圧力計算

質問

気密性の箱があります。箱の内部圧力が１Ｐａを超えると箱が壊れてします。
箱を壊れなくするために、圧力抜きの蓋（圧力が上がったときに開く蓋）を付けようと思うですが、どうやって、計算したらわかりません。
圧力抜きの穴の大きさ等をきめる計算方法を教えて下さい。
箱の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍです。
なお、圧力は０．５Ｐａで抜けるようにしたいと思います。
また、その時、蓋にかかる荷重計算方法も教えて下さい。

回答No.3

Umada

先ほどの回答の最後の部分(蓋の持ち上がる条件)は大気圧の存在を見落としていました。最後の数式で、pを内圧と大気圧の差(いわゆるゲージ圧)と読み替えてください。

単に容器の破壊を防ぐのが目的ならばバネ式安全弁や破裂板を使います。一方、圧力を一定に保ちたいなら圧力センサと電磁弁の組み合わせを使うのが一般的です。ただし後者の場合でも、万一の場合の安全を考えて安全弁や破裂板は備え付けるのが通常の設計です。

また、耐圧が正味で1MPaしかない時に最高使用圧力を0.5MPaにするということは、安全率がわずか2しかないことを意味します(1MPaが安全率を見込んである数字なら話は別です)。その箱にはガス導入のための孔もあるはずですし、さらに圧力抜きの孔をあけるとなるとそこで応力集中がおきますから安全率2ではとても安心して使えません。安全率は少なくとも6～7程度は取るものですから、箱自体の耐圧を最低でも3MPa程度まで上げるか、最高使用圧力を0.15MPa程度に制限するかどちらかが必要です。