PHỤ LỤ CE
E.3 Tính toán trực tiếp bước 2– Độ giãn nở áp suất thân đồng hồ
Ảnh hưởng của việc thay đổi áp suất là do thay đổi đường kính và chiều dài thân đồng hồ nhưng sự thay đổi thực tế của các kích thước phụ thuộc vào hàng loạt các hệ số, bao gồm:
● Tỷ số độ dày/bán kính trong của thành đồng hồ (nghĩa là tỷ số d/R) ● Cách đồng hồ đấu nối vào đường ống
● Độ cứng của đường ống lân cận tải dọc trục
● Hình dạng tổng thể của thân đồng hồ và vị trí mặt bích
● Độ mảnh của đồng hồ (nghĩa là chiều dài tổng/đường kính của thân đồng hồ)
Đối với trường hợp thân đồng hồ hình trụ, các công thức Roark được sử dụng như là cơ sở phân tích. Các công thức này đã được sử dụng nhiều năm như cơ sở cơ bản để phân tích ứng suất cho áp suất các bồn và được phát triển từ các công thức cơ bản Lamé-Clapeyron từ năm 1833.
Trường hợp đối với thân đồng hồ có thành dày (nghĩa là d/R >0,1) chỉ với áp suất xuyên tâm bên trong nhưng không có tải cuối (sẽ tham khảo điều này như điều kiện "không tải" và bố trí cách xa đầu nối, công thức Roark được viết là:
Trong trường hợp áp suất xuyên tâm bên trong cộng với áp suất tải cuối (tham khảo điều này như điều kiện "có tải”) và bố trí cách xa các đầu nối, công thức Roark được viết là:
là tỷ số Poison bằng 0,3 đối với thép, a là đường kính ngoài, cùng đơn vị đo với R
Trường hợp đối với thân đồng hồ có thành mỏng (d/R ≤0,1) chỉ với áp suất xuyên tâm bên trong "không tải" và bố trí cách xa các đầu nối, công thức Roark được cho đơn giản hơn:
(E.17)
Và cho "có tải":
Mục đích của tiêu chuẩn này, với tất cả các loại đồng hồ, các đầu nối của đồng hồ được giả định không hạn chế và tự do di chuyển dọc trục.
Lưu ý đối với các vị trí xa các đầu nối, các công thức áp dụng cho từ đồng hồ có thành dày (từ E.12 đến E.15) chính xác hơn do chúng bao hàm cả các trường hợp ống có thành mỏng.
Vì vậy đối với tất cả các loại thân đồng hồ, lý thuyết thành dày ( từ E.12 đến E.15) là cách tiếp cận phù hợp hơn do nó tổng quát hơn lý thuyết thành mỏng (từ E.16 đến E.19). Cơ bản việc lựa chọn lý thuyết thành dày hay thành mỏng phụ thuộc vào tỷ lệ d/R. Trên thực tế việc lựa chọn các công thức liên quan đến mức áp suất của thân đồng hồ, đồng hồ làm việc ở hệ thống cao áp sẽ có thành dày hơn các đồng hồ làm việc trong hệ thống thấp áp. Áp dụng tiêu chuẩn ASME để tính toán thiết kế cho các cụm đồng hồ và sử dụng một trong các loại thép phổ biến (thép A333), tất cả các đồng hồ đến ANSI 900 nằm trong giới hạn sử dụng các công thức tính toán cho ống có thành mỏng, và điều này cũng đúng cho nhiều đồng hồ ANSI 1500 được sản xuất bằng thép cường độ cao.
Các công thức sử dụng cho thành ống mỏng thường không sử dụng khi d/R>0,1 nhưng có thể sử dụng các công thức ở E.9, đối với các bồn có thành dày kết hợp với mô hình FE (E.8) trong trường hợp các giới hạn được hiểu như là một thay thế áp dụng cho kiểu hiệu chính ở E.4.