مخازن تحت فشار چگونه کار می کنند؟ برای اینکه به این سوال پاسخ دهیم باید ابتدا بدانیم مخازن تحت فشار چیست؟
مخازن تحت فشار (Pressure vessel) مخازنی می باشند که معمولا به صورت استوانه ای و کروی هستند و در صنایع مختلف برای نگهداری و ذخیره سازی، مایعات یا گازها در فشاری بالاتر و یا کمتر از محیط استفاده می شوند، این مخازن با توجه به ابعاد و طراحی پیچیده ای که دارند، بسیار حساس و خطرناک بوده و در طراحی آن باید تمامی استانداردها رعایت گردند.
اهمیت مخازن تحت فشار :
مخازن تحت فشار در کاربردهای مختلفی اعم از صنعت و بخش خصوصی کاربرد دارد.
از جمله کاربردهای مخازن تحت فشار می توان به برج های تقطیر، زیردریای ها، راکتورها، پالایشگاه ها اشاره کرد.
همچنین از مخازن تحت فشار برای ذخیره سازی گازهای مایع شده، مانند، آمونیاک، کلرین، پروپان و بوتان و LPG را می توان نام برد.
در تولید و پردازش مواد شیمیایی، مخازن تحت فشار برای انجام واکنش های شیمیایی در دما و فشار خاص به کار می روند.
در تصفیه آب، از مخازن تحت فشار برای ذخیره سازی و پردازش آب به کار می رود.
انواع مخازن پر کاربرد تحت فشار
- مخازن استوانه ای، این مخازن دارای شکل و ابعاد استوانه ای به همراه دو سر Head است، از این مخازن برای تحمل فشارها و دماهای مختلف استفاده می شود که مخزن استوانه ای را می توان به صورت افقی و عمودی نصب نمود، از مخازن استوانه ای می توان در ساخت بویلرها، فیلترشنی و سخت گیر و ذخیره سازی مایعات استفاده نمود.
- نوع دیگر مخازن کروی هستند که با ابعاد و شکل گنبد یا کروی ساخته می شود، این ویژگی باعث شده تا فشار به صورت یکنواخت توزیع شده و باعث ایمنی از فشارهای داخل و بیرون شود، میزان فشار در مخازن گنبدی، 10 تا 200 پوند می باشد.
ساختار مخازن تحت فشار
این مخازن عمدتاً از جنس‌های فولادی استفاده می‌کنند و اجزای مختلفی دارند که هرکدام نقش خاصی در عملکرد و ایمنی آنها ایفا می‌کنند.
- بدنه (Shell):
بدنه مخزن که به صورت استوانه‌ای، مستطیلی یا کروی ممکن است باشد، جهت تحمل فشارهای داخلی و خارجی طراحی می‌شود. این بدنه معمولاً از جنس فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود.
- سرها (Ends):
سرها نقاط انتهایی مخزن هستند که برای بستن آن به کار می‌روند. سرها معمولاً شامل سر کاپ (Head) و سر پایین (Bottom) هستند.
- سر کاپ (Head):
سر کاپ قسمتی از بالای مخزن است و شکل آن می‌تواند دیسک (صفحه دایره‌ای)، گویه (نیم‌گویه)، یا شکل‌های هندسی دیگر باشد. این سر به بدنه مخزن متصل می‌شود.
- سر پایین (Bottom):
سر پایین نقطه پایین‌تر مخزن است و نقش مهمی در پایداری و ایمنی مخزن ایفا می‌کند. معمولاً به شکل گنبدی یا مستطیلی طراحی می‌شود.
- شکاف‌ها و فلاج‌ها (Nozzles and Flanges):
شکاف‌ها به عنوان نقاط ورود و خروج برای مایعات، گازها یا دیگر مواد به مخزن خدمت می‌کنند. فلاج‌ها جهت اتصال لوله‌ها به مخزن و ایجاد اتصال محکم به شکاف‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- پایه‌ها و پایه‌نهای مخزن (Supports and Foundations):
برای حمایت از مخزن و جلوگیری از انحراف غیرمجاز، پایه‌ها و پایه نهای مخزن نصب می‌شوند. این پایه‌ها معمولاً از فولاد ساخته می‌شوند.
- شلنگ‌ها و اتصالات (Manholes and Connections):
شلنگ‌ها جهت ورود به داخل مخزن برای تعمیرات، تمیز کردن یا نگهداری به کار می‌روند. اتصالات برای اتصال دستگاه‌های مختلف نظیر سنسورها، لوله‌ها و سایر تجهیزات به مخزن به کار می‌روند.
عملکرد مخازن تحت فشار
اصول عملکرد مخازن تحت فشار بر پایه دو اصل زیر است:
- قانون بویل: این قانون بیان می‌کند که در دمای ثابت، حاصلضرب فشار و حجم یک گاز ثابت است. به عبارت دیگر، با افزایش فشار، حجم گاز کاهش می‌یابد و با کاهش فشار، حجم گاز افزایش می‌یابد.
- مخازن تحت فشار از موادی ساخته می‌شوند که خاصیت ارتجاعی دارند. به این معنی که می‌توانند تحت فشار تغییر شکل داده و پس از حذف فشار به شکل اولیه خود بازگردند.
- قبل از پر کردن مخزن، باید از سالم بودن هرگونه نقصی اطمینان پیدا کرد، فضای داخلی مخزن باید تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد، سیال مورد نظر باید با جنس بدنه و سایر اجزای مخزن سازگار باشد، ابتدا سیال از طریق اتصالاتی که روی سر مخزن تعبیه شده اند، وارد مخزن می شود، سرعت پر کردن باید به گونه ای باشد که از فشار ناگهانی جلوگیری شود. در حین پر کردن، همواره باید فشار داخل آن به طور دائم توسط گیج فشار رصد شود، تخلیه هوای مخزن عامل بسیار مهمی که باید به طور کامل تخلیه شود، عدم تخلیه مخزن، باعث خوردگی یا زنگ زدگی می شود. پس از پر شدن مخزن، فشار داخل آن باید با توجه به نیاز تنظیم شود، همچنین شیر اطمینان باید به گونه ای باشد که در صورت فشار زیاد، باز شده و از انفجار جلوگیری کند.
- سیال تحت فشار در داخل مخزن ذخیره می‌شود در مرحله بعد فشار داخل مخزن توسط گیج فشار رصد می‌شود. در صورت نیاز، فشار داخل مخزن توسط شیر اطمینان تنظیم می‌شود.
- انتقال سیال : هنگامی که شیر 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، باعث می‌شود که مخزن به شکل اولیه خود بازگردد.
نتیجه‌گیری:
مخازن تحت فشار، تجهیزاتی بسیار کاربردی در صنایع مختلف هستند. این مخازن مزایای متعددی مانند ذخیره‌سازی ایمن سیالات، کاهش هزینه‌ها و بهبود راندمان را به همراه دارند.
شرکت پتروسازه تولیدکننده انواع تجهیزات ثابت صنعت نفت و گاز، مخزن کروی، مخزن استوانه ای و … انواع مخازن تحت فشار با سال ها فعالیت در این حوزه با بسیاری از شرکت های بزرگ و شرکت های پتروشیمی فالیت داشته و همواره کوشیده است که با بالابردن روزافزون محصولات خود گامی بزرگ در جهت پیشرفت کشور عزیزمان بردارد.