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例題4(R410A冷凍装置高圧受液器の製作)

   

問題】下記の仕様で、屋外に設置して凝縮温度50℃で運転されるR410A冷凍装置の高圧受液器(円筒胴圧力容器)を製作したい。ただし、R410Aの凝縮温度50℃における高圧部設計圧力は2.96MPaを使用するものとする。

仕様;
使用鋼板
鋼板の許容引張応力
円筒胴の内径
円筒胴板の溶接継手の効率
円筒胴板の腐れしろ


SM400B

\(σ_{a}=100 N/㎜^{2}\)
\(D_{i}=400 ㎜\)
\(η=0.7\)
\(α=1 ㎜\)

(1) この受液器の円筒胴板の必要厚さ\(t_{a}(㎜)\)を整数値で求めよ。

(2) この受液器を最低の必要耐圧試験圧力で液圧による耐圧試験を実施するとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力\(σ_{t}(N/㎜^{2})\)を求めよ


解答
(1) この受液器の円筒胴板の必要厚さ\(t_{a}(㎜)\)を整数値で求めよ。

円筒胴板の板厚を求める次の基本式に数値を代入する

\(t_{a}=\frac{\Large{P・D_{i}}}{\Large{2・σ_{a}・η-1.2・P}} +α\)

\(t_{a}=\frac{\Large{2.96・400}}{\Large{2・100・0.7-1.2・2.96}} +1=9.677≒10 ㎜\)

(2) この受液器を最低の必要耐圧試験圧力で液圧による耐圧試験を実施するとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力\(σ_{t}(N/㎜^{2})\)を求めよ

設計圧力と許容圧力

設計圧力どおり製作されたもので、腐食などがないことが確認されたものは、許容圧力の計算(板厚からの逆算など)をすることなく、設計圧力を許容圧力としてよい。

耐圧試験圧力

耐圧試験の圧力は、液体で行う場合には設計圧力または許容圧力のいずれか低いほうの圧力の1.5倍以上の圧力とする。

上記を参考にして、耐圧試験圧力は高圧部設計圧力の1.5倍とすることができる。
即ち、耐圧試験圧力\(P_{t}=設計圧力×1.5=2.96×1.5=4.44MP_{a}\) となる
さて、この試験圧力の時に円筒胴の接線方向の最大引張応力\(σ_{t}\)を求めれば良い。
最大引張応力\(σ_{t}\)を求める基本式は次の通りである

\(σ_{t}=\frac{\Large{P・D_{i}}}{\Large{2・t_{a}}}\) であるが今の場合\(P=P_{t}\)となるので

\(σ_{t}=\frac{\Large{4.44・400}}{\Large{2・10}}=88.8 N/㎜^{2}\)

次のテキストを参考にする方が良い

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