압력 용기 기본 사항의 개요 : 구조, 원리 및 기능

1. 압력 용기의 정의
에이 압력 용기 내부 또는 외부 압력 차동을 견딜 수있는 밀봉 용기입니다. 이들은 액체, 가스 및 증기와 같은 다양한 매체, 특히 고압 또는 저압에서 작동이 필요한 산업 공정에서 저장하는 데 널리 사용됩니다. 압력 용기는 화학, 석유, 천연 가스, 전력 및 제약 산업에서 필수 장비입니다.
많은 산업 응용 분야에서 압력 용기는 물질을 저장 할뿐만 아니라 반응, 증발 및 분리와 같은 복잡한 공정 작업을 수행합니다. 압력 용기 내부의 압력은 종종 대기압보다 상당히 높기 때문에 설계, 제조 및 유지 보수는 관련 국가 표준 및 산업 사양을 엄격히 준수해야합니다.

2. 압력 용기의 기본 구조
압력 용기의 구조 설계는 압력 용량, 사용 된 미디어의 특성 및 온도 조건을 포함한 여러 요인을 고려해야합니다. 기본 구조는 주로 쉘, 엔드 캡,지지 구조, 조인트 및 안전 장치로 구성됩니다. 다음은 각 구성 요소에 대한 자세한 설명입니다.
a) 쉘
껍질은 압력 용기의 본체이며, 주로 내부 압력을 전달하는 일을 담당합니다. 쉘 디자인은 선박의 모양에 따라 다릅니다.
원통형 쉘 : 이것은 가장 일반적인 압력 용기 모양입니다. 저장 탱크 및 원자로와 같은 대부분의 응용 분야에 적합합니다. 원통형 용기는 제조가 비교적 쉽고 안정적인 구조를 가지고 있으며 압력을 효과적으로 분배합니다.
구형 쉘 : 구형 쉘은 가장 균일 한 압력 분포를 제공하며 더 높은 내부 및 외부 압력을 견딜 수 있습니다. 따라서, 액화 가스 저장 용기와 같이 매우 높은 압력을 견딜 수 있어야하는 용기에 종종 사용됩니다. 그러나 구형 용기는 제조 비용이 더 비싸고 원통형 용기보다 덜 일반적입니다.
타원체 또는 반구형 쉘 :이 설계는 원통형 및 구형 용기의 장점을 결합하여 매우 고압 적용에 적합하고 압력 저항력이 향상됩니다. 이들은 일반적으로 고압 증기 보일러 또는 특정 특수 화학 반응기에서 사용됩니다.
b) 머리
헤드는 압력 용기의 끝이며 압력을 밀봉하고 부분적으로 흡수합니다. 헤드의 설계와 모양은 일반적으로 용기 자체의 모양과 일치합니다. 머리의 두께와 모양은 붕괴되는 압력에 따라 다릅니다.
반구형 헤드 :이 머리 모양은 내부 압력을 골고루 분배하며 구형 또는 원통형 용기의 끝에서 일반적으로 사용하여 응력 농도를 최소화합니다. 타원형 머리 : 저압 및 중간 압력 용기에 적합합니다. 그들의 모양은 용기 전체에 스트레스를 균일하게 분배하는 데 도움이되며 화학 및 석유 산업의 저장 탱크에서 일반적으로 발견됩니다.
원뿔형 헤드 : 원뿔형 헤드는 종종 용기 바닥, 특히 저압 용기 또는 액체 배수가 필요한 경우에 사용됩니다.
c)지지 구조
지지 구조는 전체 압력 용기의 무게를지지하며 일반적으로 용기의 하단 또는 측면에 설치됩니다. 그들은 안정성을 보장하고 중력이나 진동으로 인해 틸팅 또는 변위를 방지합니다.
지지 구조에는 다리, 호이 스팅 프레임 및베이스가 포함됩니다. 지지 구조는 안전과 안정성을 보장하기 위해 용기의 크기와 운영 환경을 기반으로 설계해야합니다.
d) 노즐
노즐은 파이프, 밸브, 기기 및 기타 장비를 연결하는 압력 용기의 일부입니다. 일반적인 유형에는 공급 포트, 배기구, 배수구 및 가스 콘센트가 포함됩니다.
노즐은 선박에 압력을 가할 때 누출 방지 연결을 보장하고 누출을 방지하도록 설계되어야합니다. 그것들은 일반적으로 용접 또는 실링에 의해 용기체에 연결됩니다. e) 안전 완화 밸브
과도한 내부 압력으로 인해 폭발 또는 파열을 방지하려면 압력 용기에는 안전 장치가 장착되어 있어야하며 그 중 가장 일반적으로 안전 밸브입니다. 안전 밸브는 내부 압력을 자동으로 감지하고 압력이 설정된 값을 초과하면 과도한 압력을 방출하여 용기가 손상되지 않도록 방해합니다.

안전 밸브 외에도 다른 압력 릴리프 장치에는 파열 디스크 및 비상 방전 밸브가 포함됩니다.

3. 압력 용기의 작동 원리
압력 용기의 작동 원리는 주로 내부 배지 내의 압력 및 온도 변동과 용기 자체의 재료 강도를 중심으로 진행됩니다. 다음은 몇 가지 주요 작업 원칙입니다.
a) 내부 압력 효과
압력 용기의 주요 기능은 내부 또는 외부 압력 차동을 견딜 수있는 것입니다. 작동하는 동안 용기 내 가스 또는 액체 배지는 특정 압력을 경험합니다. 압력이 클수록 용기의 스트레스가 커집니다. 용기 안전을 보장하기 위해 용기 벽의 두께, 재료 및 기타 주요 구성 요소는 견딜 수있는 최대 압력에 따라 설계되어야합니다.
b) 압력 전송
압력 용기에서, 압력은 용기 벽을 통해 구조 전체에 걸쳐 전달됩니다. 내부 압력은 용기 벽 전체에 고르게 분포되어 있지만 엔드 캡 및 조인트와 같은 영역에서는 상당한 응력 농도가 발생할 수 있습니다. 따라서 이러한 영역에는 일반적으로 추가 강화가 필요합니다.
c) 압력 용기에 대한 온도의 영향
용기 내부 온도는 배지의 밀도와 점도에 영향을 미쳐 혈관 내의 압력에 영향을 미칩니다. 온도가 증가하면 용기 벽 재료가 팽창하거나 부드러워 질 수 있으므로 설계 중에 용기 재료의 강도에 대한 온도의 영향을 고려해야합니다. 고온에서 사용되는 압력 용기는 종종 고온 저항성 재료를 사용합니다.
d) 선박의 스트레스 분포
압력 용기 내 응력 분포는 고르지 않습니다. 일반적으로 용기의 끝 (끝)은 더 큰 스트레스를 경험합니다. 이 영역의 균열 또는 변형을 방지하기 위해 설계는 벽 두께 또는 특수 구조적 특징이 증가해야합니다.

4. 압력 용기의 기능
압력 용기의 기능은 물질을 저장하거나 운반하는 데 국한되지 않습니다. 또한 다양한 복잡한 산업 공정을 포함합니다. 특정 기능은 다음과 같습니다.
a) 저장
가장 일반적인 기능 중 하나는 가스, 액체 또는 증기의 저장입니다. 예를 들어, 석유 화학 산업에서 압력 용기는 종종 액화 천연 가스 (LNG) 또는 기타 화학 액체를 저장하는 데 사용됩니다. 압축 공기 시스템에서 압력 용기는 준비된 용도로 고압 가스를 저장합니다.
b) 반응
압력 용기는 화학, 석유, 가스 및 제약 산업과 같은 많은 산업에서 원자로로 사용됩니다. 화학적 또는 물리 반응은 원하는 화학 물질 또는 중간체를 생산하기 위해 고압 하에서 수행됩니다. 반응 중 고압은 반응 속도를 가속화하거나 수율을 증가시키는 데 도움이됩니다.
c) 가열 및 냉각 기능
일부 압력 용기에는 가열 또는 냉각 기능이 있습니다. 예를 들어, 열 교환 시스템에서, 압력 용기는 열 교환기의 일부로 사용하여 한 매체에서 다른 배를 전달할 수 있습니다. 보일러와 온수기 도이 범주에 속하며 일반적으로 증기 나 온수를 생성하는 데 사용됩니다.
d) 압축 및 확장 기능
압력 용기는 일반적으로 가스를 압축하거나 확장하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 천연 가스는 종종 저장 및 운송을 위해 고압 용기에서 압축됩니다. 압축 공기 시스템은 또한 압력 용기의 주요 응용 프로그램입니다.

5. 압력 용기 안전
압력 용기는 종종 고압과 고온에 노출되기 때문에 안전이 가장 중요합니다. 압력 용기의 안전 설계의 핵심 사항은 다음과 같습니다.
재료 선택 : 강도, 부식성 및 피로 저항성이있는 재료를 선택해야합니다. 일반적으로 사용되는 재료에는 탄소강, 스테인레스 스틸 및 합금강이 포함되어 고온과 압력을 견딜 수 있습니다.
설계 사양 : 설계는 관련 설계 사양 및 표준을 엄격히 준수해야합니다. 일반적인 국제 표준에는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드 (BPVC)가 포함되며, 이는 압력 용기의 설계, 제조 및 검사에 대한 요구 사항을 지정합니다.
검사 및 테스트 : 압력 용기의 정기 검사는 외부 검사, 내시경 검사 및 비파괴 테스트 (초음파 테스트 및 X- 선 테스트 등)를 포함한 정기적 인 검사가 중요합니다. 이 테스트는 균열 및 부식과 같은 숨겨진 위험을 즉시 감지하여 사고를 방지 할 수 있습니다.
안전 장치 : 압력 용기에는 안전 밸브 또는 압력 릴리프 장치가 장착되어 있어야합니다. 용기 내의 압력이 안전 임계 값을 초과하면 이러한 장치는 자동으로 과도한 압력을 방출하고 용기가 폭발하거나 파열되는 것을 방지합니다.

6. 압력 용기의 적용
압력 용기는 주로 고압 조건에서 운영이 필요한 산업에서 널리 사용됩니다.

석유 화학 산업 : 액화 석유 가스, 천연 가스, 화학 물질 및 석유 제품 저장에 사용됩니다.

에너지 산업 : 보일러, 증기 발생기 및 열교환 기는 열을 저장하고 전달하기 위해 압력 용기가 필요합니다.

제약 산업 : 압력 용기는 약물 반응, 멸균 및 가스 저장에 사용됩니다.

식음료 산업 : 압력 용기가 난방, 냉각 및 액체 식품 가공에 사용됩니다.