برای تعیین ضخامت ورق فولاد مورد نیاز برای ساخت مخزن تحت فشار (مانند مخزن هوا) با ظرفیت 1000 لیتر و فشار 12 بار، میتوان از فرمولهای مربوط به طراحی مخازن تحت فشار استفاده کرد. یکی از فرمولهای متداول در این زمینه فرمول لامینه (Laminar) و فرمولهای بر اساس قوانین ASME (American Society of Mechanical Engineers) است.
فرمول کلی برای محاسبه ضخامت دیواره یک مخزن استوانهای تحت فشار به صورت زیر است:
t = P ⋅ R / S ⋅ E + C
که در آن:
• t = ضخامت دیواره (میلیمتر)
• P = فشار داخلی (بار)
• R = شعاع داخلی مخزن (میلیمتر)
• S = تنش مجاز مواد (میلیمتر بر بار)
• E = ضریب ایمنی (معمولاً بین 1.5 تا 4)
• C = ضخامت اضافی برای خوردگی و دیگر عوامل (معمولاً 1 تا 3 میلیمتر)
مراحل محاسبه:
1. تعیین پارامترها:
• فشار P = 12 بار
• حجم مخزن V = 1000 لیتر = 1 متر مکعب
• شعاع داخلی مخزن را میتوان از حجم محاسبه کرد.
• فرض کنید مخزن استوانهای با ارتفاع h و شعاع r . از فرمول حجم استوانه:
V = π r² h
• برای سادگی، میتوان شعاع را حدود 0.5 متر (50 سانتیمتر) در نظر گرفت و ارتفاع را محاسبه کرد.
2. محاسبه شعاع:
• اگر فرض کنیم شعاع r = 0.5 متر، با توجه به حجم:
h = V / π r² = 1000 / π ⋅ (0.5)² ≈ 127.32 cm
3. محاسبه ضخامت:
• حالا شعاع داخلی R = 500 میلیمتر.
• تنش مجاز فولاد معمولاً بین 150 تا 250 مگاپاسکال (15 تا 25 بار) است. فرض میکنیم S = 200 MPa = 2000 بار .
• ضریب ایمنی E = 2 (به عنوان مثال).
• ضخامت اضافی C = 2 mm .
4. جایگذاری در فرمول:
t = 12 ⋅ 500 / 2000 ⋅ 2 + 2 = 6000 / 4000 + 2 = 1.5 + 2 = 3.5 mm
نتیجهگیری:
با توجه به محاسبات انجام شده، ضخامت ورق فولاد برای ساخت مخزن هوا با ظرفیت 1000 لیتر و فشار 12 بار تقریباً برابر با 3.5 میلیمتر خواهد بود. با این حال، توصیه میشود برای تأیید نهایی و جزئیات بیشتر واحد تولید مخازن تحت فشار هواسازان خراسان ارتباط برقرار نمائید ضمنا توصیه ما استفاده از ورق 6 میل می باشد به دلیل اینکه در محاسبات تنش حاصله و نرخ پوسیدگی نیز لحاظ نشده است.
