Расчет геометрических параметров резервуара

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Министерство образования и науки РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

___________________________________________________________________________

Кафедра инженерных проблем экологии

Курсовой проект

по дисциплине

«Расчет и проектирование систем обеспечения безопасности»

Тема: «Расчет и проектирования горизонтального резервуара».

Выполнила: Проверил:

Студент ФЛА Гусев К. П группы « ________»________

«___»___________ 2014 г.

Новосибирск,

Содержание

Общие сведения……………………………………………………………….….3

1 Исходные данные ……………………………………………………………....4

2 Расчет геометрических параметров резервуара……………………………....5

3 Расчет плоского днища……………………………………………………..…10

4 Расчет кольцевых швов…………………………………………………….….15

5 Расчет опорного кольца жесткости…………………………………………...18

6 Выбор типа сварки и сварных соединений……………………………….….20

7 Выбор дополнительного оборудования………………………………….…..22

Заключение. 24

Список источников………………………………………………………………25

Приложение

Общие сведения

Резервуарами называются стационарные или передвижные сосуды разнообразной формы и размеров, построенные из различных материалов. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к наиболее ответственным сооружениям на нефтебазах и станциях магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. В них хранятся большие количества ценных жидкостей, сохранность которых зависит от типа резервуаров и их технического состояния.

Горизонтальные резервуары применяют при транспортировке и хранении нефтепродуктов на распределительных нефтебазах и в расходных хранилищах.

Резервуары имеют простую форму, транспортабельны по железной дороге, что ограничивает диаметр до 3,25 м в отдельных случаях диаметр резервуара может доходить до 4 м наибольшее распространение получили резервуары для нефтепродуктов объемом 5, 10, 25, 50, 75 и 100 м³.

Горизонтальные резервуары расчитаны на внутреннее давление 0,07 Мпа, имеют конусное или плоское днище; устанавливают горизонтальные резервуары на опоры или под землей на глубину не более 1,2 м от поверхности земли.

Стенка горизонтального резервуара выполняется из нескольких листовых обечаек. Каждая обечайка изготавливается из листовой или рулонной стали.

Для повышения жесткости стенки горизонтального резервуара ее укрепляют опорными и промежуточными кольцами жесткости. Опорные кольца жесткости имеют дополнительную, чаще всего треугольную диафрагму. Днище горизонтального резервуара конструируют плоским при избыточном давлении до 40 кПа и коническим - до 70 кПа. Плоское днище может быть безреберным и ребристым. Для обеспечения жесткости при транспортировке и монтаже, восприятия вакуума и ветровой нагрузки стенку резервуара горизонтального усиливают кольцами жесткости из прокатных уголков, свальцованных на перо и приваренных пером к стенке.

Наземные горизонтальные резервуары РГС опираются на две седловидные опоры, расположенные на расстоянии 0,586хlр друг от друга, или на две опоры стоечного типа. Угол охвата седловидной опоры изменяется от 60 до 120°. Корпус горизонтального резервуара стального РГС оборудуется штуцерами для загрузки, забора и вентиляции, горловиной с лазом для осмотра, очистки и ремонта резервуара, а также наружной лестницей и заземлением.

Таблица 0

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: ВАРИАНТ 1

Параметр, ед. изм.	Значение	Комментарий
Вместимость резервуара, м³	25
Хранимый продукт, г/см³	0,9	Бензин (плотность определить по справочникам)
Внутреннее избыточное давление, кН/см²	4,5 ∙10^-3
Давление вакуума, кН/см²	0,1∙10^-3
Материал конструкции стенки:	Углеродистая сталь марки С 255*	ВСт3сп5-1
Сопротивление по пределу текучести, Ry, кН/см²	24	(см. Приложение 1)
Форма днища		Исходя из избыточного давления
Расшивка листов		На усмотрение
Наличие усилений		По результатам расчета
Место строительства	А
Допуск отклонения толщины листов		(см. Приложение 2)
Припуск на коррозию, Δ, мм	0,1
Коэффициент k₀	0,75	(см. Приложение 4)
Коэффициент с	0,14	(см. Приложение 3)

* Химический состав стали С255( ГОСТ 27772-88) (см. Приложение 5)

Расчет геометрических параметров резервуара

Расчет стенки резервуара на прочность и устойчивость:

Определяем оптимальный диаметр резервуара:

Длина корпуса резервуара при плоских днищах:

Выбираем листы для корпуса шириной 1500 мм; с учетом строжки кромок 1490 мм.

При ширине листа b_л=1,49 м требуется количество колец (обечаек):

;

Следует принять n_об=4 шт, тогда длина резервуара составит:

;

При этом фактический объем резервуара:

;

Отклонение от заданного объема:

Определяем толщину стенки резервуара:

При R_y=R_wy=24 кН/см².

Если учесть минусовой допуск отклонения толщины листов (см. таблицу 1) δ=0,4 мм и припуск на коррозию ∆=0,1 мм, то требуемая толщина стенки составит:

t_тр= 1,3 + 0,4 + 0,1 = 1,8 мм.

Следует принять толщину стенки минимум 4 мм è t_тр= 4 мм.

Таблица 1

Предельные отклонения по толщине листов

Проверяем устойчивость стенки:

t_p_,_w = t_тр – c₁ - ∆ - δ = 4 – 0,8 - 0,1 - 0,4 = 2,7 мм;

Вычислим значение нормальных напряжений в стенке резервуара:

Нагрузка от собственного веса резервуара:

K=1,1 – коэффициент, учитывающий наличие ребер жесткости и оборудования на резервуаре;

ρ_ст = 78,5 кН/м³– удельный вес стали;

К₂=6,28 – при плоских днищах

;

Момент сопротивления кольцевого сечения стенки резервуара:

;

Напряжение изгиба от собственного веса:

Дополнительный коэффициент:

;

Кольцевые напряжения:

Где - напряжение от вакуума

– напряжение от ветровой нагрузки в виде условного вакуума,

k₀=0,75 для региона А (см. таблицу 2);

w₀ – ветровая нагрузка ;

Таблица 2

Значения коэффициента k₀, z–габаритный размер резервуара (высота)

;

Отношение радиуса к толщине:

Отношение длины к радиусу:

Тогда критическое кольцевое напряжение:

Где

Где γ_с=1,0 для расчета на устойчивость:

;

Прочность конструкции и ее устойчивость обеспечивается и без дополнительных ребер жесткости. Однако при отношении , что больше 200, необходимы дополнительные ребра жесткости.

Расчет плоского днища

Примем кольцо жесткости в плоскости днища из неравнополочного прокатного уголка 80x50x5 (A_уг=6,36 см², J_x₀=42 см⁴; y₀=2,6 см, x₀=1,13 см), t_дн.р.=4,5 мм.

Для расчета днища гидростатическое давление принимается равномерным и равным давлению в его центре при полном заполнении резервуара жидкостью.

Давление в центре днища:

Момент инерции сечения кольца жесткости относительно центра днища:

Ордината внешней поверхности уголка относительно центра днища:

Прогиб в центре днища от равномерного давления на него Р_ц определяется по формуле:

Где D – даметр сечения резервуара;

- расчетная толщина днища за вычетом припусков на вальцовку, прокат и коррозию

ν=0,3 – коэффициент Пуассона;

J_x – момент инерции сечения кольца жесткости относительно центра днища;

А_уг – сечение кольца жесткости;

у – ордината внешней поверхности уголка кольца жесткости относительно центра днища:

9,6 см;

Радиальные растягивающие напряжения в центре днища:

Прочность днища обеспечена в центре. Однако по контуру днища будет оказывать существенное влияние на напряженное состояние местный изгибающий момент от внецентренного крепления днища к кольцу жесткости. Поэтому окончательное суждение о прочности днища будет явно ниже.

Проверим на прочность сопряжение плоского днища со стенкой.

Нормальные радиальные напряжения на контуре днища вычисляем по формуле:

Где α ≈ 0,674, коэффициент для мембраны с несмещающимся контуром, сравнивая значения напряжений в центре и по контуру.

Нормальные напряжения, передающиеся от днища на стенку резервуара в зоне центра тяжести сечения кольца жесткости, определяются по формуле:

Где – коэффициент деформации днища:

;

Соответственно, усилие на единицу длины контура днища:

;

Изгибающий момент в стенке в зоне сопряжения с днищем:

Где

;

Проверим на прочность стенку и днище резервуара в узле их сопряжения.

Напряжение в стенке без учета краевого эффекта (

Где

Напряжение в днище:

– прочность днища обеспечена.

Вычислим в зоне сопряжения днища со стенкой изгибающий момент краевого эффекта М₀по формуле:

Предварительно найдем коэффициенты и свободные члены канонического уравнения метода сил по формулам:

Где ;

;

Отсюда

Суммарный изгибающий момент в зоне краевого эффекта:

Проверим стенку резервуара на прочность в зоне краевого эффекта без учета меридиональных напряжений, величина которых незначительна:

;

Прочность стенки резервуара в зоне краевого эффекта обеспечена, значит днище плоское безреберное.

Расчет кольцевых швов

Толщины стенки и днищ резервуара определяются зоной краевого эффекта. Произведем расчет кольцевых швов, соединяющих кольцо жесткости с днищем и со стенкой (рис. 1).

Рис. 1. Соединение кольца жесткости со стенкой и днищем

Кольцевые швы, соединяющие днище с кольцом жесткости, воспринимают радиальные усилия по контуру днища

;

Напряжения в кольцевом шве от Т^к_дн :

и от момента:

Эти направляющие взаимно перпендикулярны.

Выбираем тип сварки – полуавтоматическая электродной проволокой маркой Св – 08А (R_wf = 18,0 кН/см²).

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления шва:

Примем k_f = 4 мм коэффициенты проплавления шва: β_f = 0,7; β_z = 1,0 – для электродной проволоки диаметром менее 1,4 мм.

Вычислим значения:

;

Металл имеет большую прочность, чем сам шов, следовательно расчет ведем по шву.

Тогда:

Результирующее напряжение в шве:

;

Прочность сварного шва обеспечена.

Кольцевые швы, которые соединяют стенку резервуара с кольцом жесткости, воспринимают усилие Т_цк, результирующий момент М и сдвигающее усилие Т между кольцом жесткости и стенкой от гидростатического давления жидкости Т_ж и собственного веса резервуара Т_св, т.е.

Где

;

Напряжение в кольцевом шве от Т_цк:

Напряжение в кольцевом шве от момента:

От сдвигающего усилия Т:

Результирующее напряжение в шве:

;

Результирующее напряжение в кольцевом шве, соединяющее кольцо жесткости и днище равно 2,08; кольцо жесткости и стенку – 0,68 кН/см², при допустимых 18 кН/см². Поэтому кольцевые швы можно ослабить и применить прерывистые сварные швы.

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 1290; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!