Общие сведения о резервуарах
Резервуары низкого давления служат для хранения воды, нефти и нефтепродуктов. В зависимости от положения в пространстве цилиндрические резервуары делят на вертикальные и горизонтальные (рисунок 1).
Горизонтальные цилиндрические резервуары предназначены для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением до 70 кПа. Резервуары имеют простую форму, транспортабельны по железной дороге. Наибольшее распространение получили резервуары для нефтепродуктов объемом 5, 10, 25, 50, 75 и 100 м3. Горизонтальные резервуары могут быть надземного и подземного расположения. В расчетно-графической работе проектируется надземный резервуар, опирающийся на две опоры.
Горизонтальный резервуар состоит из корпуса (стенки), двух днищ, опорных диафрагм, промежуточных колец жесткости, опор.
Стенка резервуара выполняется из нескольких листовых обечаек. Каждая обечайка изготавливается из листовой или рулонной стали. Листы и обечайки соединяются между собой сварными стыковыми швами, за исключением монтажных стыков, которые могут свариваться внахлестку. Для повышения жесткости стенки ее укрепляют опорными и промежуточными кольцами жесткости. Опорные кольца жесткости имеют дополнительную, чаще всего треугольную диафрагму. Днище резервуара конструируют плоским при избыточном давлении до 40 кПа и коническим – до 70 кПа. Плоское днище может быть безреберным и ребристым. Для обеспечения жескости при транспортировке и монтаже, восприятия вакуума и ветровой нагрузки стенку резервуара усиливают кольцами жесткости из прокатных уголков, приваренные пером к стенке.
Рисунок 1 – Горизонтальный цилиндрический резервуар
1 – стенка; 2 – днище; 3 – опорная диафрагма; 4 – промежуточное кольцо жесткости; 5 – опора; 6 – лаз; 7 - заземление
Расчет стенки горизонтального цилиндрического резервуара
Определение габаритных размеров и толщины стенки резервуара
Оптимальный диаметр резервуара определяется по формуле:
(1)
где V – заданный объем резервуара.
Из условия транспортировки резервуара его диаметр D принимается равным 1,4-3,25 м. В отдельных случаях по специальному соглашению диаметр может приниматься равным 3,8 м или 4,0 м.
Длина резервуара при плоских днищах:
(2)
где r – радиус резервуара, равный D /2.
Стенка резервуара выполняется из нескольких листовых обечаек. Для корпуса могут применяются листы размерами 1500х6000; 1800х8000; 2000х8000. В расчетах принимаются размеры с учетом строжки кромок (5 мм с каждой стороны листа).
Требуемое количество колец (обечаек) определяется по формуле:
(3)
где bл – ширина стального листа.
Количество колец округляется до ближайшего целого числа. Тогда требуется уточнить длину резервуара, которая составит:
(4)
При этом фактический объем резервуара:
. (5)
Если фактический объем резервуара меньше заданного более чем на 3%, то следует либо принять листы большие по ширине, либо увеличить число колец. Если фактический объем резервуара больше заданного более чем на 3%, то наоборот, требуется принять листы меньшие по ширине или уменьшить количество колец. При условии, что фактический объем резервуара меньше (больше) заданного менее чем на 3%, он находится в пределах допустимого.
Номинальная толщина стенки резервуара определяется по формуле:
(6)
где γж – коэффициент надежности по нагрузке от гидростатического давления жидкостей, определяемый по табл. Е1 Приложения Е данных методических указаний;=1,1
γf2 – коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления (табл. Е1 Приложение Е);=1,2
γc – коэффициент условия работы конструкции для расчета на прочность поясов,принимаемый 0,8;
ρж – плотность жидкости (нефть или сжиженный газ); 0,82-0,9г/см3
g – ускорениесвободного падения = 9,8м/с;0,0098мм/с
– внутреннее избыточное давление;
c1 = 0,8мм – учет вытяжки металла при вальцовке листов;
Rwy – расчетное сопротивление стыкового шва растяжению (при соответствующем контроле качества шва), принимаемое равным Ry (табл. Б1 Приложение Б);
r – радиус резервуара в поперечном сечении. В мм
Требуемая толщина стенки с учетом минусового допуска отклонения толщины листов δ (табл. А1, Приложение А) и припуска на коррозию ∆ =0,1мм. Требуемая толщина стенки составит:
(7)
Толщина стенки горизонтальных резервуаров обычно принимается равной 4-5мм.