«Расчет и проектирование сварного цилиндрического резервуара объемом 10000м3 для хранения нефти»
Определение оптимальных размеров резервуара
жүктеу/скачать 0.52 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- . Расчет корпуса резервуара и днища. Толщина листа пояса резервуара δ
- Расчет центральной стойки.
- .Расчет прочности базы стойки
| 4.Определение оптимальных размеров резервуара.
В.Г.Щухов впервые в 1883 году определил оптимальные размеры вертикальных цилиндрических размеров. Он доказал, что размер со стенкой переменной толщины имеет минимальный вес, когда вес днища и покрытия равен весу корпуса, и вывел формулу наивыгоднейшей высоты такого резервуара (Н опт), см. Нопт = Аналогично высоту можно определить при расчёте по первому предельному состоянию Нопт = где [σ]р -допустимое напряжение сварного шва встык на растяжение, кг/см2; Δ -сумма толщины днища δ дн и приведённой(с учётом толщины каркаса кровли) покрытия δ п, см. Δ = δ дн + δ п. Днище, расположенное на песчаном основании, испытывает только сжатие от давления жидкости, поэтому толщину его листов назначаем по конструктивным соображениям: при Н 18 м принимают δ дн =4 мм, при D= 18 ... 25 м, t =5 мм и при D>25 м δ дн =6 мм. Приведённая толщина покрытия δ п - в пределах 3-6 мм. Принимаем δ дн = 5мм. δ п = 4мм, тогда Δ = 0.5+0.4=0.9 см. -удельный вес нефтепродукта (нефти), кГ/см3; = 9*10-4 кГ/см3 m -коэффициент условий работы корпуса резервуара. Принимаем m = 0,8; Rр - расчетное сопротивление сварного шва встык на растяжение. Для стали М Ст3сп (из которой изготавливается резервуар), сваренной электродами типа Э-46А, с последующим применением физических методов контроля, принимается Rр = 2100 кГ/см2. Для гидростатического давления коэффициент перегрузки принимается n = 1.1. Таким образом, при расчете по предельному состоянию оптимальная высота резервуара Нопт определится: Нопт = При определении числа поясов резервуара считаем, что корпус сваривается из стандартной резервуарной стали с размерами листа 1500х6000.(для толщины до 10 мм.) Тогда число поясов «n» определится: п= Количество поясов принимаем 8. Высота корпуса резервуара должна быть кратной ширине стандартного листа. Кроме того, поскольку принята переменная толщина стенки резервуара, предполагается, что 4 верхних пояса резервуара свариваются внахлестку с перекрытием в 40 мм, принимаем расчетную высоту столба жидкости в резервуаре равную 11840 мм (4*1,5+6,0-0,16). Но так как металлоконструкция ферм не должна находится в жидкости, то общая высота стенки резервуара составит 13,3м ( то есть добавляется еще один пояс к восьми). Внутренний диаметр D цилиндрического резервуара определится, исходя из уровня хранимой жидкости: D = 2 Принимаем внутренний диаметр, D=23м Наиболее выгодное соотношение между высотой резервуара Н и диаметром D (по данным академика В. г. Шухова) при заданном объеме устанавливается следующими двумя правилами: 1) резервуар с переменной толщиной стенки имеет минимальный вес, если объем стали в днище и покрытии равен стали в стенке; 2) резервуар с постоянной толщиной стенки имеет наименьший вес при условии, что объем стали в днище и покрытии в 2 раза меньше объема стали в стенке. Исходя из этих правил, оптимальную форму резервуаров назначают при следующих соотношениях H/D: для объема 100-600 м3 принимают H/D= I/l ... 1/4; для объема до 10000 мЗ -Н/D=I/2 ... 1/5. При этом высота резервуара должна быть кратна ширине листов (1400 или 1500 мм). Наибольшая оптимальная высота больших резервуаров (до 10000 м3) составляет около12 м, восемь поясов по 1500 мм. 4.1. Расчет корпуса резервуара и днища. Толщина листа пояса резервуара δ, см определится по известной формуле: ; или где n1 -коэффициент перегрузки для гидростатического давления; n1 = 1,1; n2 -коэффициент перегрузки для избыточного давления аэровоздушной смеси, n2 = 1.15; Р -избыточное давление в паровоздушном пространстве резервуара, кГ/см2. Принимаем =0,02 кГ/см2 ( для резервуаров объемом до 20000 м3.) h1 -расстояние от высшего уровня жидкости до расчетного уровня пояса ( согласно условия гидравлического давления на пояс равнодействующая сила G приложена на высоте на 300 мм выше нижней кромки каждого пояса), см; R -внутренний радиус резервуара, см. Расчетную схему резервуара ( см. рис.2.) Высота для остальных поясов определяется аналогично (с учетом300мм). На рисунке2 показаны: 1.Распределение давления паро-воздушной смеси на жидкость (р); 2.Эпюра гидростатического давления на стенку резервуара; h1 -300- расстояние от высшего уровня жидкости до точки приложения равнодействующей силы G1 и так далее для следующих поясов. Результаты расчета корпуса резервуара сведены в табл. 2 Таблица 2
Вывод: Поскольку расчет дает большой разброс толщин стенок для нижних поясов, то принимаем конструктивно одну толщину для поясов, сваренных в стык равную 8 мм, а для нахлесточных поясов – 4 мм. 4.2. Расчет центральной стойки. Принимаем расчетную схему центральной стойки при расчете на вертикальную нагрузку, как шарнирно закрепленную по концам (см.рис.3). Центральная стойка воспринимает 33% полного веса перекрытия. Полный вес перекрытия N, кГ определится: N = R2 q , , где - q - суммарная равномерно-распределенная нагрузка, кГ/м2. Она складывается из следующих видов нагрузки: 1.Спеговая нагрузка g1 Принимаем g1=100 кГ/м2.; 2.Нагрузка от теплоизоляции g2. Принимаем g2 =45кГ/м2; 3.Ветровая нагрузка, g3. Принимаем g3=40кГ/м2; 4.Нагрузка от веса каркаса покрытия g4. Принимаем g4=100 кГ/м2; 5.С учетом установленной аппаратуры, g5.Принимаем g5 = 25кГ/м2 ; . 6.Нагрузка от вакуума,g6. Принимаем g6=45кГ. Тогда: g=g1+g2+g3+g4+g5+g6=100+45+40+100+25+45=355 кГ/м2. N=3.14*11,55 2 *355=150000кГ=150Т. Усилие Р, воспринимаемое стойкой,. определится: Р=0,33*N=0,33*150=49.5Т. Требуемая площадь поперечного сечения стойки, Fтр определится: Fтр = . Задаемся φ =0,45, Fтр = . По ГОСТ 8734-75 выбираем трубу с наружным диаметром Dм=21см и внутренним диаметром dв=18 см. Площадь сечения трубы, F, F = Момент инерции сечения трубы, J см4. J = Радиус инерции, r определится: r = Гибкость, = , где lр = l =11.3 м - расчетная длинна стойки равная общей длине стойки для схемы загружения, имеющей два шарнира (см. рис.3).: = При этом по таблицам приложения (см.Серенко, Мандриков) φ=0.34. Напряжение в стойке, σ, кГ/см2.определится: σ = 4.3.Расчет прочности базы стойки Расчетное давление стойки Р на фундамент определяется жүктеу/скачать 0.52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||