Bir düdüklü tencerenin bu duvar kalınlığını doğrulayabilen var mı?

Bir düdüklü tencere tasarımı üzerinde çalışıyorum. İki farklı model kullanarak, aşağıdaki varsayımlara dayanarak duvar kalınlığını bulmaya çalıştım:

• Silindirik şekilli kap

• Paslanmaz çelikten yapılmış

• 20 psi'lik iç basınç

• İç basınç, kalınlıkta daha düşük bir limit belirleyen şeydir.

Yukarıda bahsedilen iki modelden sırasıyla 0,1 mm ve 0,05 mm duvar kalınlığı buldum.

Aldığım duvar kalınlığı çok ince görünüyor. Tahminime göre iç basınç, sıradan saksıları kalın yapan şey değil, aslında duvarların ne kadar ince olabileceğine dair limiti belirleyen, normal kullanım sırasında meydana gelen darbelere karşı direnç. Bu doğru mu? İstenilen kalınlığı bu kriterden tahmin etmek için kesin bir çerçeve var mı? Bu konuda tefekkür bulamamıştım.

Modeller aşağıdaki gibidir:

Basit boru: $\sigma=\frac{pR}{t}$

Annaratone: $s=\frac{p D_e}{2f+p}$

- basınç R - yarıçapı t - kalınlık D e - Dış Çap f - temel izin verilen gerilme$p$$R$$t$$D_e$$f$

Bu rakamlar, bir silindirin duvarları için minimum duvar kalınlığı için tam olarak doğrudur, ancak, dediğiniz gibi, pratikte bir takım sebeplerden dolayı bu yetersiz kalacaktır.

• Güvenlik kaygıları, buhar basınçlı kapların büyük bir emniyet faktörü ile tasarlandığını belirtir. Malzemenin verim stresine yakın herhangi bir yerde bir basınç tankının çalışmasını kesinlikle istemezsiniz.
• İdeal bir silindirdeki halka gerilimi bir şeydir, ancak uçların (yani kapak ve taban) tasarımı da gerilmeler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve uçlardaki basınç, gergi ve silindir çeperlerine gerilme ekler.
• Donatılardan, mandallardan ve üretim eserlerinden kaynaklanan stres yükselticileri, hesaplanan rakamların üzerinde lokal stres konsantrasyonlarına neden olabilir.
• Pot günlük kullanım ve kullanım dayanacak kadar sağlam olması gerekir.
• Gerilmeler kabul edilebilir bir seviyede olsa bile, özellikle kapağın kapatılması yönündeki sapmalar olmayabilir. Başka bir şekilde yeterince güçlü olmak, bir şeyin yeterince katı olduğunu garanti etmez.
• Malzemeye bağlı olarak, yorgunluk, iş sertleşmesi, korozyon gevrekleşmesi, ısıl gerilmeler vb. Faktörler olabilir.
• İşletme açısından bakıldığında, kalite kontrolünü basitleştirmek için, özellikle malzeme maliyetlerinin genel maliyetlerin küçük bir bölümü olduğu ve potansiyel sorumluluk veya itibar kaybı ile ilgili risklerin yüksek olduğu durumlarda, kalite kontrolünü basitleştirmek için daha koruyucu bir tasarımın kullanılması tercih edilebilir.
• Daha ağır ölçülü malzemeden yapılmış bir ürün tüketiciler tarafından daha kaliteli olarak görülebilir.

DÜZENLE

Listelediğim kriter, doğası gereği biraz bulanık. Bu tür bir soruna genel yaklaşım, ilk önce normal kullanımda beklediğiniz koşulların hesaplanmasına dayanarak en iyi tahmininizi yapmak ve ardından bir güvenlik faktörü uygulamaktır . Bu, hesaplamalarınızdaki belirsizlik, asıl malzeme özelliklerinde değişiklikler ve öngörülemeyen koşullar (bir dereceye kadar) ürünün ömrü boyunca aşınma ve yıpranma sağlar.

Genel olarak, modelinizden daha az emin olabileceğiniz daha kapsamlı bir güvenlik faktörü kullanılır; çünkü kapsamlı hesaplamalar pratik değildir veya kullanım koşullarını tahmin etmek zordur. Bir hatanın güvenlik etkileri olacağı (örneğin basınçlı kaplar, kaldırma ekipmanı vb.) İçin daha büyük güvenlik faktörlerine ihtiyaç vardır, ancak daha sıkı kalite kontrolü ile hafifletilebilir.

Ayrıca, havacılık için güvenlik faktörlerinin, genel olarak, havacılık alanının çok yüksek düzeyde güvenilirlik ve fazlalık gerektirdiği gerçeğine rağmen, genel yapılar için olduğundan önemli ölçüde daha küçük olduğuna dikkat çekmektedir. Bunun nedeni, ağırlık / kütle tasarruflarının ekonomik açıdan çok önemli olmasından ötürü, tasarım aşamasında güvenilirlik elde etmek ve yükleme hesaplamaları konusunda cömert olmaktan ziyade çok ayrıntılı analizler yapmak için tasarım aşamasında çok fazla kaynak harcayacağı kadar ekonomiktir.

Buna karşılık bir köprü tasarlıyorsanız, genellikle standart kısımlar veya en azından her bir parçayı sıfırdan tasarlamak yerine standart bölümlerden imal edilen parçalar arasından seçim yaparken tercih ettiğiniz gibi, sadece dikkat tarafında hata yapmak daha ucuza gelir.

Basınçlı kapların tasarlanmış çalışma basınçlarının üzerindeki bir basınçta pratik olarak kanıtlanmış test edilmesi iyi bir uygulamadır. Çoğu durumda bu yasal bir gerekliliktir.

Sonlu elemanlar analiz yazılımı, tasarımları optimize etmek için kullanışlı bir araç olabilir, ancak sınırlamaları anlaması ve dikkatle ele alınması gerekir.

Tipik bir "mutfak ocağı boyutunda" düdüklü tencere olduğunu varsayarsak , ölçütünüzün "basınca dayanacak minimum kalınlık nedir?" Olması durumunda, duvar kalınlıklarınız fırının silindirik kısmı için doğru büyüklükte gibi görünmektedir. . Yassı tabanın daha kalın olması gerekecek, aksi takdirde basınç altında dışarı çıkacak ve kararsız hale gelecektir. Ayrıca, düz tabanın silindirik kenarlara birleştiği gerilme konsantrasyonunu da göz önünde bulundurmanız gerekir.

Ancak bunlar tek kriter değil. Darbe direncinin yanı sıra, "su tamamen kaynamışsa ne olur", "emniyet valfi sıkışır ve açılmazsa ne olur", "ne kadar kalınmaya ihtiyacınız var?" Gibi diğer konuları da düşünmelisiniz. Tava ve kapak arasında iyi bir sızdırmazlık sağlayın "," ocak pişirilirken sızdırmaz hale gelirse ne olur "," eğer birisi pişiriciye su yerine yağ kullanarak basınç vermeye kalkarsa ne olur ", vb. : Bunlar birkaç dakikalık bir beyin fırtınası sonucudur, ayrıntılı bir liste değil!)

Googling "düdüklü tencere güvenlik standardı", bu şartnameyi ortaya koydu;