Ảnh hưởng của ma sát trong tính toán ứng suất đường ống
Chào các bạn, ma sát có thể ảnh hưởng tốt, cũng có thể ảnh hưởng xấu đến công trình của bạn.
Ví dụ trong bài viết này, ma sát được minh họa có ảnh hưởng xấu đến nozzle của thiết bị. Ở cuối bài sẽ là một vài ý tưởng để khắc phục trong thiết kế đường ống.
Các thông số sau đây được sử dụng để minh họa trong các ví dụ:
Pipe: 12in S-STD
Material: A106 Gr.B
Corrosion: 0 mm
Temperature: 100 degree C
Pressure: 1 bar
Fluid density: 1000 Kg/m3
Friction coefficient: 0.3
Các ví dụ được minh họa bằng phần mềm CAESAR II
Ví dụ 1:
Xem xét 1 đường ống dài 5000 mm, 1 đầu Anchor, 1 đầu gối tựa như hình vẽ
Trọng lượng: Pipe 3612.7 N, Fluid 3577.8 N
Tổng trọng lượng: 7190.5 N
Lực tác động lên gối đỡ trong trường hợp không có ma sát
Lực tác động lên gối đỡ trong trường hợp có ma sát
Nhận xét:
Ta nhận thấy ma sát có sự ảnh hưởng lên phương ngang FX
Lực ma sát bằng 0.3 x 2703 = 811 N
Ở Node 20, lực ma sát sinh ra khi đường ống có xu hướng giãn nở về bên phải và đẩy gối đỡ bên dưới về bên phải sinh ra lực dương.
Ở Node 10, theo nguyên tắc cân bằng thì lực đúng bằng ở Node 20 nhưng ngược dấu.
Ví dụ 2:
Xem xét 1 đường ống dài 10 x 5000 mm, 1 đầu Anchor (Node 10) và 10 gối tựa (Node 20 đến 110) như hình vẽ
Lực tác động lên gối đỡ trong trường hợp không có ma sát
Lực tác động lên gối đỡ trong trường hợp có ma sát
Nhận xét:
Node 10 chịu lực ngang FX = -20493 N.
Lực này là tổng hợp ngược lại của lực ma sát tác động lên các nút từ 20 đến 110.
So với ví dụ 1, lực này lớn hơn 25 lần.
Nếu đây là vị trí nối với nozzle thiết bị thì chắc chắn không tốt một chút nào phải không các bạn!!!
Do đó, để tránh trường hợp này, designer cần thiết kế thêm bend/elbow để giảm lực tác động lên thiết bị nhé!
Sau đây là vài ý tưởng thiết kế dành cho các bạn:
Trông có vẻ engineering hơn rồi !!?
Xin chúc các bạn đều sẽ nhận được món quà ý nghĩa từ pipingdesigners.vn vào mỗi ngày cuối tuần!
Chúc tất cả các bạn và gia đình đều bình an vượt qua đại dịch!