Fragen zur Herstellung von Edelstahlkesseln

Ich arbeite derzeit an einem Projekt (oder kehre tatsächlich zu einem Projekt zurück) und muss einen Wärmetauscherkessel herstellen lassen. Der HX-Kessel ist relativ klein, ein 10 "langer Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 4". Ein Ende kann abgedeckt werden, das andere sollte einen Flansch haben, damit ich im Gerät arbeiten kann. Im Inneren werde ich eine Spule aus Kupferrohr (Wärmeaustausch) und verschiedene andere Sensoren / Anschlüsse haben. Ich habe keinen Zugang zu einer kompletten Maschinenwerkstatt, um einen solchen Kessel selbst herzustellen, daher kontaktiere ich eine Reihe von Unternehmen. Meine Frage bezieht sich wirklich auf die Dicke des Stahls, der für den Kessel benötigt wird. Der Kessel hat bei maximalem Druck nur 2,5 bar. Darüber hinaus muss das Material lebensmittelecht sein. Der Hauptkessel enthält Wasser, das für die Zubereitung von Speisen verwendet wird. Angesichts dieser Arbeitsparameter von welcher Art und wie dick sollte der Edelstahl sein? Ich werde verschiedene grobe Skizzen des Systems für zusätzliche Informationen anhängen. Vielen Dank im Voraus für die Hilfe!

1. Abhängig von Ihrer örtlichen Gerichtsbarkeit benötigen sie möglicherweise eine Genehmigung, für die eine PE-Stempelberechnung für die von Ihnen angeforderten Arbeiten erforderlich ist, da der Innendruck 1 bar überschreitet (die Grenze, bis zu der er in Abschnitt VIII der ASME BPVC gilt ). Siehe zum Beispiel in Kalifornien - alles, was Drücke über 15 psig erzeugt, erfordert eine Genehmigung.

2. Als PE, der diese Gefäße für den Lebensunterhalt entwirft, verwende ich normalerweise einen ziemlich einfachen Satz von Formeln, um eine gute Schätzung zu erhalten. Behandeln Sie die Oberseite, die Schale und die Unterseite als separate Einheiten

   • Die Schale kann unter Verwendung von Zylinderspannungsregeln behandelt werden . Verwenden Sie normalerweise 20.000 psi als maximal zulässige Spannung (= 36.000 psi Ausbeute mit 1,8 Sicherheitsfaktor).

   • Der Boden (und zu Schätzzwecken der obere) kann mit einer einfachen Trägerplatte behandelt werden . Die maximale Durchbiegung sollte auf 0,5% begrenzt sein und die Spannung sollte 20.000 psi betragen. Vergessen Sie nicht, dass diese Öffnungen Spannungskonzentratoren erzeugen - was an sich ein großes Thema in der Welt des Druckbehälterdesigns ist. Zur Schätzung können Sie das Prinzip des Ersetzens des entfernten Materials verwenden - das ist die doppelte Dicke um das Loch für eine Fläche, die einem Lochradius nach außen entspricht. Ab einem Querschnitt ist das Material also das gleiche.

   • Möglicherweise passen andere Designs für den unteren Kopf besser, insbesondere um Stress abzubauen. Ellipsoidköpfe haben fast immer die gleiche Dicke wie die Schale. Halbkugelförmige Köpfe folgen einfachen Zylinderspannungsregeln und sind halb so dick. Torisphärische Köpfe sind normalerweise doppelt und flache Köpfe sind normalerweise vier- bis achtmal so dick. Deshalb sind Feuerlöscher normalerweise abgerundete Böden an einem Rock.

   • Die Fugen zwischen Boden und Schale sowie die Fuge zwischen Ober- und Schale müssen aufgrund der Biegebegrenzungsschicht verdoppelt werden . Diese Schicht existiert für$4\sqrt{R*t}$vom eigentlichen Gelenk. Der Weg, dies zu vermeiden, besteht darin, die Druckbehälterdicke von jeder der obigen Zahlen für eine gleichmäßige Behälterdicke zu verdoppeln. Auch hier müssen Sie wahrscheinlich eine Genehmigung einholen, und die PE, die das Design stempelt, muss diesen Bereich besonders überprüfen

3. Für die Materialauswahl würde ich 304 Edelstahl empfehlen - es ist sehr verbreitet, leicht zu leisten und gilt gemäß ASTM F899 als biosafe

Zusätzlich zu den hervorragenden Antworten auf Druckbehälter, die bereits gestellt wurden, hat ein Dampfkessel die zusätzliche Komplikation, dass bei einem Phasenwechsel unter Druck eine besondere Gefahr besteht, dass bei Dampf unter bestimmten Bedingungen sehr schnelle Druckspitzen auftreten können Die Sicherheitsbestimmungen für Dampfkessel sind strenger als für Druckbehälter im Allgemeinen. Zum Beispiel kann eine Unterbrechung des Wasserflusses einen schnellen Druckanstieg verursachen, der möglicherweise nicht sofort erkennbar ist, siehe Dampfexplosion

Sie werden auch feststellen, dass Ihre Gerichtsbarkeit spezielle Schweißcodes für das Schweißen von Dampfdruckbehältern und / oder individuelle Tests und Inspektionen erfordert.