حاسبة متانة الشفة
حساب متانة الشفة وفق معيار HG/T 20592 — التحقق من كفاية مساحة البراغي لضمان الإحكام
معطيات الحساب
النتائج
حساب متانة الشفة (HG/T 20592)
الشفة (Flange) هي الوصلة الأساسية بين جسم المضخة والأنابيب. يجب أن تكون قوية بما يكفي لتحمل ضغط التشغيل مع ضمان إحكام الحشية ومنع التسريب. يعتمد هذا الحساب على معيار HG/T 20592 الصيني (مكافئ لـ ASME BPVC).
المعادلات الأساسية
حمل البراغي عند التشغيل (Wm1)
Wm1 = π/4 × G² × p + 2π × G × b × m × p
حمل البراغي لإحكام الحشية (Wm2)
Wm2 = π × G × b × y
المساحة المطلوبة للبراغي
Am = max(Wm1, Wm2) / Sa
حيث: G = قطر دائرة تأثير الحشية (mm)، b = عرض جلوس الحشية الفعال (mm)، m = معامل الحشية، y = إجهاد الإحكام الأدنى للحشية (MPa)، Sa = الإجهاد المسموح لمادة البرغي (MPa).
معاملات الحشية الشائعة
| نوع الحشية | m | y (MPa) | الحرارة القصوى |
|---|---|---|---|
| مطاط (NBR) | 0.50 | 0 | 100°C |
| ألياف ضغط (Non-Asbestos) | 2.00 | 11.0 | 250°C |
| حلقة ملفوفة لولبية (Spiral Wound) | 2.50 | 69.0 | 450°C |
| حلقة معدنية (Ring Joint) | 5.50 | 124.0 | 600°C |
| PTFE (تفلون) | 2.00 | 6.9 | 200°C |
أنواع الشفات
- Weld Neck (عنق ملحوم): الأقوى والأكثر استخداماً في المضخات — يوزع الإجهاد عبر العنق المخروطي
- Slip-On (انزلاقي): أرخص وأسهل تركيباً — للضغوط المنخفضة (≤ PN16)
- Blind (أعمى): لإغلاق نهايات الأنابيب
فئات الضغط القياسية
| PN (متري) | ANSI Class | الضغط عند 38°C (bar) |
|---|---|---|
| PN 6 | — | 6 |
| PN 10 | — | 10 |
| PN 16 | Class 150 | 16 / 19.6 |
| PN 25 | Class 150 | 25 / 19.6 |
| PN 40 | Class 300 | 40 / 51.1 |
مثال حسابي — شفة DN100 PN16
| المعلمة | القيمة |
|---|---|
| قطر الحشية G | 141 mm |
| عرض الحشية b | 12 mm |
| نوع الحشية | ألياف ضغط (m=2.0, y=11.0) |
| ضغط التصميم p | 1.6 MPa |
| Wm1 | π/4 × 141² × 1.6 + 2π × 141 × 12 × 2.0 × 1.6 = 42,028 N |
| Wm2 | π × 141 × 12 × 11.0 = 58,432 N |
| Am (فولاذ 35CrMo, Sa=172 MPa) | 58,432 / 172 = 340 mm² |
| البراغي المحددة | 8 × M16 (مساحة فعلية = 8 × 157 = 1,256 mm² ≫ 340) ✅ |
المعايير المرجعية
- HG/T 20592-2009: الشفات الفولاذية للأنابيب والملحقات — المقياس والأبعاد
- ASME B16.5: الشفات والوصلات الأنبوبية (البديل الدولي)
- EN 1092-1: المعيار الأوروبي للشفات
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين PN و ANSI Class؟
PN (Pressure Nominal) هو النظام المتري — الرقم يمثل تقريباً الضغط الأقصى بالبار عند درجة حرارة الغرفة. ANSI Class هو النظام الأمريكي — الأرقام (150, 300, 600...) لا تمثل الضغط مباشرة. Class 150 ≈ PN 20 عند درجة حرارة الغرفة. لا توجد مساواة دقيقة بينهما.
متى أستخدم حشية Spiral Wound بدلاً من حشية عادية؟
عند الضغوط العالية (> PN25)، درجات الحرارة العالية (> 200°C)، أو عندما يكون التسريب غير مقبول إطلاقاً (سوائل سامة أو قابلة للاشتعال). الحشية اللولبية أغلى 5-10 أضعاف لكنها أكثر موثوقية.