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Cone Shell Design da estrutura

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Dec 31, 2024

Cabeças cónicas vêm em diferentes formas, tamanhos e fins

Ao projetar a estrutura de uma cabeça cônica, o primeiro passo é determinar o ângulo de meio-ápice necessário. Com base neste ângulo, é então decidido se a cabeça do cone deve incorporar uma flange. As considerações de design são as seguintes:

- Para um ângulo de meio ápice (α) ≤ 30 °, tanto as extremidades grandes quanto pequenas da cabeça cônica podem utilizar conchas de cone desdobradas.
- Para 30° ≤ α ≤ 45°, a extremidade grande deve ser dobrada, enquanto a extremidade pequena pode permanecer desdobrada se os cálculos de resistência forem satisfatórios.
- Para 45° ≤ α ≤ 60°, as extremidades grandes e pequenas da concha cônica devem ter bordas dobradas.
- Para α > 60°, cabeças planas são normalmente usadas, ou uma análise de tensão deve ser conduzida para determinar o projeto.

1. Shell de cone ecêntrico

Alguns equipamentos, como reboilers e receptores de porcos, requerem conchas de cone excêntricas. Estas são estruturas especiais em forma de cone usadas para conectar dois cilindros com eixos paralelos, mas diâmetros diferentes. Ao projetar tais conchas para equipamentos sujeitos a pressão interna, o ângulo incluído entre a concha do cone excêntrico e o cilindro não deve exceder 30º. Além disso, a diferença entre os eixos dos dois cilindros não deve ser superior a metade da diferença em seus diâmetros.

2. Cálculo da cabeça cónica

Devido à mudança geométrica na conexão entre a cabeça cônica e o cilindro, o raio de curvatura varia, levando ao empurrão lateral. Isso gera maior tensão de borda, tornando o cone mais suscetível à dobra. Portanto, no processo de projeto, é crucial calcular não apenas a espessura da cabeça cónica, mas também verificar se a conexão entre a cabeça de cone e o cilindro requer reforço.

3. Projeto reforçado da concha do cone

A conexão entre a concha do cone e o cilindro deve ser avaliada para determinar se o reforço é necessário. O GB150 fornece um diagrama de reforço que ajuda a avaliar se a conexão requer reforço adicional. Os fatores-chave que influenciam essa determinação incluem o ângulo do meio-ápice da concha do cone, a pressão interna e a tensão permitida do material usado na temperatura de projeto.

Na prática, podem ser feitos ajustes ao ângulo do meio-vértice ou à seleção de materiais para atender a requisitos específicos de projeto. Se a espessura da concha do cone precisar ser aumentada para reforço, uma seção reforçada deve ser adicionada na junção entre a concha do cone e o cilindro. A espessura deste reforço deve corresponder à espessura da seção de reforço do cilindro.

4. Cálculo da concha cónica SW6

O software SW6 simplifica o cálculo do projeto de cabeça cônica, permitindo ao usuário inserir parâmetros chave como pressão de projeto, temperatura de projeto, diâmetro do cilindro e seleção de material. Este software ajuda a avaliar se a concha do cone requer reforço e fornece a espessura e o comprimento necessários para o reforço. nbsp;

Por exemplo, em um design típico de cone de reboiler:
- O comprimento necessário da seção de reforço de extremidade pequena é de 39,23 mm, com uma espessura calculada de 2,70 mm.
- O comprimento necessário da seção de reforço cilíndrico é de 36,71 mm, com uma espessura calculada de 2,70 mm.
- O comprimento necessário da seção de reforço grande é de 84,39 mm, com uma espessura calculada de 3,10 mm.

5. Fabricação da cabeça cónica

Devido à estrutura única da cabeça cónica, seu processo de fabricação difere de outros tipos de cabeças. Para cabeças cónicas sem bordas dobradas, o rolamento direto é geralmente usado para completar a soldagem e a estampagem. Para cabeças cónicas com bordas dobradas, é necessário um processo mais complexo. Normalmente, uma placa de aço em forma de ventilador é usada para blanquear, que é então rolada em forma usando uma máquina de laminação de placas e soldada.

Como componente essencial de pressão dos recipientes, o projeto estrutural e os cálculos de verificação da cabeça cônica são cruciais. A espessura da concha do cone e o design da seção de reforço são tipicamente determinados através de cálculos auxiliares usando ferramentas como SW6.