肘を還元剤鋳物を設計するときに適切な曲げ半径を決定する方法

パイプラインシステムの設計では、 肘の還元剤鋳物 パイプの直径の変換とパイプラインの回転を実現するための重要なコネクタです。曲げ半径の合理的な設計は、パイプラインの流体力学の性能、機械的強度、サービス寿命に直接影響します。したがって、パイプラインシステム全体の安全で効率的な動作を確保するには、肘の曲げ半径を正確に決定することが重要です。

曲げ半径の定義と機能
曲げ半径とは、通常、パイプの直径の倍数として表される肘の内側曲げ部分のアーク半径を指します。肘の流体の流れの状態を決定するだけでなく、ストレス分布と製造の困難にも影響します。曲げ半径が小さいほど、パイプの回転が速いほど、流体抵抗と局所渦が強くなります。逆に、曲げ半径が大きくなると、流れはより滑らかで、圧力損失が小さくなります。

曲げ半径を決定するための基本原則
パイプラインシステムのプロセス要件
パイプラインシステムの設計は、多くの場合、インストールスペースとプロセスフローによって制限されます。肘の還元剤鋳物の曲げ半径は、スペースの制限と流体輸送の要件の両方を考慮に入れる必要があります。コンパクトなスペースでは、より小さな曲げ半径のある肘を使用できますが、流れの損失とストレス効果を評価する必要があります。
流体ダイナミクスの考慮事項
液体が肘を通過すると、慣性力が生成され、その結果、不均一な速度分布、渦、および圧力損失が生成されます。合理的な曲げ半径は、流れ抵抗を減らし、局所的な乱流と流体ノイズを避けることができます。一般に、液体の滑らかな通過を確保するために、曲げ半径がパイプの公称直径の1.5倍を超えてはならないことをお勧めします。
機械的強度と応力分布
肘はパイプラインのストレス集中領域です。曲げ半径が小さすぎると、局所的な応力ピークにつながり、疲労破裂のリスクが高まります。有限要素分析（FEA）を使用して、ストレスフィールドをシミュレートし、曲げ半径を最適化して、鋳造が作業圧力下で十分な強度と靭性を確保することができます。
製造プロセスの制限
鋳造プロセスには、肘のジオメトリに一定の制限があります。曲げ半径が大きいほど、砂型と金属の流れを簡単に満たすことができ、鋳造欠陥が減少します。曲げ半径が小さくなると、コールドシャットや毛穴などの欠陥を引き起こし、鋳造の品質に影響を与える可能性があります。したがって、設計中にプロセスの実現可能性を考慮する必要があります。
一般的な曲げ半径標準とアプリケーション範囲
業界で一般的に使用されている曲げ半径標準は、主に次のことです。
短い半径の肘（SR、パイプの直径に等しい曲げ半径）
スペースが限られている場合に適用できますが、流体抵抗は大きく、乱流と騒音は簡単に生成できます。
長い半径の肘（LR、曲げ半径はパイプの直径の1.5倍または2倍です）
流体の流れは滑らかで、圧力損失は小さく、応力分布は均一です。これは、ほとんどの産業パイプラインにとって最初の選択肢です。
特別な半径肘
特定のプロセス要件に合わせて設計された曲げ半径は、流量、圧力、パイプの直径に応じて柔軟に調整できます。

曲げ半径決定プロセス
クリアパイプラインパラメーター
パイプの直径、公称圧力、媒体の運搬、その流量、温度などを含む。
流体の計算とシミュレーション
Fluid Mechanicsソフトウェアを使用して、さまざまな曲げ半径スキームをシミュレートし、圧力損失、流量分布、乱流強度を分析します。
構造ストレス分析
有限要素法を介して応力分布をシミュレートして、選択した曲げ半径の下での鋳物の強度が標準仕様を満たしていることを確認します。
プロセス評価
鋳造プロセスの特性と組み合わせて、さまざまな半径スキームの製造の難しさとコストを評価します。
包括的な最適化選択
パフォーマンス、製造、コストのトレードオフを比較検討して、最適な曲げ半径を決定します。