板金展開-方管轉圓管

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計算碟形端板的內容積/calculate internal volume of spherically dished

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 為何要計算端板的內容積？     幾何形狀的體積計算的計算公式可以在機械便覽中找到，如圓柱形、四面體形及正六邊形。有人想過碟形端板的公式是什麼嗎？我從事壓力容器設計這方面工作的初期階段，就是要計算碟形端板的內容積。由於客戶合約要求每個桶子的容積不得誤差百分之五，而在此之前公司的工程師未能掌握整個設備的總體積；因為工程師可以計算圓桶形的體積，但是碟形端板無法以簡單的計算式來證明它理論上的體積。因故其設計文件一直無法通過客戶的審核。 一般壓力容器內容積的計算要求及計算方式     如果是固定式容器，一般設備設計時會省去上下端板的容積，以圓桶形體積作為額定容積；但是此次的狀況是客戶要求作為運輸桶槽，其內容物除了受國際規範限制運輸量而且單價昂貴。如此容積的精確度就是此設備設計的重點。那麼之前的工程師是怎麼思考的呢？第一，先定一個內徑後依 碟形端板幾何比例去製作成品；求得一個碟形端板的容積，再控制桶身的長度就可以計算出總體積了。所以在當時他們請現場製作一個端板，再以滿水重扣除空重就可以知道那個端板的體積了。但是實際的生產過程中會有公差產生，在其他端板成形後如何達到品管的需求？或者第二，以 CAD 軟體建造模型，直接計算其體積；實務上我也選擇這個方式，只要有容積數據就好。題外話，終於 autocad 成為正式的輔助工具而不單單只是繪圖軟體了。接下來的問題是，怎麼把這數據用文件敘述出來，也就是如何把端板體積計算寫進強度計算書中？ 使用程式計算碟形端板的內容積     壓力容器專業軟體 PV Elite 會計算其容積，但是一樣沒有顯示出端板容積怎麼計算。這問題一時也無法用言語或文字解釋，在此我使用了 Maxima 程式來解決問題。首先下載 由 各申機械設計工作室 提供的 Maxima 程式： Head_volume.mac 。它是由端板的幾何線條對其對稱軸作積分，再累加各段體積以求得碟形端板的體積。其例子如下方的程式碼以求得所需要的容積。 壓力容器設計諮詢   壓力容器設計  各申機械設計工作室
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壓力容器設計：最低設計金屬溫度 (MDMT)

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MDMT 是 根據 ASME 鍋爐和壓力容器規範 進行 壓力容器 工程計算、設計和製造 的設計條件之一 。 每個符合 ASME 規範的壓力容器都有自己的 MDMT，這個溫度印在容器銘牌上。 精確的定義有時可能有點複雜，但簡單來說，MDMT 是用戶根據流體類型和容器將要處理的溫度範圍任意選擇的溫度。 所謂的 任意 MDMT 必須低於或等於 CET（這是一種環境或“過程”屬性，見下文），並且必須高於或等於 MDMT （這是一種材料屬性）。 臨界暴露溫度  (CET)  是容器將要經受的最低預期溫度，考慮到最低 操作溫度 、操作擾動、自動製冷、大氣溫度和任何其他冷卻源。 在某些情況下，它可能是 發生 顯著 應力 的最低溫度， 而不是可能的最低溫度。 MDMT 是根據容器製造材料的冶金和容器部件的厚度允許的最低溫度，即根據 每個溫度和厚度的 低溫脆化 範圍和 夏比衝擊試驗 要求，對於每一個設備的組成部分。      參考文獻 wiki: Minimum design metal temperature  
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壓寶計劃：如何設計桶槽的容積刻度尺/ How to design the volume scale of the barrel tank

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 桶槽的容積計算應用：為了證明客戶訂製桶槽其容積符合採購合約的規範，我們需要提出書面資料來證明。所以在《 計算碟形端板的內容積/calculate internal volume of spherically dished 》取得上下端板的容積之後，再加上桶身圓柱體積就可以得到桶槽的總體積。然而在實際使用上客戶有機會將會要求提供容積液位刻度尺；例如消防用水槽在法定規定中必須維持一定的水量，而槽體上要使用液位計標示儲存水量是否達到消防法規的標準。 如何設計刻度尺的尺寸？ 忽略端板的內容積，假設我們使用立式桶槽，和客戶取得共識，以端板的直部與圓角的切線 (TL1) 為基準，到另一端板直部與圓角切線 (TL2) 為桶槽使用容積的計算範圍，可以協議客戶使用時液位的最高點為限，如此因為圓桶桶體的內徑可知，高度可知， TL1 - TL2 距離可知，就可以訂定每格刻度的容積量。 一樣以立式桶槽為主，如果客戶需要知道各水平位置的液體容積時，端板的內容積就可以包括在計算範圍之中，在刻度尺起始點標示包含下端板的容積，再向上設計刻度距離。而下端板型式可以為半球形、半橢圓形、錐形或碟形。通常其桶槽使用的最高點不會到達頂部端板，所以可乎略不計，但是仍然以合約要求為依據。 當刻度與內容積變化不一致時的設計。例如以上提到的消防水槽由於要放置在地下室中，又因為限高的原故，所以必需使用臥桶形式。其刻度尺因為端板的二度曲面加上桶身的圓桶形使得截面積呈現弓形，無法直覺的定義出相對的刻度與內容積的水量。此時可以利用 CAD 工具來幫忙。 流程如下: (1) 建立桶槽內容積的立體模型及略大於此桶槽的方塊立體模型，共二塊模型。 (2) 將方塊中心對齊桶槽內容積模型,並放置於正下方。 (3) 方塊以固定的速度向上與桶槽模型相交，並且使用 CAD 立體模型「交集」的功能，其產生的立體模型即可以計算其高度表示的容積。 (4) 蒐集其高度與容積的數據，即可以取得制定刻度尺所需的資料。 這個過程可以編寫程式取得所需的刻度尺寸。   壓力容器液位刻度與容積評估/ Pressure vessel level scale and volume evaluation    以上桶槽皆以需承受壓力為例，所以桶身都為圓桶形。其他幾何造型的桶槽體積可以利用第三個方式需得刻度尺寸。在化工相關的工程...
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