Расчёт вертикальных резервуаров

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

У вертикальных резервуаров рассчитывается покрытие и стенка. Покрытие резервуара воспринимает нагрузки от массы конструкции покрытия, внутреннего избыточного давления паров, вакуума, возникающего при быстром охлаждении паров, отсасывающего действия ветра и снеговую нагрузку.

Расчетные усилия в элементах покрытия определяют при двух комбинациях нагрузок:

1) масса рассчитываемого элемента, снеговая нагрузка и вакуум;

2) масса рассчитываемого элемента, внутреннее давление паров и ветровой относ.

Стенка резервуара испытывает растяжение от давления жидкости и от давления паров (рис. 3.1)

Рис.3.1 Растяжения, воспринимаемые стенками резервуара от давления жидкости и от давления паров

На глубине х , от уровня поверхности жидкости расчетное давление на полосу шириной I см

(3.1)

где - плотность жидкости;

Р – избыточное давление паров;

п₁ =1,1 и п₂ =1,2 – коэффициенты перегрузки.

Из условия равновесия половины кольца

, (3.2)

Откуда

(3.3)

где D - диаметр резервуара.

Усилия в стенке резервуара толщиной

(3.4)

Требуемая толщина стенки при соединении листов швами встык

(3.5)

где т = 0,8 - коэффициент условий работы;

R_p^св - допустимые напряжения (сопротивление) сварного шва на разрыв.

Если толщина стенки постоянна, то ее определяют для низа резервуара. При переменной толщине стенки рассчитывают отдельные полосы высотой 2-3 м.

Если резервуар приподнят над землей (например, на башню), то днище его выполняют в форме эллипсоида, полусферы или корпуса. Толщину днища в этом случае при соединении его элементов швами встык определяют по формулам:

Сферического:

; (3.6)

Конического:

(3.7)

где Н - высота цилиндрической части резервуара;

r - радиус кривизны днища;

m – высота дна.

Объём резервуара рассчитываем согласно приложению 2.

Расчёт горизонтальных резервуаров

Усилие в стенке, вызываемое действием внутреннего давления

(3.8)

(3.9)

где Р - избыточное давление;

D - диаметр резервуара;

- толщина стенок резервуара.

Усилие от изгиба:

(3.10)

где М - изгибающий момент;

D_ср – средний диаметр резервуара

При проверке прочности стенки Т₂ и T₃ суммируются.

Если листы корпуса резервуара соединяются сварными швами встык, то толщина стенки определяется из условий

; (3.11)

(3.12)

Если обечайки корпуса резервуара соединяются внахлестку, то толщина стенки определяется из условий

(3.13)

(3.14)

где Rр - допустимое сопротивление разрыву прокатной стали.

ЗАДАНИЕ №4

Выбрать наиболее рациональный тип вагона для перевозки 400т зерна.

РЕШЕНИЕ

Выбор наиболее рационального типа вагона для перевозки заданного, груза производится на основе анализа технико-эксплуатационных показателей, рассчитываемых для каждого типа определенных выше вагонов. Этими показателями являются: статическая нагрузка вагона P_ст, коэффициент использования грузоподъемности технический К_т и погрузочный К_п коэффициенты тары, длина вагона l_в, годовая потребность вагонов N_год для перевозки заданного груза.

Результаты расчетов удобно привести в виде табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Технико-экономические показатели вагонов при загрузке заданным грузом

Наименование груза	Тип вагона	Стати-ческая нагрузка Р_ст(Р_тн), т	Коэффици-ент использования груза	Техниче-ский коэффи-циент	Погрузоч-ный коэффици-ент	Длина вагона по осям сцепления авто-сцепок l_в, м	Годо-вая потреб-ность вагонов	Отметка о наиболее экономичном вагоне
Зерно	Крытый 4-осный =106м³	65	1,01	0,36	0,35	14,730	7
Зерно	Крытый 4-осный =120м³	66	1,01	0,34	0,33	14,370	6	более эконо-мичен

В формулах, приведенных в табл. 4.I:

Р_тн - техническая норма загрузки вагона ( 2т от грузоподъёмности вагона)

Р_гп - грузоподъемность вагона, т; прил. 3

Qв - тара вагона, т.

При выборе типа вагона следует учесть возможность увеличения массы брутто состава поезда из этих вагонов, которую можно определить по формуле

(4.1)

где l_c - длина состава поезда, исходя из длины приемоотправочных путей на станциях железнодорожного направления без учета длины локомотива (можно принять l_c= 800 м);

P_бp - масса одного вагона брутто, т:

(4.2)

Увеличение массы состава поезда способствует увеличению провозной способности железнодорожного направления.

ЗАДАНИЕ №5

Для выбора экономически целесообразного способа налива необходимо произвести расчет потерь нефтепродуктов от испарения.

Налив цистерн может производиться следующими способами:

¾ сверху открытой струей (патрубок опущен на некоторую часть диаметра котла цистерны);

¾ сверху закрытой струей (конец патрубка находится на расстоянии 0,1 м от нижней образующей котла);

¾ снизу (через универсальный прибор цистерны).

(5.1)

где V_ц - объем налитого продукта;

P_S - давление насыщенных паров нефтепродукта, зависящее от температуры;

Р_г - давление в газовом пространстве. Дня транспортных емкостей давление в газовом пространстве приблизительно равно атмосферному;

- плотность паров нефтепродуктов;

К - коэффициент, учитывающий условия налива.

Коэффициент, учитывающий условия налива, определяется:

при наливе открытой струей

(5.2)

при наливе закрытой струей

(5.3)

где - время налива, ч;

D -диаметр котла цистерны, м.

Время налива рассчитывается в зависимости от производительности наливной эстакады и может изменяться в пределах от 9 мин до I часа. Диаметр цистерны принимается согласно ее этапу.

Давление насыщенных паров нефтепродуктов при температуре налива, во многих случаях равной температуре окружающего воздуха, определяется по формуле

(5.4)

где t_н - температура налива, °С;

Р₃₈ - паспортное давление насыщенных паров при t_H -38°.

Плотность паров нефтепродуктов определяется из соотношения

(5.5)

где М - молекулярный вес нефтепродуктов, зависящий от их химического состава;

- универсальная газовая постоянная, = 8314;

Т_г - абсолютная температура газового пространства, °К.

ЗАДАНИЕ №6

Коэффициент грузовой устойчивости рассчитывается по следующей формуле:

(6.1)

Где Мв – восстанавливающий момент, Н*м;

Мопр – опрокидывающий момент, Н*м;

Восстанавливающий момент определяется по формуле:

(6.2)

Где - сила тяжести, Н;

в - расстояние от центра тяжести погрузчика до передней оси, м;

h - расстояние от центра тяжести погрузчика до уровня поля, м;

W_в - ветровая нагрузка на электропогрузчик, Н;

т - плечо ветровой нагрузки, м

Опрокидывающий момент определяется по следующей формуле:

(6.3)

Q_г - сила тяжести поднимаемого груза, Н;

а - расстояние от центра тяжести груза до передней оси, м;

Н - высота подъема груза, м

Ветровую нагрузку рассчитываем по следующей формуле:

(6.4)

Где Р - расчетное давление ветра, Н/м² ;

S_в - надветренная площадь погрузчика вместе с поднятым грузом, м².

Приложение 1

Характеристики вагонов

Тип вагона	Грузоподъёмность, т	Тара, т	Объём кузова, м³	Площадь пола, м²	Длина вагона, мм		Внутренняя ширина вагона	Высота по боковой стенке у крытых, высота бортов у открытых вагонов, мм	Технический коэф-фициент тары	Удельная грузоподъёмность, т/м³	Нагрузка от вагона на путь, т	База вагона, мм
Тип вагона	Грузоподъёмность, т	Тара, т	Объём кузова, м³	Площадь пола, м²	внутренняя	по осям сцепления автосцепок	Внутренняя ширина вагона		Технический коэф-фициент тары	Удельная грузоподъёмность, т/м³	Нагрузка от вагона на путь, т	База вагона, мм
Четырехосный крытый:
с деревянной обшивкой	64	21,8	120,0	38,1	13800	14370	2760	2791	0,341	0,533	21,45	10000
то же	63	22,75	106,0	36,94	13430	14730	2750	2402	0,361	0,594	21,44	9830
цельнометаллический	64	23,0	120,0	38,3	13800	14730	2769	2791	0,359	0,533	21,75	10000
с деревянной обшивкой	63	22,2	90,2	36,94	13430	14730	2750	2402	0,325	0,698	21,3	9830
Четырехосная платформа:
с металлическими бортами	66	21,0	-	36,8	13300	14620	2770	500/400	0,315	0,56	21,7	9720
с деревянными бортами	62	22,0	-	35,66	12874	14194	2770	455/305	0,354	0,575	21,0	9294
Продолжение прил. 1
Четырехосный полувагон
цельнометалли-ческий	62	22,7	66,8	35,53	12004	12920	2960	1880	0,33	0,93	21,2	1650
цельнометалли-ческий	65	22,1	72,5	35,4	12126	13920	2878	2060	0,34	0,895	21,77	8650
с деревянной обшивкой	65	21,8	70,5	34,4	12070	13920	2850	2060	0,346	0,922	21,7	8650
Шестиосный с ку-зовом из алюми-ниевых сплавов	97	29,0	102,3	42,7	14650	16400	2918	2365	0,299	0,948	21,00	10440
Восьмиосный полувагон цельнометал-лический	125	45,5	137,5	53,7	18770	20240	2860	2502	0,364	0,909	21,3	12070
Цистерна:
четырёхосная	62	23,1	72,7	-	-	12020	-	-	0,385	0,86	21,3	7800
восьмиосная	120	48,8	137,2	-	20220	21120	-	-	0,407	0,875	21,1	13790
Четырёхосный вагон изотермический	49	32,0	82,0	41,0	16600	18474	2630	2580	0,653	0,598	20,5	12300
Четырёхосный рефрижератор. автоном. ваг.	39	45,0	99,8	45,55	-	22080	-	-	1,154	0,391	21,0	-

Приложение 2

№ п/п	Резервуар	Схема резервуара	Объём резервуара, м³
1	Цилиндрический резервуар с плоским днищем
2	Цилиндрический вертикальный резервуар со сферическим днищем
3	Цилиндрический горизонтальный резервуар со сферическими вогнутыми днищами
4	Цилиндрический горизонтальный резервуар со сферическими выпуклыми днищами
5	Прямоугольный резервуар
6	Резервуар конической формы с основанием в виде круга
7	Резервуар-бочка