একটি গভীর প্রতিক্রিয়া জাহাজে আংশিকভাবে নিমজ্জিত একটি পাতলা-প্রাচীরযুক্ত টাইটানিয়াম হিটিং টিউবের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত বাহ্যিক চাপ (পতন রেটিং) কী?
একটি বার্তা রেখে যান
হাইড্রোমেটালার্জি, রাসায়নিক সংশ্লেষণ বা হাইড্রোথার্মাল প্রক্রিয়াকরণে ব্যবহৃত গভীর প্রতিক্রিয়া জাহাজগুলিতে, একটি টাইটানিয়াম গরম করার নল আংশিকভাবে তরলে নিমজ্জিত হতে পারে যখন উপরের অংশটি চাপযুক্ত গ্যাসের সংস্পর্শে আসে। টিউবের উপর কাজ করে বাহ্যিক চাপ তরলের হাইড্রোস্ট্যাটিক মাথা (তরল স্তরের নীচে) এবং তরল পৃষ্ঠের উপরে যে কোনও গ্যাসের চাপ থেকে আসে। পাতলা-প্রাচীরযুক্ত টাইটানিয়াম টিউবগুলি বাহ্যিক চাপে ভেঙে পড়ার জন্য সংবেদনশীল-একটি আকস্মিক, বিপর্যয়কর ব্যর্থতা যেখানে টিউব ক্রস-বিভাগটি বৃত্তাকার থেকে ডিম্বাকৃতি বা চ্যাপ্টা হয়ে যায়৷ সর্বাধিক অনুমোদিত বাহ্যিক চাপ (পতনের রেটিং) টিউবের ব্যাস, প্রাচীরের বেধ, উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং সমর্থনগুলির মধ্যে দৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। আংশিকভাবে নিমজ্জিত টিউবগুলির জন্য, সবচেয়ে খারাপ-কেস অবস্থা সাধারণত তরল স্তরে ঘটে যেখানে চাপ গ্রেডিয়েন্ট সর্বোচ্চ।
বাহ্যিক চাপের অধীনে পতনের প্রক্রিয়া
যখন বাহ্যিক চাপ অভ্যন্তরীণ চাপকে ছাড়িয়ে যায়, তখন টিউব প্রাচীর সংকোচনমূলক হুপ স্ট্রেস অনুভব করে। একটি নিখুঁতভাবে বৃত্তাকার টিউবের জন্য, স্থিতিস্থাপক পতন ঘটে যখন বাহ্যিক চাপ পাতলা-প্রাচীরযুক্ত টিউবগুলির জন্য শাস্ত্রীয় সূত্র দ্বারা বর্ণিত একটি সমালোচনামূলক মান (P_c) এ পৌঁছায়: P_c=(2E / (1-ν²)) × (t/D)³, যেখানে E Young's 2005 GP, গ্রাউন্ড 2000 গ্রাম এর জন্য ν হল পয়সনের অনুপাত (0.34), t হল প্রাচীরের পুরুত্ব, এবং D হল টিউবের বাইরের ব্যাস। এই স্থিতিস্থাপক পতনটি বিপরীতমুখী-চাপ হ্রাস বৃত্তাকার আকৃতি পুনরুদ্ধার করে-যতক্ষণ না ফলন শক্তি অতিক্রম করে। প্লাস্টিক পতন ঘটে যখন কম্প্রেসিভ স্ট্রেস উপাদানের ফলন শক্তি (গ্রেড 2 এর জন্য 240-340 MPa) ছাড়িয়ে যায়। অনুশীলনে, টাইটানিয়াম টিউবগুলি সম্মিলিত ইলাস্টিক-প্লাস্টিকের বাকলিংয়ের দ্বারা ভেঙে পড়ে। অসম্পূর্ণতা (ডিম্বাকৃতি, প্রাচীরের বেধের পার্থক্য) প্রকৃত পতনের চাপকে তাত্ত্বিক মূল্যের 50-70% কমিয়ে দেয়।
সাধারণ টিউবের আকারের জন্য পরিমাণগত সংকোচন চাপ
নিম্নোক্ত পতনের চাপ (অসম্পূর্ণতার জন্য তাত্ত্বিক হিসাবে 60% ধরে নেওয়া হয়) গ্রেড 2 টাইটানিয়াম টিউবগুলির জন্য উভয় প্রান্ত বন্ধ (1 atm এ অভ্যন্তরীণ চাপ):
| টিউব OD × ওয়াল (মিমি) | ডি/টি অনুপাত | তাত্ত্বিক সঙ্কুচিত চাপ (বার) | অনুমোদনযোগ্য সঙ্কুচিত চাপ (বার, 60% ফ্যাক্টর) | সর্বাধিক নিমজ্জন গভীরতা (মিটার জল) |
|---|---|---|---|---|
| 20 × 1.5 | 13.3 | 95 | 57 | 570 |
| 20 × 1.2 | 16.7 | 52 | 31 | 310 |
| 20 × 1.0 | 20.0 | 32 | 19 | 190 |
| 20 × 0.8 | 25.0 | 17 | 10 | 100 |
| 25 × 1.5 | 16.7 | 35 | 21 | 210 |
| 25 × 1.2 | 20.8 | 20 | 12 | 120 |
| 25 × 1.0 | 25.0 | 12 | 7 | 70 |
| 32 × 1.5 | 21.3 | 14 | 8 | 80 |
| 32 × 1.2 | 26.7 | 8 | 5 | 50 |
| 40 × 1.5 | 26.7 | 7 | 4 | 40 |
আংশিকভাবে নিমজ্জিত টিউব বিবেচনা
তরলের উপরে গ্যাসের চাপ সহ তরলে আংশিকভাবে নিমজ্জিত একটি নলের জন্য, টিউবের দৈর্ঘ্য বরাবর বাহ্যিক চাপ পরিবর্তিত হয়। শীর্ষে (গ্যাসের স্থান), চাপ P_gas সমান। তরল স্তরে, চাপ P_gas সমান। তরল পৃষ্ঠের নীচে h গভীরতায়, চাপ সমান P_gas + (ρ × g × h)। সবচেয়ে খারাপ-বিষয়টি সাধারণত সর্বোচ্চ গভীরতায় নয় কিন্তু এমন বিন্দুতে যেখানে চাপ গ্রেডিয়েন্ট টিউবের অসম্পূর্ণতার সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে। গভীর জাহাজের জন্য, উচ্চ চাপের কারণে নীচের অংশটি প্রথমে ভেঙে পড়তে পারে, তবে তরল স্তরের কাছাকাছি স্থানান্তর অঞ্চলটি বিভিন্ন চাপ অনুভব করে যা বাঁকানো চাপকে প্ররোচিত করতে পারে। নিম্নলিখিত টেবিলটি আংশিকভাবে নিমজ্জিত টিউবগুলির জন্য নকশা সীমা প্রদান করে:
| জাহাজের অবস্থা | গ্যাসের চাপ (বার) | তরল গভীরতা (মি) | প্রস্তাবিত টিউব OD × ওয়াল (মিমি) | নিরাপত্তা মার্জিন |
|---|---|---|---|---|
| বায়ুমণ্ডলীয় জাহাজ, তরল গভীরতা 5 মি | 1.0 | 5 | 20 × 1.0 বা 25 × 1.2 | 3.0x (19 বার > 1.5 বার) |
| চাপযুক্ত জাহাজ, 5 বার গ্যাস, তরল গভীরতা 10 মি | 5.0 | 10 | 20 × 1.5 | 2.8x (57 বার > 6 বার) |
| চাপযুক্ত জাহাজ, 10 বার গ্যাস, তরল গভীরতা 20 মি | 10.0 | 20 | 25 × 1.5 | 1.9x (21 বার > 12 বার) |
| উচ্চ-চাপ অটোক্লেভ, 20 বার গ্যাস, তরল গভীরতা 5 মি | 20.0 | 5 | 20 × 1.5 বা 25 × 2.0 | 2.0x (21 বার > 20.5 বার) |
| গভীর জাহাজ, তরল গভীরতা 50 মিটার, বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাস | 1.0 | 50 | পাতলা{0}}প্রাচীর টাইটানিয়ামের সাথে ব্যবহারিক নয়; 32 × 2.0 ব্যবহার করুন | সর্বোচ্চ ৫ বার |
পতনের চাপের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং
অভ্যন্তরীণ চাপ (হিটারের ভিতরে আটকে থাকা গ্যাস থেকে বা গরম করার উপাদানের সম্প্রসারণ থেকে) পতন প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। 0.5-1.0 বারের একটি ছোট অভ্যন্তরীণ চাপ বাহ্যিক চাপকে মোকাবেলা করে উল্লেখযোগ্যভাবে পতনের রেটিং বাড়ায়। টিউব সমর্থন অসমর্থিত দৈর্ঘ্য হ্রাস, যা buckling মোড প্রভাবিত করে. লম্বা টিউবগুলির জন্য (দৈর্ঘ্য > 2 মিটার), মধ্যবর্তী তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বাকলিং মোডকে প্রতিরোধ করে প্রতি 500 মিমি 50-100% দ্বারা ধসের চাপ বাড়ায়। টাইটানিয়াম গ্রেড শুধুমাত্র ফলন শক্তির মাধ্যমে পতনের চাপকে প্রভাবিত করে; গ্রেড 7 (ফলন শক্তি 270-350 MPa) গ্রেড 2 (240-310 MPa) এর তুলনায় 10-15% বেশি প্লাস্টিক পতন প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয়। তাপমাত্রা পতনের চাপ কমায়: 150 ডিগ্রীতে, E 15% হ্রাস পায়, ঘরের তাপমাত্রার মান থেকে প্রায় 15% হ্রাস করে।
একটি অবহিত স্পেসিফিকেশন তৈরি করা
একটি গভীর প্রতিক্রিয়া জাহাজের জন্য একটি টাইটানিয়াম গরম করার টিউব নির্দিষ্ট করার সময়, গ্যাসের চাপ এবং হাইড্রোস্ট্যাটিক মাথা সহ সর্বনিম্ন নিমজ্জিত বিন্দুতে সর্বাধিক বাহ্যিক চাপ গণনা করুন। তাত্ত্বিক পতন চাপের বিপরীতে 3-এর একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর প্রয়োগ করুন (অথবা উপরের টেবিল থেকে অনুমোদিত পতনের চাপের বিপরীতে 2)। 30 মিটার পানির সমতুল্য গভীরতার জন্য, মোটা দেয়াল (D/t <15) বা ছোট ব্যাস ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করুন। নির্দিষ্ট করুন যে টিউবগুলি ASTM E273 ডিম্বাকৃতির সীমা পূরণ করে (বিজোড় টিউবের জন্য সর্বোচ্চ 1% ডিম্বাকৃতি) কারণ প্রাথমিক ডিম্বাকৃতি পতনের চাপ হ্রাস করে। ইনস্টলেশনের সময়, নিশ্চিত করুন যে টিউবগুলি সোজা এবং সমানভাবে সমর্থিত; ডেন্টেড বা বাঁকানো টিউব 50-80% পতন প্রতিরোধ ক্ষমতা হারায়। যদি আংশিক নিমজ্জন টিউবের দৈর্ঘ্য বরাবর একটি চাপ গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে, তাহলে ইতিবাচক অভ্যন্তরীণ চাপের পার্থক্য বজায় রাখতে একটি ছোট অভ্যন্তরীণ চাপ নিয়ন্ত্রক (0.5 বার) ইনস্টল করুন। ধসের রেটিং সঠিকভাবে গণনা করে এবং যথাযথ নিরাপত্তা মার্জিন প্রয়োগ করে, প্রকৌশলী গভীর চাপযুক্ত জাহাজে আকস্মিক, বিপর্যয়কর টিউব পতন প্রতিরোধ করে।
