منبع تحت فشار چیست؟
مخزن تحت فشار نوعی تانکر است که در زمینه‌های مهندسی و صنعتی کاربردهای بسیاری دارد. این ظروف محکم، گازها یا مایعات را در شرایطی بسیار شدیدتر از محیط اطراف نگهداری می‌کنند. فشار داخلی این مخازن متفاوت از فشار محیط است و به همین دلیل است که آن را منبع تحت فشار می‌نامند.
استفاده از مخزن تحت فشار در مکان‌هایی مانند پالایشگاه‌های نفت، نیروگاه‌ها و حتی فضاپیماها ضروری است. علاوه بر این در صنایع دیگر نیز از این مخزن استفاده می‌کنند. جالب است بدانید این مخزن در غواصی نیز کاربرد دارد. البته در این مورد، اندازه آن‌ها کوچک است. ما در این مقاله از تانکر سازی رستاک به بررسی مخزن تحت فشار می‌پردازیم و هر آنچه نیاز است درباره این مخازن بدانید، گرد هم می‌آوریم.
نحوه عملکرد مخزن تحت فشار
اصول کار مخزن تحت فشار بر اساس دو اصل یا دو قانون فیزیکی زیر است:
1. اصل اول: قانون بویل
این قانون بیان می‌کند که در دمای ثابت، حاصل ضرب فشار و حجم گاز ثابت است؛ به عبارت دیگر، با افزایش فشار، حجم گاز کاهش می‌یابد و با کاهش فشار، حجم گاز افزایش می‌یابد.
مخزن تحت فشار از مواد الاستیک ساخته شده است. این بدان معنی است که آن‌ها می‌توانند تحت فشار، تغییر شکل دهند و پس از برداشتن فشار به شکل اولیه خود برگردند.
قبل از اینکه مخزن را پر کنید، باید نکات زیر را بررسی کنید و از آن‌ها اطمینان حاصل نمایید.
- از سالم بودن مخزن از هرگونه عیب اطمینان حاصل کنید.
- فضای داخلی مخزن باید تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد.
- سیال مورد نظر باید با بدنه و سایر اجزای مخزن سازگار باشد.
- ابتدا سیال از طریق اتصالات روی سر مخزن نصب شده، وارد مخزن می‌شود.
- سرعت پر شدن باید به‌گونه‌ای باشد که از فشار ناگهانی جلوگیری شود.
- در هنگام پر کردن، فشار داخلی باید دائماً توسط فشارسنج کنترل شود.
- تخلیه هوای مخزن عامل بسیار مهمی است که باید کاملاً تخلیه شود.
- تخلیه نشدن مخزن باعث خوردگی یا زنگ‌زدگی آن می‌شود.
- پس از پر شدن مخزن باید فشار داخل آن بر حسب نیاز تنظیم شود، همچنین در صورت فشار زیاد، شیر اطمینان باز شده و از انفجار جلوگیری شود.
سیال تحت فشار در داخل مخزن ذخیره می‌شود. در مرحله بعد، فشار داخل مخزن توسط فشارسنج کنترل می‌شود. در صورت نیاز، فشار داخل مخزن توسط شیر اطمینان تنظیم می‌شود.
2. اصل دوم: انتقال سیال
وقتی دریچه خروجی مخزن باز می‌شود، سیال تحت فشار از مخزن خارج می‌شود، با خروج سیال از مخزن، فشار داخل مخزن کاهش می‌یابد. طبق قانون بویل، با کاهش فشار، حجم سیال افزایش می‌یابد. خاصیت ارتجاعی بدنه مخزن، کمک می‌کند که تانکر به شکل اولیه خود بازگردد.
ویژگی‌های منبع تحت فشار
انواع مخزن تحت فشار مقاومت خوبی در برابر دما و فشار دارند؛ زیرا کاربرد اصلی آن‌ها همین است که در چنین شرایطی کار کنند. آن‌ها معمولاً از موادی ساخته می‌شوند که مقاومت خوبی در برابر تنش دارند. موادی نظیر فولاد و تیتانیوم در ساخت این مخازن، کاربرد دارند. علاوه بر این، مخازن تحت فشار مقاومت خوبی در برابر خوردگی و فشار دارند و هر نوع ماده شیمیایی را می‌توان با توجه به کارکرد مخزن، در آن‌ها ذخیره نمود.
انواع منبع تحت فشار، معمولاً کیفیت و ایمنی بالایی دارند و امکان نشت در آن‌ها وجود ندارد؛ زیرا ساختار آن‌ها کاملاً یکپارچه است و روش‌های ساخت آن‌ها تحت کنترل شدید است. این مخازن طول عمر بالایی دارند و بسیار کم اتفاق می‌افتد که نیاز به تعمیر پیدا کنند. این مخازن در صورت نیاز به تعمیر، به‌آسانی تعمیر پذیر هستند.
کاربردهای منبع تحت فشار
مخزن تحت فشار در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. رایج‌ترین کاربردهای این منبع عبارت است از:
1. مخازن شیمیایی
برای نگهداری مواد شیمیایی و انجام فرآیندهای آن‌ها، استفاده از مخزن تحت فشار ضروری است. در این فرآیندهای شیمیایی، خواص مواد تغییر می‌کنند؛ بنابراین منبع تحت فشار از وقوع واکنش‌های خطرناک جلوگیری و خلوص مواد را حفظ می‌کند.
2. صنعت نفت و گاز
در صنعت نفت و گاز، نیاز به ذخیره سازی وجود دارد. می‌دانید که گازها در دماهای مختلف، حجم مختلفی دارند و بنابراین، هر ظرفی که گاز را در خود نگه دارد، با فشار مواجه خواهد بود؛ بنابراین لازم است از مخزن تحت فشار برای نگهداری گازها استفاده کنیم.
3. تولید برق
در نیروگاه‌های هسته‌ای، برای تولید برق نیاز به مخزن راکتور وجود دارد. این مخزن نوعی منبع تحت فشار است. علاوه بر این، در نیروگاه‌های تولید برق به روش غیر هسته‌ای نیز گازهای مضری وجود دارد که نگهداری آن‌ها به مخزن تحت فشار نیاز دارد.
4. صنایع غذایی
در صنایع غذایی و آشامیدنی، این مخازن کیفیت و ایمنی مواد مصرفی را در طول فرآیند و ذخیره سازی تضمین می‌کنند.
5. آب‌رسانی
در آپارتمان‌ها، می‌توان به‌جای استفاده از پمپ، از مخزن تحت فشار استفاده کرد. این کار به کاهش مصرف انرژی، کاهش آلودگی صوتی و نیز طول عمر پمپ فشار آب ساختمان کمک می‌کند.
انواع مخزن تحت فشار
محور عملکرد مخزن تحت فشار، در طراحی آن نهفته است که آن را قادر می‌سازد تا فشار بسیار زیاد را تحمل کند. این مخازن دارای اشکال مختلف هستند؛ اما شکل آن‌ها معمولاً کروی یا استوانه‌ای است و از مواد سختی مانند فولاد، آلومینیوم و کامپوزیت ساخته می‌شوند.
انتخاب ماده اولیه و طراحی این مخزن بستگی به نوع مایع یا گازی دارد که قرار است در آن ذخیره کنید. همچنین وجود محدودیت‌های محیطی که مخزن باید تحمل کند، بر انتخاب نوع ماده اولیه اثرگذار است.
هر مخزن تحت فشار برای برآوردن الزامات ایمنی سخت‌گیرانه، تحت آزمایش و گواهینامه دقیق قرار می‌گیرد. این فرآیند فراتر از کنترل یکپارچگی ساختاری است. همچنین ظرفیت کانتینر را برای کنترل فشارها و دماهای خاص در محیط عملیاتی آن، ارزیابی می‌کند.
در نوعی از دسته‌بندی، 3 نوع مخزن تحت فشار وجود دارد که عبارت‌اند از:
- منبع تحت فشار بادی
- مخزن تحت فشار دیافراگمی
- منبع تحت فشار بالنی
اما اگر بخواهیم این دسته‌بندی را دقیق‌تر کنیم، باید آن را از زاویه دیگری مورد بحث قرار دهیم.
به‌طور کلی 10 نوع مخزن تحت فشار وجود دارد که در ادامه فهرست آن را مشاهده می‌کنید.
- مخزن فرایند
- اتوکلاو
- مخزن فشار قوی
- مخزن انبساط
- مبدل‌های حرارتی
- مخزن فشار آب
- مخزن خلأ
- مخزن تحت فشار ASME
- منبع تحت فشار با دیواره نازک
- مخزن بخار
برای بررسی ویژگی و کاربرد هر یک از این مخازن، می‌توانید بر روی عنوان آن‌ها کلیک کنید.
مراحل طراحی و ساخت منبع تحت فشار
ساخت مخزن تحت فشار فرآیندی دقیق است که شامل برش، قالب‌گیری، جوشکاری و مونتاژ دقیق فلزات برای ایجاد این تانکر برای گازها یا مایعات تحت فشارهای مختلف است. قبل از شروع، مراحل طراحی ضروری است:
1. درک پروژه و طراحی آن
هنگام طراحی مخزن تحت فشار، مهندسان باید محدوده پروژه و مشخصات فنی را به‌وضوح تعریف کنند. همچنین شکل، اندازه و ابعاد تانکر را مشخص کنند. سازندگان، مواد را بر اساس هدف مورد نظر انتخاب می‌کنند.
2. تحلیل استرس و تنش
انجام محاسبات مکانیکی برای تعیین مقاومت مواد انتخابی برای ساخت منبع تحت فشار، ضروری است. این محاسبات باید کاملاً دقیق صورت بگیرند.
3. نقشه‌های ساخت
مهندسان برای ساخت منبع تحت فشار، نقشه‌های دقیقی ایجاد می‌کنند که قطعات مواد، استانداردهای ساخت، بخش‌های ظاهری و اطلاعات جوش و اتصال را مشخص می‌کند. این نقشه‌ها اجرای بی‌عیب و نقص فرآیند ساخت را هدایت می‌کنند.
مواد مورد استفاده در ساخت مخزن تحت فشار شامل ورق‌ها، لوله‌ها، آهنگری، اشکال ساختاری، میله‌های جوشکاری یا سیم است. این قطعات طبق مشخصات تانکر، قالب‌گیری و آهنگری می‌شوند و در صورت لزوم، ماشین‌کاری انجام می‌شود. قطعات جوش داده شده مونتاژ می‌شوند، تحت خنک‌سازی قرار می‌گیرند و در نهایت آستر و رنگ اعمال می‌شود.
چه اصولی در هنگام ساخت در نظر گرفته می‌شود؟
در هنگام ساخت یک مخزن تحت فشار، باید اصول متعددی را برای اطمینان از عملکرد و ایمنی در نظر گرفت:
- توانایی مخزن برای مقاومت در برابر فشار و تنش‌های داخلی
- انتخاب مواد مناسب برای هر کاربرد و ایجاد تعادل کامل بین استحکام مواد و مقاومت آن در برابر خوردگی
- یکپارچگی ظرف که یک جنبه حیاتی است و به روش‌های جوشکاری دقیق بستگی دارد تا اطمینان حاصل کنید که درزها و اتصالات، قابلیت تحمل سیالات را دارند
- شرایط دمایی که سیال و مخزن باید تحت آن کار کند؛ زیرا این شرایط بر ضخامت و تقویت دیواره تأثیر می‌گذارند.
- شکل سر تانکر: نیمکره‌ای، بیضوی، یا فلنجی و بشقابی. هر یک از این موارد مزایای مختلفی دارد و باید با هدف مخزن هماهنگ باشد. دهانه‌ها و اتصالات، مانند منهول‌ها، نازل‌ها و پیوندهای ابزار، نیازمند برنامه‌ریزی دقیق برای حفظ یکپارچگی سازه هستند.
ساختار مخزن تحت فشار
در ساخت این مخازن عمدتاً از مواد فولادی استفاده می‌کنند و دارای اجزای مختلفی هستند که هرکدام نقش خاصی در عملکرد و ایمنی آن‌ها دارند.
بدنه (پوسته):
بدنه مخزن که ممکن است استوانه‌ای، مستطیلی یا کروی باشد، به‌گونه‌ای طراحی شده است که در برابر فشارهای داخلی و خارجی مقاومت کند. این بدنه معمولاً از فولاد کربنی یا فولاد ضدزنگ ساخته می‌شود.
سر منبع:
سرها نقاط انتهایی مخزن هستند که مخزن را می‌بندند و در ابتدا و انتهای منبع قرار می‌گیرند. سر، قسمت بالای مخزن است و شکل آن می‌تواند دیسکی (صفحه دایره‌ای)، توپی (نیمه توپی) و یا اشکال هندسی دیگر باشد. این سر به بدنه مخزن متصل است.
پایین:
پایین‌ترین نقطه مخزن تحت فشار است و نقش مهمی در پایداری و ایمنی مخزن دارد. معمولاً به شکل گنبدی یا مستطیلی طراحی می‌شود.
نازل و فلنج:
شکاف‌ها به‌عنوان نقاط ورود و خروج مایعات، گازها یا سایر مواد به مخزن، عمل می‌کنند. برای اتصال لوله‌ها به مخزن و ایجاد اتصال محکم به شکاف‌ها از فلنج استفاده می‌کنیم.
پایه و تکیه‌گاه تانکر:
این قسمت برای پشتیبانی مخزن و جلوگیری از انحراف غیرمجاز پایه‌ها و پایه انتهایی مخزن به کار می‌رود. این پایه‌ها معمولاً از جنس فولاد هستند.
شیلنگ‌ها و اتصالات (منهول و اتصالات):
شیلنگ‌ها برای ورود به مخزن جهت تعمیر، نظافت یا نگهداری کاربرد دارند. اتصالات برای اتصال دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها، لوله‌ها و سایر تجهیزات به مخزن، به کار می‌رند.
کدام ماده برای ساخت مخازن تحت فشار مناسب‌تر است؟
ساخت مخزن تحت فشار شامل انتخاب دقیق مواد برای اطمینان از ایمنی، دوام و عملکرد مناسب در شرایط سخت صنعتی است.
انتخاب مواد مناسب برای مخازن تحت فشار بسیار مهم است. آن‌ها باید در شرایط سخت مقاومت کنند و در عین حال یکپارچگی سازه را دست‌نخورده نگه دارند. استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و ماشین‌کاری این مواد، نیاز به ارزیابی دقیق دارد. متداول‌ترین انتخاب برای مواد اولیه، بدون تعجب، فولاد است:
1. فولاد ضدزنگ
فولاد ضدزنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دوام عالی آن، یک انتخاب محبوب در ساخت مخزن تحت فشار است. به‌ویژه برای کاربردهایی که قرار است در معرض محیط‌های خشن یا مواد خورنده قرار گیرد. اگرچه ممکن است فولاد در مقایسه با دیگر مواد، سنگین‌تر باشد، اما استحکام آن، آن را برای صنایعی مانند فرآوری شیمیایی و داروسازی ایده‌آل می‌کند.
2. تیتانیوم
نسبت استحکام تیتانیوم به وزن آن، استثنایی است و این ماده به این ویژگی شهرت دارد. این ویژگی، تیتانیوم را به انتخابی ارجح برای کاربردهایی که نیاز به مخازن سبک‌وزن و در عین حال بادوام دارند، تبدیل می‌کند. این ماده مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی به‌خصوص در محیط‌هایی با اسیدهای قوی ارائه می‌دهد.
با این حال، هزینه تیتانیوم بالاتر از سایر مواد است و استفاده از آن را محدود به صنایعی مانند هوافضا و فرآیندهای شیمیایی خاصی می‌کند که خواص منحصربه‌فرد آن ضروری است.
3. آلومینیوم
آلومینیوم به دلیل ماهیت سبک‌وزن آن ارزشمند است. این ماده برای کاربردهایی که در آن، وزن یک عامل حیاتی است، مناسب است. هرچند که مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی، مشابه فولاد ضدزنگ یا تیتانیوم نیست، اما قیمت مناسب و چکش‌خواری خوب آن، این ماده را به گزینه‌ای عالی برای برخی از کاربردهای فشار پایین، مانند ساخت ظروف غذا و نوشیدنی تبدیل می‌کند.
4. آلیاژ نیکل
آلیاژهای نیکل ترکیبی از استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می‌دهند و آن‌ها را برای محیط‌های پر تقاضا مناسب می‌کند. صنایعی مانند پتروشیمی و نفت و گاز اغلب از آلیاژهای نیکل در مخازن تحت فشار استفاده می‌کنند که در آن، مقاومت در برابر دماهای شدید و مواد خورنده بسیار مهم است. با این حال، هزینه آلیاژهای نیکل می‌تواند نسبتاً بالا باشد.
مزایا و معایب منبع تحت فشار
همان‌طور که پیش از این بیان نمودیم، در بسیاری از کاربردها، استفاده از مخزنی که بتواند فشار را تحمل کند ضروری است. این کار برای مخازن معمولی امکان‌پذیر نیست و حوادث جبران‌ناپذیری به بار خواهد آورد. استفاده از مخزن تحت فشار، علاوه بر اینکه این خطرات را دفع می‌کند، مزایایی نیز دارد که در ادامه آن‌ها را معرفی می‌کنیم:
- کاملاً بهداشتی
- دارای ظاهری زیبا
- حفظ کیفیت مواد
- کنترل فشار سیال و دفع خطرات ناشی از آن
- کمک به کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی
- کمک به ذخیره سیالات بیشتر در فضای کمتر
- کاهش هزینه‌های نگهداری و تولید
علاوه بر مزایای گفته شده، مخزن تحت فشار معایبی نیز دارد که استفاده از آن را در برخی مکان‌ها محدود می‌کند:
- ایجاد خطر برای افرادی که در نزدیکی این مخازن مشغول به کار هستند.
- نیاز به تجهیزات پیشرفته برای کنترل و نظارت بر این مخازن
- عدم دسترسی به فضای داخلی مخزن برای تعمیر
با توجه به این موارد، در هنگام تصمیم‌گیری برای خرید منبع تحت فشار، ابتدا تمامی جوانب را بررسی کنید و ببینید که آیا این مخازن برای شما ضروری هستند یا خیر. برای این کار، حتما با افراد متخصص مشورت کنید. تانکر سازی رستاک می‌تواند در این زمینه، مشاوره مورد نیاز را به شما ارائه دهد. کافی است با این تانکر سازی تماس بگیرید.
نکات کلیدی در نگهداری و استفاده از مخزن تحت فشار
هر مخزنی حین استفاده باید به‌خوبی نگهداری شود تا بتواند عملکرد خوبی داشته باشد. مخزن تحت فشار نیز نیاز به برخی مراقبت‌ها دارد. در ادامه نکاتی را در این زمینه بازگو می‌کنیم:
- بهتر است مخزن را روی یک پایه مناسب نصب کنید. پایه‌ها باید کاملاً محکم باشند و به‌خوبی وزن تانکر پر را تحمل کنند.
- فضای نصب مخزن باید بزرگ‌تر از حجم مخزن باشد.
- منبع تحت فشار را به‌صورت دوره‌ای و منظم بازرسی کنید. در این بازرسی باید نحوه کار و شارژ شدن آن‌ها را بررسی کنید.
- این مخازن معمولاً به کمک یک گاز شارژ می‌شوند. گاز مخزن را باید به‌صورت منظم پر کنید تا عملکرد آن ادامه پیدا کند. میزان شارژ را تنظیم کنید تا خطری برای افراد ایجاد نکند.
مجموع این نکات و نکات دیگری که در دستورالعمل مخزن وجود دارد، به شما کمک می‌کند تا عملکرد خوبی از تانکر دریافت کنید و محیط را ایمن نگه دارید.
قیمت مخزن تحت فشار
مانند هر مخزن دیگری، قیمت مخزن تحت فشار نیز بر اساس عوامل مختلفی تعیین می‌گردد. این عوامل عبارت است از:
- حجم و ظرفیت مخزن
- جنس ماده اولیه
- ماده‌ای که قرار است در آن ذخیره کنید.
- ضخامت بدنه
- نوع کاربرد
علاوه بر این، نوسانات بازار نیز می‌تواند بر قیمت نهایی اثرگذار باشد. با این وجود، تهیه مخزن تحت فشار از طریق تانکر سازی‌های معتبر می‌تواند هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. برای سفارش این مخزن، می‌توانید با تانکر سازی رستاک تماس بگیرید.
جمع‌بندی و سخن پایانی
در این مقاله از تانکر سازی رستاک به بررسی مخزن تحت فشار و ویژگی‌های آن پرداختیم. این مخازن برای ذخیره و نگهداری سیالات، تحت فشار و دمای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. از ویژگی‌های این تانکر می‌توان به ساختار یکپارچه و مقاومت عالی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی اشاره کرد. منبع تحت فشار طول عمر بالایی دارد و در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای سفارش این مخزن و یا هر نوع تانکر دیگر، می‌توانید با تانکر سازی رستاک تماس بگیرید. این تانکر سازی با بیش از 30 سال سابقه در زمینه ساخت انواع تانکر، آماده ارائه خدمات به تمامی مشتریان عزیز است.
