Ingeniería mecánica: ¿por qué utilizamos un extremo de plato hemisférico en el extremo de un recipiente a presión en lugar de un extremo circular plano?

Answer 1

Hay dos tipos de cabezales utilizados en recipientes a presión, a saber, cabeza plana y cabeza inclinada.
En cabeza de plato tenemos varios tipos, como Torisférico, elipsoide y Hemisférico.
Las cabezas de los platos tienen una resistencia inherente a la deformación, debajo está la cabeza de los platos

Verifique el ángulo, es inferior a 90 grados con la superficie, por lo que el efecto de la presión sobre el plato es comparativamente menor que la superficie plana

La imagen de arriba muestra que la cabeza plana mantiene 90 grados con el vector de fuerza, por lo que el impacto general de la presión sobre la cabeza plana es mucho mayor y se deforma mucho más.

Para comprender, tome una sección transversal y calcule el análisis de flexión en un objeto 2D, observará que el módulo de sección del plato (en haz curvo 2D) es mayor que el módulo de sección de la cabeza plana (en haz plano 2D)

Y la variación del cilindro a la cabeza también juega un papel importante, la transición es suave en el caso de un plato, donde a medida que ocurre un cambio brusco en la cabeza plana, que también presenta una alta intensificación de la tensión en la soldadura de filete.

En la India, las cabezas planas se usan solo para calderas NIBR.

Answer 2

Si cubrimos el extremo de un recipiente a presión con un extremo plano, el extremo plano estará sujeto a tensiones de flexión debido a la presión interna. Los esfuerzos de flexión son muy altos en comparación con los esfuerzos normales de tracción y compresión. Por lo tanto, el grosor del extremo plano sería mucho mayor, lo que llevaría a un alto costo y peso del material. Las tensiones de discontinuidad en la unión Shell-Head también son altas cuando se usa una cabeza plana.

Pero cuando usamos una cabeza hemisférica, solo está sujeta a tensiones de membrana , que son de naturaleza de tracción y uniforme en toda la sección transversal. Por lo tanto, una cabeza hemisférica sería muy delgada en comparación con una cabeza plana para la misma clasificación de presión.

Un ejemplo tipico. Si usa una cabeza hemisférica para recipientes a presión y su grosor es de 10 mm, entonces para el mismo recipiente, si usa un extremo plano, su grosor podría ser de 30-50 mm.