدنه مخزن: بدنه این مخزن ها معمولاً از جنس فولاد یا فایبرگلاس ساخته می شود. مخزن های فولاد ضد زنگ عمر طولانی تری دارند، اما گران تر هستند. مخزن های فایبرگلاس سبک تر و ارزان تر هستند، اما عمر کمتری دارند. بدنه منبع باید از استحکام کافی برای تحمل فشار آب برخوردار باشد. فشار آب در مخزن تحت فشار می تواند تا 10 بار نیز برسد. بنابراین، بدنه مخزن باید از موادی ساخته شود که مقاومت بالایی در برابر فشار داشته باشند. بدنه مخزن معمولاً دارای دو اتصال است: یکی برای اتصال به پمپ آب و دیگری برای اتصال به شیرآلات.
2. دیافراگم: دیافراگم یک غشاء لاستیکی است که بین بدنه مخزن و آب قرار می گیرد. دیافراگم فشار آب را از یک طرف به طرف دیگر منتقل می کند. دیافراگم باید از موادی ساخته شود که مقاومت بالایی در برابر فشار، آب و مواد شیمیایی داشته باشند. دیافراگم های لاستیکی با کیفیت بالا معمولاً از موادی مانند EPDM یا NBR ساخته می شوند. دیافراگم مخزن تحت فشار یک قطعه مصرفی است و باید به طور دوره ای تعویض شود.
3. شیر تخلیه: شیر تخلیه برای تخلیه آب از مخزن در هنگام تعمیر یا نگهداری استفاده می شود. شیر تخلیه باید به راحتی قابل دسترسی باشد. شیر تخلیه معمولاً در پایین مخزن قرار دارد.

استانداردهای مدنظر در طراحی مخزن تحت فشار

• ASME I – Construction of Power Boilers
• ASME II – Materials
• ASME III – Construction of Nuclear Facility Components
• ASME IV – Construction of Heating Boilers
• ASME VIII-1 / VIII-2 – Construction of Pressure Vessels
• ISO 11439

متریال قابل استفاده در ساخت منبع تحت فشار

از لحاظ تئوری هر ماده ای که دارای مشخصات کششی مناسب باشد و در کاربردهای مختلف از لحاظ شیمیایی پایدار باشد را می توان جهت ساخت مخازن استفاده کرد.

کدها و استانداردهایی برای طراحی این مخازن مانند ASME section II وجود دارد که حاوی لیستهای طولانی از یک سری مواد به همراه محدودیتهای دمایی آنها می باشد. بیشتر مخازن تحت فشار از فولاد ساخته می شوند. برای تولید یک مخزن استوانه ای یا کروی، قسمتهای نورد شده باید به یکدیگر جوش داده شوند.

بعضی از مشخصات فیزیکی فولاد، که بر اثر نورد کردن به وجود می آید، می تواند به دلیل فرآیند جوشکاری تحت تاثیر قرار بگیرد، مگر اینکه اقدامات خاصی جهت جلوگیری از این صدمات انجام شود. همچنین برای دستیابی به مقاومت مکانیکی مناسب، استانداردهای موجود استفاده از فولاد را به جهت مقاومت بالا در برابر ضربه، در مخازنی که در دمای پایین قرار دارند، توصیه می کند. در عمل جایی که کربن استیل دچار خوردگی می شود از موادی که مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند باید استفاده شود.

بعضی از مخازن تحت فشار از مواد کامپوزیتی ساخته شده اند که در آنها رشته های ضخیم کامپوزیتی به وسیله الیاف کربن و نوعی پلیمر مهار شده است. به دلیل مقاومت کششی بسیار بالای الیف کربن، این مخازن می توانند بسیار سبک باشند، اما در نهایت ساخت این مخازن بسیار مشکل است. کامپوزیت می تواند در اطراف یک بوش فلزی پیچانده شود و یک مخزن تحت فشار کامپوزیتی را شکل دهد.

مخازن تحت فشار ممکن است به وسیله پوشش هایی از جنس فلز، سرامیک و پلیمر جهت جلوگیری از نشت سیال و محافظت بدنه در برابر مواد محتوی، پوشانده شوند. این پوشش ها همچنین می توانند فشار قابل توجهی را تحمل کنند.

محصولی مرتبط که ما پیشنهاد می نمائیم حتما آن را مطالعه نمائید: منبع کویل دار

قیمت و خرید مخزن تحت فشار

قیمت منبع فشار براساس فاکتورها و آیتمهای مختلفی متغیر خواهد بود. در ادامه مواردی را که برای خرید منبع تحت فشار باید در نظر بگیرید و همچنین در قیمت این محصول موثر است را آورده ایم.

• حجم مخزن: حجم مخزن تحت فشار باید متناسب با نیازهای شما باشد. اگر نیاز به آب با فشار بالا دارید، باید از منبع با حجم بالاتر استفاده کنید.
• فشار اولیه: فشار اولیه مخزن، فشاری است که در مخزن وجود دارد زمانی که پمپ خاموش است. این فشار باید متناسب با فشار خروجی پمپ باشد.
• فشار کاری: فشار کاری، فشاری است که مخزن تحت آن کار می کند. این فشار باید متناسب با فشار کار پمپ و شیرآلات باشد.
• جنس مخزن: منبع تحت فشار معمولاً از جنس فولاد یا فایبرگلاس ساخته می شود. مخزن های فولاد ضد زنگ عمر طولانی تری دارند، اما گران تر هستند. مخزن های فایبرگلاس سبک تر و ارزان تر هستند، اما عمر کمتری دارند.
• جنس دیافراگم: دیافراگم مخزن معمولاً از جنس لاستیک ساخته می شود. دیافراگم های لاستیکی با کیفیت بالا عمر طولانی تری دارند.
• نوع شیر تخلیه: شیر تخلیه برای تخلیه آب از مخزن در هنگام تعمیر یا نگهداری استفاده می شود. شیر تخلیه باید به راحتی قابل دسترسی باشد.
• گارانتی: گارانتی محصول نشان دهنده کیفیت ساخت آن است. مخزنی با گارانتی طولانی تر، معمولاً کیفیت بالاتری دارد.

در اینجا چند نکته اضافی برای خرید مخزن تحت فشار آورده شده است:

1. اگر از پمپ آب با توان بالا استفاده می کنید، باید از مخزن با حجم بالاتر استفاده کنید. این امر به جلوگیری از نوسانات شدید فشار آب کمک می کند.
2. اگر از سیستم آبرسانی تجاری استفاده می کنید، باید از منابع با فشار کاری بالاتر استفاده کنید. این امر به تامین فشار آب مورد نیاز شیرآلات تجاری کمک می کند.
3. اگر از سیستم آبرسانی در مناطق سردسیر استفاده می کنید، باید از مخزن های با عایق حرارتی استفاده کنید. این امر به جلوگیری از یخ زدگی آب در مخزن کمک می کند.

تاریخچه طراحی و تولید منبع تحت فشار

مخازن تحت فشار، مخازنی شامل تیوپ، بدنه و فلنچ‌ها می باشد و انواع مختلفی دارند. انواع قدیمی مخازن تحت فشار شامل مخازن استیل گالوانیزه و مخازن با وافل شناور است. امروزه مخازن تحت فشار با دیافراگم یا مثانه لاستیکی بیشتر مورد استفاده می باشد.

تا سال 1970، متداول ترین نوع مخزن تحت فشار با سیستم آب شخصی از نوع مخزن فولادی گالوانیزه بود. یک عیب مخزن فولاد گالوانیزه این است که هوا و آب در تماس مستقیم با یکدیگر هستند. آب می تواند مقداری از هوا را جذب کند، بنابراین باید هوا تخلیه گردد تا از فول شدن و غرق شدن مخزن جلوگیری شود. اگر این اتفاق بیفتد، هوای کمی در مخزن باقی مانده تا فشرده شود، بنابراین پمپ تقریباً هر بار که از آب استفاده می شود، کار می کند. علاوه بر این، وجود هوای زیاد در مخزن یک مشکل ایجاد خواهد نمود زیرا فضای ذخیره آب را کاهش می دهد. هوای اضافی باید آزاد شود در غیر این صورت مخزن هوا می گیرد و آب در درون آب ذخیره نمی گردد.

از سال 1970، بیشتر سیستمهای آب بخش خصوص و مجتمع‌ها مسکونی، اداری، تجاری و… از مخازن تحت فشار نوع تیوپی (یالش هوا) بهره می برند. بالش هوا یا تیوپ پلاستیک در واقع کیسه ای است که معمولاً از لاستیک بوتیل یا پلی وینیل کلرید انعطاف پذیر ساخته می‌شود. آب موجود در در داخل تیوپ یا همان بالش هوا است و با هوا درون مخزن تماس مستقیم ندارد. این کیسه پلاستیکی نگهدارنده آب با پر شدن به هوای تحت فشار درون مخزن نیرو وارد می کند و پمپ را فعال می کند.

آنها در کارخانه تحت فشار قرار می گیرند و تست می گردند (به طور معمول حدود 20psi) اما می توان فشار را با استفاده از یک سوپاپ هوا که در بالای قسمت باک قرار دارد تنظیم کرد. از آنجا که هنگام روشن شدن پمپ تقریباً آبی باقی نمی ماند، ممکن است این مخازن برای چاه‌های کم بازده مناسب نباشند مگر اینکه از مخزن اضافی استفاده شود. در حال حاضر استفاده از مخازن تحت فشار دیافراگم بسیار مناسب می باشد. دیافراگم غشایی است که آب و هوای داخل مخزن را از هم جدا می کند.