Расчет стенки вертикального резервуара
Расчет конструкций резервуара и, в частности, определение толщины его стенки по поясам ведется по предельному состоянию. Поскольку стенка резервуара работает главным образом на растяжение, то расчет последнего по предельному состоянию сводится в основном к введению в расчетные формулы дифференцированных коэффициентов безопасности (коэффициентов запаса), т. е. коэффициента перегрузки n и коэффициента условий работы m. Введение этих коэффициентов (различных для разных элементов конструкции) позволяет увеличивать или уменьшать запас прочности того или иного элемента в зависимости от его назначения и вида действующей на него нагрузки. Это, в свою очередь, позволяет более рационально использовать материала и его несущую способность и, следовательно, более экономично его расходовать.
Напряжения в цилиндрической оболочке определяют по формуле:
(3)
Толщина стенки
(4)
Если использовать запись не в напряжениях, а в усилиях, то получим
Np ≤ Nпр,
где Np – расчетное усилие в оболочке,
Np = р∙r, (5)
Nпр – предельное усилие в оболочке,
Nпр =δ∙σ. (6)
Расшифруем значения усилий: давление р складываетсяизгидростатического давления и избыточного давления в газовом пространстве резервуара. Таким образом, с учетом коэффициентов перегрузки
р = n1×r×g×(H–x)+n2×pизб, (7)
где pизб – избыточное давление.
Расчетное усилие:
Np =[n1×r×(H–x)+n2×pизб]×r, (8)
где r – радиус резервуара.
Величина предельного (или предельно допустимого) усилия
Nпр=m×R×di, (9)
где m – коэффициент условий работы (для стенки резервуара m = 0,8);
R – расчетное сопротивление материала стенки;
di – толщина рассчитываемого пояса.
Подставив значение усилий в выражение (1), получим:
[n1×r×(H–x)+n2×pизб]∙r ≤ m×R×di
или
(10)
Значение х в формуле (2) обычно берут для первого пояса - 30 см, для остальных поясов - равным высоте всех поясов, предшествующих рассчитываемому (снизу).
Данные для расчета: H = 18000, d = 60700 мм, материал стенки 09Г2С, расчетное сопротивление стали R=290 МПа, коэффициент условий работы m = 0,8, стенка состоит из восьми поясов, высота пояса 2250 мм, r = 0,0009 кг/см3, rизб = 0.
Решение
Поскольку нижний край стенки упруго защемлен (сварен) с днищем, то для первого пояса x = 30 см, а не 0, как можно было предположить. Подставим данные для первого пояса в формулу (2). Величину g принимаем равной 10.
d = [1,1´9´102´10(18,00–0,30)+1,2´2´103]´30,35/0,8´290´106=0,0232 м или d = 2,32 см
Аналогично этому подсчитываем толщину остальных поясов. Результаты расчета стенки для всех поясов сведены в таблицу, в которой принимаемые величины толщин поясов получены округлением результатов расчета.
Толщины поясов имеют завышенную величину для обеспечения запаса устойчивости.
Таблица 6 - Результаты расчета стенки резервуара по поясам
Пояса | Высота, мм | Толщина стенки, мм | Кольцевое усилие N1, H/см | Радиальное перемещение ∆r, мм | |
расчетная | принятая | ||||
I | 23,2 | 7,7 | |||
II | 20,7 | 10,0 | |||
III | 17,8 | 11,6 | |||
IV | 14,9 | 11,8 | |||
V | 12,0 | 9,5 | |||
VI | 9,1 | 8815,0 | 8,1 | ||
VII | 6,1 | 6108,3 | 7,5 | ||
VIII | 3,2 | 3982,6 | 4,9 |
3.3 Расчет нижнего узла резервуара объемом 50000 м3
Исходные данные: толщина первого пояса стенки δ = 28 мм, толщина окрайков днища δокр=16 мм; масса стенки Gст = 506,421 т; плотность нефтепродукта ρ=9×10-4кг/см3.
Дата добавления: 2016-12-09; просмотров: 3593;