실린더형 압력 용기의 후프 응력 (Hoop Stress) 계산

압력 용기는 주변 압력과 다른 압력에서 유체를 유지하는 데 사용되는 특별히 설계된 용기이다.

압력 용기 계산을 위한 모양은 대부분의 경우 원통형 또는 구형으로 단순화하여 계산한다.

 

이 중 후프 응력 계산은 벽이 얇은 파이프나 튜브와 같은 회전 대칭 객체에 대해 정의된 기계적 응력으로 접선 방향의 수직 응력으로 정의한다. 이 때 용기의 두께가 반경의 1/10보다 크지 않으면 얇은 용기로 간주한다.

 

그림 1. Hoop Stress

 

후프 응력에 대한 실제 관점은 나무 통의 철 밴드 또는 후프에 적용되는 장력으로, 이는 원주 방향으로 작용하는 힘의 결과이다.

실린더형 압력 용기의 전체 압력, 평균 직경 및 벽 두께를 아래 식에 입력하여 Hoop Stress를 구할 수 있다.

 

(식 1) σh = PxD / 2t

 

여기서,

σh : Hoop Stress (MPa)

P : Internal Pressure (MPa), 내부 압력은 시스템이 일정한 온도에서 팽창하거나 수축할 때 시스템의 내부 에너지가 어떻게 변하는지를 측정한 것이다.

D : Cylinder 내경 (m)

t : 벽 두께 (m)

이다.

 

Internal Pressure (MPa) :

Cylinder Internal Diameter (m) :

Wall Thickness (m) :

     

Hoop Stress (MPa) :