كيفية تحديد نصف قطر الانحناء المناسب عند تصميم مصبوب مخفض الكوع

في تصميم أنظمة خطوط الأنابيب ، كوع مخفض المسبوكات هي موصلات مهمة لتحقيق تحويل قطر الأنابيب وتحول خط الأنابيب. يؤثر التصميم المعقول لنصف قطر الانحناء بشكل مباشر على أداء ميكانيكا السوائل والقوة الميكانيكية وعمر الخدمة في خط الأنابيب. لذلك ، يعد تحديد دائرة نصف قطرها للانحناء بدقة أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن والفعال لنظام خطوط الأنابيب بأكمله.

تعريف ووظيفة دائرة نصف قطرها الانحناء
يشير نصف قطر الانحناء إلى دائرة نصف قطر القوس في الجزء الثني الداخلي من الكوع ، والذي يتم التعبير عنه عادةً كمضاعف لقطر الأنبوب. إنه لا يحدد حالة تدفق السائل في الكوع فحسب ، بل يؤثر أيضًا على توزيع الإجهاد وصعوبة التصنيع. كلما كان نصف قطر الانحناء أصغر ، كلما زادت أسرع من أنبوب الأنبوب ، كلما زادت مقاومة السوائل والدوامة المحلية ؛ على العكس ، عندما يكون نصف قطر الانحناء أكبر ، يكون التدفق أكثر سلاسة وفقدان الضغط أصغر.

المبادئ الأساسية لتحديد نصف قطر الانحناء
متطلبات عملية أنظمة خطوط الأنابيب
غالبًا ما يقتصر تصميم أنظمة خطوط الأنابيب على مساحة التثبيت وتدفق العملية. يجب أن يأخذ نصف قطر الانحناء لتصرفات مخفض الكوع في الاعتبار كلاً من قيود المساحة ومتطلبات نقل السوائل. في المساحات المدمجة ، يمكن استخدام المرفقين مع نصف قطر الانحناء الأصغر ، ولكن يجب تقييم فقدان التدفق وتأثيرات الإجهاد.
اعتبارات ديناميات السوائل
عندما يمر السائل عبر الكوع ، سيتم إنشاء القوة بالقصور الذاتي ، مما يؤدي إلى توزيع سرعة غير متساوٍ ، دوامة وفقدان الضغط. يمكن أن يؤدي نصف قطر الانحناء المعقول إلى تقليل مقاومة التدفق ، وتجنب الاضطرابات المحلية وضوضاء السوائل. يوصى عمومًا بأن لا يقل دائرة نصف قطرها الانحناء عن 1.5 أضعاف قطر الأنبوب الاسمي لضمان مرور سلس للسائل.
القوة الميكانيكية وتوزيع الإجهاد
الكوع هو منطقة تركيز الإجهاد في خط الأنابيب. سيؤدي نصف قطر الانحناء الصغير جدًا إلى ذروة الإجهاد المحلي ويزيد من خطر تمزق التعب. يمكن استخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) لمحاكاة مجال الإجهاد وتحسين نصف قطر الانحناء للتأكد من أن الصب لديه قوة ومتانة كافية تحت ضغط العمل.
قيود عملية التصنيع
عملية الصب لديها بعض القيود على هندسة الكوع. من السهل ملء دائرة نصف قطرها الانحناء الأكبر لقالب الرمل وتدفق المعادن ، مما يقلل من عيوب الصب ؛ قد يتسبب نصف قطر الانحناء الأصغر في التسبب في عيوب مثل الإغلاق البارد والمسام ، مما يؤثر على جودة الصب. لذلك ، يجب أن تؤخذ جدوى العملية في الاعتبار أثناء التصميم.
معايير نصف قطر الانحناء الشائعة ونطاق التطبيق
معايير نصف قطر الانحناء شائعة الاستخدام في الصناعة هي بشكل أساسي:
كوع نصف قطر قصير (SR ، نصف قطر الانحناء يساوي قطر الأنابيب)
ينطبق على المناسبات ذات المساحة المحدودة ، ولكن مقاومة السوائل كبيرة ، ويسهل توليد الاضطراب والضوضاء.
كوع نصف قطر طويل (LR ، نصف قطر الانحناء هو 1.5 مرة أو 2 أضعاف قطر الأنبوب)
تدفق السوائل أكثر سلاسة ، وفقدان الضغط صغير ، وتوزيع الإجهاد موحد. هذا هو الخيار الأول لمعظم خطوط الأنابيب الصناعية.
كوع دائرة نصف قطرها
مصمم لمتطلبات العملية المحددة ، يمكن تعديل نصف قطر الانحناء بمرونة وفقًا لمعدل التدفق والضغط وقطر الأنابيب.

عملية تحديد دائرة نصف قطرها الانحناء
واضحة معلمات خط الأنابيب
بما في ذلك قطر الأنابيب والضغط الاسمي ووسط النقل ومعدل التدفق ودرجة الحرارة وما إلى ذلك.
حساب السوائل والمحاكاة
استخدم برنامج ميكانيكا السوائل لمحاكاة مخططات دائرة نصف قطرها الانحناء المختلفة وتحليل فقدان الضغط وتوزيع معدل التدفق وكثافة الاضطراب.
تحليل الإجهاد الهيكلي
محاكاة توزيع الإجهاد من خلال طريقة العناصر المحدودة لضمان أن قوة المسبوكات تحت نصف قطر الانحناء المحدد تلبي المواصفات القياسية.
تقييم العملية
جنبا إلى جنب مع خصائص عملية الصب ، وتقييم صعوبة التصنيع وتكلفة مخططات دائرة نصف قطرها المختلفة.
اختيار التحسين الشامل
وزن المفاضلات بين الأداء والتصنيع والتكلفة لتحديد نصف قطر الانحناء الأمثل.