طراحی و ساخت مخازن تحت فشار

عبارت ” مخزن فشار” گستره وسیعی از سیستم‌های مختلف را نشان می‌دهد که تمام آن‌ها با هدف محدود کردن مقدار زیادی سیال به یک فضای کوچک ساخته شده‌اند. این
طراحی و ساخت مخازن تحت فشار  شامل شاهکارهای قابل‌توجه مهندسی مثل هواپیماها و رآکتورهای هسته‌ای می گردد. 

فناوری هایی که به مهار قابل اطمینان مایعات و گازهای تحت فشار بستگی دارند، جدید نیستند. با این حال، طراحی و ساخت مخازن تحت فشار یک چالش مهندسی هیجان انگیز است: مجبور کردن یک مایع به اشغال حجم کمتری نسبت به حجم معمول آن ، به طور طبیعی نیاز به استفاده از مقدار زیادی انرژی دارد و در نتیجه مایعات و گازهای فشرده فشار زیادی روی کانتینر ها اعمال میکنند .

مخازن حاوی تنش از مایعات تحت فشار

چالش ساخت مخازن تحت فشار باید با دو روش انجام شود: اول، با استفاده از مواد قوی (سختی فولاد و فراوانی نسبی آن به مواد ترجیحی) و در مرحله دوم، با ساختن کانتینر به طوری که فشار بر روی آن را با محتویات تحت فشار خود به حداقل برساند.

به طور ریاضی، راه حل مسئله ی به حداقل رساندن فشار، یک راه حل هندسی آسان دارد:  ساخت یک کره. بدیهی است، که راه حل مهندسی آن بسیار آسان نیست. عروق فشار کروی بسیار سخت هستند. در حالی که ناسا ممکن است تصمیم به ساخت دقیق سازه کروی بگیرد ، تا تانک های فریزر کربن را تهیه کند، اکثر برنامه ها تقاضای راه حل ارزان تر و کاربردی تر را دارند. و چیزی است که به طور واقع بینانه تحت فشار قرار می گیرد و می تواند به لحاظ اقتصادی و قابل اعتماد تولید شود.

شکل مخزن ها ناشی از آن است که هر کسی که تا به حال از یک پمپ ‌بنزین بازدید کرده باشد یا از یک اجاق‌گاز استفاده کند، با یک مخزن استوانه‌ای با یک سر محدبی شکل در هر انتها آشنا خواهد بود.

مخازن تحت فشار استوانه‌ای فولادی با تقاضاهای بسیاری از کاربردهای تحت فشار مختلف منطبق است، امامشتریان نباید با توجه به ظاهر آشنا و بدون در نظر گرفتن کاربرد و کیفیت آن اقدام به تهیه کنند، این مخازن با دقت طراحی شده‌اند تا به راحتی تولید شوند، در حالی که یک هندسه قوی و انعطاف‌پذیر را حفظ می‌کنند.

بخش میانی استوانه‌ای را می توان به راحتی با استفاده از یک تکه فولاد مستطیلی توسعه داد. اگر چه کلاهک های نیم دایره ای توزیع فشار بهتری را ارایه می‌دهند، با این حال به جای آن، کلاهک های کم‌عمق اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند.  این کلاهک ها درصنعت به عنوان  “dished”شناخته میشوند ، آن‌ها دارای یک سازش موثر بین کمینه‌سازی فشار و قابلیت تولید هستند.  این کلاهک ها به مراتب برای ایجاد و رسیدن به مقاومت یک‌سان در برابر فشار با کمی افزایش ضخامت آسان تر هستند.