Расчет гладкой стенки резервуара

Расчет гладкой стенки резервуара Исходные данные: Тип резервуара — вертикальный цилиндрический со стационарной крышей. Жидкостьнефтепродукты: .

Внутреннее избыточное давление:

Вакуум: .

Район строительства: г. Ульяновск: III — снеговой и IIветровой. Резервуар относится к Iклассу опасности. Материал конструкций — спокойная сталь класса прочности С255 по ГОСТ 27 772–88 без учета требований по ударной вязкости при t=10…20 мм; при t=21…40 мм).

Заданный диаметр резервуара: D = 14 м =>радиус r=7 м Заданная высота стенки: H = 7,2 м.

Определение габаритных размеров резервуара Ориентировочный объем резервуара:

Минимальная толщина стенки из конструктивных соображений при D? 16 м (см. табл. 3.3) t_min= 4 мм.

Принимаем листы размеров 15 006 000 мм (после строжки кромок -14 905 980 мм). Стенку компонуем из 5-ти поясов общей высотой :

Рис. 1. Фрагмент стенки резервуара (развертка)

Требуемая длина развертки стенки.

Где H₁=H — 0,3=7,45 — 0,3 = 7,15м — высота залива резервуара продуктом.

Длину одного кольца стенки рекомендуется назначать кратной длине или половине длины листа. Количество листов в одном кольце.

Примем.

При этом фактическая длина развертки получится Радиус оболочки корпуса.

Фактический объем резервуара.

Расчет стенки резервуара на прочность В методических указаниях рассматривается расчет однослойной стенки. Стенка вертикального цилиндрического резервуара рассчитывается на прочность как безмоментная цилиндрическая оболочка. При этом расчетное кольцевое усилие определяется от действия гидростатического давления хранимого жидкого продукта и избыточного давления газа в паровоздушном пространстве между свободной поверхностью жидкости и крышей резервуара (рис. 2.).

Рис. 2. Расчетная схема стенки вертикального цилиндрического резервуара

Расчетное кольцевое растягивающее усилие, соответствующее высоте h,.

N₂=(_f1жh+_f2p^изб)r,.

где _f1 — коэффициент надежности по нагрузке для хранимой жидкости, _f1 =1,1;

_f2 — коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления в паровоздушной среде, _f2=1,15.

Расчетная высота h принимается равной расстоянию от расчетного уровня налива жидкости до расчетного уровня рассматриваемого пояса; указанный уровень принимается на 30 см выше нижней кромки пояса, что учитывает разгружающее влияние напряжений краевого эффекта, возникающих в кольцевых (горизонтальных) стыках листов.

N₂=(1,1•1,2•1,39+ 1,15•2•10^-4)7=12,85 кН.

Требуемая толщина рассматриваемого пояса.

где _с — коэффициент условий работы, принимаемый при расчете стенки на прочность равным 0,8 для всех поясов, кроме нижнего, для которого _с= 0,7.

Растягивающее напряжение в рассматриваемом поясе.

где t_n— толщина пояса.

Масса всей стенки определяется по формуле:

.

где h_n— высота пояса;

t_ni— принятая толщина i-го пояса;

— плотность стали, равная 7,8510^-3 кг/см ³;

r — радиус резервуара;

n — число поясов.

Если масса стенки m_cm> 60 т, то стенка разделяется на два или большее число рулонов так, чтобы масса одного рулона не превышала 60 т. Окончательно устанавливаются размеры рулонов (с учетом нахлестки краев) и их масса. Число рулонов следует принимать минимально возможным, поскольку операция замыкания вертикальных стыковых швов является весьма трудоемкой и ответственной.

Если стенка резервуара по высоте выполняется из сталей различных марок, то следует также подсчитать расход стали каждой марки для соответствующей части стенки.

Определение толщин листов стенки Вычисляем нагрузки от:

— крыши — по табл.2. приложения 3 на 1 м² днища.

— снега.

— избыточного давления.

— вакуума.

— ветра на стенку (в виде условного вакуума).

где по табл5 приложения 3; для расчета стенки на устойчивость; - по табл.6 приложения 3; для местности типа B;

— ветра на покрытие (отсос).

где.

Устанавливаем минимально необходимую толщину верхнего пояса стенки. Минимальная толщина стенки из конструктивных соображений при D? 16 м (см. табл. 3.3) t_min= 4 мм.

Принимаем минусовой допуск на прокат для повышенной точности изготовления листового проката (AT) и припуск на коррозию с=0,1 мм. Определяем минимальные расчетные толщины стенки для условий эксплуатации, принимая.

При.

Принимаем .

При.

Принимаем .

При.

Принимаем .

При.

Принимаем .

При.

Принимаем .

Итак, имеем следующий набор номинальных толщин поясов стенки: 1Ч5+4Ч4мм. Следует заметить, что все 5 поясов могут быть изготовлены в виде рулонов, так как их толщина не превышает 18 мм. Эти пояса должны быть выполнены из низколегированной стали, для которой рулонируемая толщина листов до 18 мм.

Результаты определения толщин стенки приведем в таблице 1., и покажем на рис. 3.:

резервуар корпус стенка габаритный Таблица 1. Распределение толщин стенки по поясам.

Рис. 3. Распределение толщин стенки по поясам

Проверка устойчивости стенки Продольные сжимающие напряжения:

Где.

Расчетные продольные напряжения:

Комбинация 1:

Комбинация 2:

Кольцевые сжимающие напряжения:

Комбинация 1:

Комбинация 2:

Определение продольных и кольцевых критических напряжений:

где с=0,051 по табл.21 СНbП II-23−81* при.

Проверка устойчивости:

Комбинация 1:

Комбинация 2:

Устойчивость стенки обеспечена.