تحلیل استاتیکی و دینامیکی پایه های مخازن در ارتفاع گاز فشرده و بهینه‌سازی آنها برای شرایط طوفان و زلزله

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:115
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چكيده  ……………………………………………………………………………………….  1

يكي از مخازني كه به وفور مورد استفاده قرار ميگيريند مخازن گاز فشرده ميباشند. در اين پروژه ما قصد داريم به اناليز استاتيكي و ديناميكي  پايه هايي از مخازني كه در ارتفاع نصب ميشوند بپردازيم و نيز علاوه بر اين قصد داريم مشخصات از مخازن را در ارتفاع داده و براي شرايط زلزله و طوفان بهينه سازي نماييم.

بدين منظور ابتدا هر دو مدل رايج پايه هاي مخازن فشرده گاز براي مقايسه  و بهينه سازي را در شرايط طوفان و زلزله در نظر ميگيريم .  همچنين براي زلزله نيز از يكي از نمونه هاي زلزله واقعي كه در اقيانوس هند در سال 2004 ميلادي رخ داده  بهره ميجوييم و با استفاده از نمودارهاي لرزه نگاري مربوط به اين  زلزله  نيروهاي وارده بر هر يك از پايه ها را محاسبه مينماييم . ضمنا سرعت طوفان را نيز با فرض حدود صد و سي كيلومتر بر ساعت محاسبه نموده و با استفاده از فرمول هاي كتاب سيالات فاكس نيروي درگ وارده بر مخزن و پايه ها را محاسبه مينماييم. علاوه بر اين بار ثقلي مخزن كه شامل وزن سيال داخل مخزن، وزن پوسته مخزن و وزن اسكلت نگهدارنده مخزن ميباشد را و همچنين بار  مرده ي مخزن را كه بار برفي كه روي سطح فوقاني مخزن قرار ميگيرد را در نظر ميگيريم.  سپس با استفاده از نرم افزار انسيس و انجام عمل مش بندي و آناليز تنش ،‌ تنش  وارده بر هر يك از المان ها و نود هاي ( گره ، nod  )   موجود براي هر دو مدل ميپردازيم. و بر اين اساس و با كمك نرم افزار انسيس مدل برتر را در شرايط بارگذاري يكسان شناسايي ميكنيم . سپس  با استفاده از نرم افزار انسيس ورك بنچ ( Ansys workbench ) به بهينه‌سازي مدل مربوطه با ديدگاه اقتصادي ميپردازيم. و بدين ترتيب كه حداقل قطر استاندارد پايه ها را در شرايط بارگذاري مدل شده در حالت بهينه بدست مياوريم .

مقدمه  …………………………………………………………………………………………  2

مخازن تحت فشار مخازن فلزی برای نگه داری و یا انجام فرآیند های شیمیایی مایعات و یا گازها می‌باشند که توانایی مقاومت در برابر بارگذاری‌های مختلف (فشار داخلی، و یا فشار خارجی و خلا در داخل) را دارا می‌باشند. استاندارد اصلی برای طراحی این مخازن ASME Section VIII می‌باشد که توسط انجمن مهندسان‫ مکانیک آمریکا تدوین شده و هر چهار سال یکبار مورد بازنگری قرار می‌گیرد. کاربرد عمده این مخازن در صنایع نفت و گاز می‌باشد.مخازن تحت فشار به مخازني اطلاق مي گردد كه به منظور انجام فرآيند بخصوص تحت فشارمعين مورد نياز باشد. در ساخت چنين مخازني مي بايست دقت كافي به عمل آيد. زيرا عدم دقت در جوشكاري، انتخاب صحيح مواد و … منجر به انفجار مخزن مي گردد. در حقيقت مخازن تحت فشار همانند يك بمب عمل نموده و فاجعه آميز مي باشد.

  • مشخصات عمومی مخازن تحت فشار:

مخازن تحت فشارکه حاوي سيالات ( مايع يا گاز( تحت فشار بالاتر از 100 کيلو پاسکال ( يک بار) هستند. اينگونه مخازن به دو گونه Fired همچون ديگهاي بخار(بويلرها ) که مخزن از طريق کوره يا مشعل گرم ميشود و Unfired مثل مخازن اکسيژن و هيدروژن طبقه بندي ميشوند.

شکل اکثر مخازن تحت فشار استوانه ای یا کروی بوده که فرم استوانه ای آن با کلگی کروی یا بیضوی یا کاسه ای قابل ساخت و مونتاژ می باشد . و کلگی های کروی به دو حالت نورد گرم و سرد تولید می شوند.طبق استاندارد های مرتبط ، بعد از مشخص شدن پارامتر های اصلی یاد شده ضخامت و مشخصات هندسی و جوشکاری و جنس مواد تعیین شده با امکانات کارگاهی نیز تهیه می شود. اتصالات کنترل کننده مختلفی نیز روی مخازن تعبیه می گردد، از قبیل محل مورد نصب فشار سنج، شیر تخلیه اضطراری، ترمومتر، سطح سنج، و در صورتی که مخزن جهت کارهای پیچیده تر استفاده شود، طبعا” نیاز اتصالات مربوط به آن نیز اضافه خواهد شد.

مثالهاي مختلفي از مخازن تحت فشار را در صنايع مختلف همچون برجهاي تقطير در پالايشگاههاي نفت و پتروشيمي ها و همچنين مخازن راکتور هسته اي در نيروگاههاي هسته ای مي توان نام برد.

تغییر و افزایش فشار بسیار خطرناک میباشد و ممکن است باعث رخداد های مهلکی شود که این موضوع در تاریخ عملکرد منابع تحت فشار به وضوح مشخص می باشد.

منابع تحت فشار در زمینه های متفاوتی همچون صنعتی و خانگی استفاده دارند .برای مثال در صنعت ، این منابع برای ذخیره هوای متراکم و در مصارف خانگی برای مخازن آب در آبگرم کن ها استفاده می شود.دیگر مثال هایی برای منابع تحت فشار ،کپسول های اکسیژن، منبع ذخیره ی گاز شهری، منابع ذخیره گاز در ماشین، مخازن تحت فشار برای جدا سازی اجزای یک ماده شیمیایی و بسیار مثال های دیگر ، مثلا” در پتروشیمی و پالایشگاه ها و در معدن و راکتور های هسته ای ٬ در فضاپیماها ، ذخیره روغن های هیدرولیکی و ذخیره ی گاز هایی همچون آمونیاک و بوتان و گاز طبیعی .

فصل اول : كليات

كليات طراحي مخازن تحت فشار ……………………………………………………………………………………………….  4

مخازن تحت فشار در کل میتوانند به هر شکلی ساخته شوند اما این فقط در تئوری میباشد اما در عمل بیشتر این مخازن به صورت کره ، استوانه و مخروط میباشد. معمول ترین روش ساخت منابع تحت فشار، ساخت آن به صورت استوانه با دو سر عدسی میباشد ، این شکل ساده ترین نوع برای آنالیز کردن مخازن را در اختیار ما قرار میدهد .در تئوری ساختن مخازن تحت فشار به صورت کره بهترین راه حل برای تحمل فشار می باشد اما متاسفانه در حین ساخت ، ساختن یک منبع به شکل کره بسیار سخت و در عین حال پر هزینه می‌باشد. بنابراین بیشتر مخازن تحت فشار استوانه ای با دو عدد عدسی به شکل بیضی در دو انتهای آن می باشد .هر چه عرض این استوانه بیشتر باشد هزینه ساخت آن بالا می رود .

مواد مورد استفاده در ساخت مخازن ………………………………………………………………………………………….  4

جرم مخازن ………………………………………………………………………………………………………………………………….  5

بررسي تنش در ديواره هاي مخزن ……………………………………………………………………………………………..  5

نكاتي در رابطه با نرم افزار Ansys …………………………………………………………………………………………….  5

فصل دوم : تحليل پايه هاي مخازن

2-1 پايه هاي مخازن  ……………………………………………………………………………………………………………………………….  7

2-2 شرايط پيش فرض  ……………………………………………………………………………………………………………………………  8

2-3 استاندارد لوله هاي مانسمان  …………………………………………………………………………………………………………….  10

2-4 بارگذاري ثقلي مرده  …………………………………………………………………………………………………………………………  11

2-5 بار برف  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  11

2-6 بارگذاري زلزله  ………………………………………………………………………………………………………………………………….  11

2-7 بارگذاري طوفان  ……………………………………………………………………………………………………………………………….  14

فصل سوم : آناليز نيرويي با نرم افزار قدرتمند ansys classic

3-1 مشخصات سيستم مورد استفاده  ………………………………………………………………………………………………………  18

3-2 تحليل پايه هاي مدل ساده ( مدل اول )  …………………………………………………………………………………………  20

3-3 مقادير Axial stress در المان هاي پايه ها  …………………………………………………………………………………..  31

3-4 مقادير تنش هاي خمشي و برشي در المان هاي پايه ها  ………………………………………………………………..  33

3-5 مقادير تنش هاي پيچشي درالمان هاي پايه ها  ………………………………………………………………………………  35

3-6 تحليل مدل دوم پايه مخازن  …………………………………………………………………………………………………………….  37

3-7 مقادير Axial stress  در المان هاي پايه ها  …………………………………………………………………………………  46

3-8 مقادير تنش هاي خمشي و برشي در المان هاي پايه ها  ………………………………………………………………..  48

3-9 مقادير تنش هاي پيچشي در المان هاي پايه ها  ………………………………………………………………………………  50

3-10 مقايسه بين دو مدل  ……………………………………………………………………………………………………………………….  52

3-11  نتيجه گيري  ………………………………………………………………………………………………………………………………….  58

فصل چهارم : بهينه سازي

4-1 فرضيات  …………………………………………………………………………………………………………………………………………….  59

4-2 محاسبات نرم افزاري بهينه سازي   ……………………………………………………………………………………………………  62

4-2 محاسبات نرم افزار Ansys work bench  …………………………………………………………………………………..  67

4-3 جواب هاي نرم افزار  Ansys work bench  ……………………………………………………………………………….  68

نتيجه گيري …………………………………………………………………………………………………………………………………………  106

پس از تحليل نيرويي و محاسبه نيروهاي وارده به مخازن در هر دو مدل رايج پايه هاي مخازن تحت فشار و آناليز تنش آنها به كمك نرم افزار ، ملاحظه شد كه مطابق آناليز هاي تنش صورت گرفته در شرايط بارگذاري مشابه و يكسان، مدل پايه هاي ( V )  شكل ( مدل دوم )  از نظر مقاومت  بسیار بهتر از مدل اول ( مدل ساده )  در مواجهه با طوفان و زمین لرزه عمل می کند و کارایی بهتری دارد .  با توجه به اينكه در كنار استحكام سازه بحث قيمت تمام شده ي سازه نيز از اهميت فوق العاده اي برخوردار ميباشد لذا به بهينه سازي سازه از منظر اقتصادي ميپردازيم .در نتيجه  ميبايست در بازه ي جواب هاي موجود ، پايه اي انتخاب شود كه كمترين هزينه ي تمام شده را دارا باشد . لذا ميبايست سازه را به شكلي بهينه كنيم كه  سبك ترين وزن و يا به عبارت بهتر كمترين قطر استاندارد پايه را در مجموعه جواب هايي كه استحكام مورد نظر ما را تامين كند  ، دارا باشد .كه براي رسيدن به اين منظور  با  كمك گرفتن از نرم افزار به بهينه سازي اين مدل از نظر اقتصادي  پرداخته و در اين حالت حداقل قطر استاندارد پايه ها را محاسبه نموديم.

منابع و ماخذ

فهرست منابع فارسي  ………………………………………………………………………………………………………………………………  107

فهرست منابع لاتين  ………………………………………………………………………………………………………………………………..  108

سايت هاي اطلاع رساني  …………………………………………………………………………………………………………………………  109

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت