مخزن تحت فشار عبارتست از محفظه بسته ای 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 سازمان های 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
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 استیل گالوانیزه 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 سیستم های آب بخش خصوص و مجتمع ها 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 می شود. 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 20 psi) 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 چاه های 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.
کاربرد مخزن 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.
محصول مرتبط: مخزن پلی اتیلن
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.
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 زیست 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 شیرآب 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.
انواع مختلف منبع تحت فشار آب
این مخازن به سه دسته تقسیم می گردند:
مخازن تحت فشار ذخیره سازی بیش از حد آب: 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.
استاندارد های 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
هندسه مخزن 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 کهHead 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.
مواد مورد 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 لیست های طولانی از یک سری مواد به همراه محدودیت های دمایی آنها می باشد. بیشتر مخازن تحت فشار از فولاد ساخته می شوند. برای تولید یک مخزن استوانه ای یا کروی، قسمت های 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، استاندارد های 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
نقد و بررسی‌ها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.