大型低温液体贮槽经济尺寸.doc

大型低温液体贮槽经济尺寸的选择 王际强 大型低温液体贮槽（平底罐是）按给定的设计容积进行设计的，在满足容积的条件下，变换直径和高度可以得到多种尺寸组合，其中总有一种尺寸组合使得材料最省，或者投资费用最省。这里，借用油罐的有关概念，对经济尺寸的选取做一些必要的、简单的理论分析。在不考虑地基（或泡沫玻璃）的影响下，通常有两种方法来选择最佳经济尺寸:一种以材料最省的方式确定尺寸，另一种以费用最省的方式确定相关尺寸。下面以固定顶大槽的内槽为研究对象，按上述的两种方法来分析比较，从而确定大槽的经济尺寸。 1最省材料的经济尺寸 1.1等壁厚贮槽 根据相关文献和相关资料的介绍，等壁厚贮槽，即罐底、罐壁和罐顶厚度相同时，其经济尺寸为： D=H 3-1 其中：D为贮槽直径；H为贮槽罐壁高度 等壁厚贮槽由于受到壁厚的限制，只能用于小容积的大槽，这个容积取决于钢板的厚度和强度。根据计算，对于奥氏体不锈钢，一般来说等壁厚的贮槽容积不大于1000m3，当容积大于1000m3时，当考虑使用不等壁厚的贮槽。 1.2 不等壁厚贮槽 受介质的静压力作用，罐壁厚度从下到上，壁厚逐渐减薄。根据相关文献和相关资料的介绍，不等壁厚贮槽的最佳经济尺寸为： 3-2 其中——许用应力 φ——焊缝系数 R——介质的密度 S1——罐顶板的厚度 S1——罐底板的厚度 2最省费用的经济尺寸 这种方法考虑贮槽基本尺寸的方法是将罐壁、罐顶、罐底、罐基础以及土地费用，用单位面积每年平均费用来衡量，贮槽的经济尺寸应使贮槽每年的总平均运行费用最少。但由于这种方法考虑的因数太多多，特别是一些不好确定的因数，如罐基础的建造成本等，通常，应该由业主或其代理人组织相关人员来确定。 3 贮槽经济尺寸的选取 根据3.1和3.2条的分析，在不考虑基础和土地费用的情况下，对小型贮槽（容积不大于1000m3），应采用D=H的经济尺寸。 对于大型封闭式贮槽，按理论公式2-2进行经济尺寸计算，实际上式把罐顶和罐底都看做相同费用来考虑，而在工程中，往往罐顶比罐底费用高的多。大量实践经验表明，经济尺寸为H=3/8D较为合理 下面以设计压力18kPa的1000m3液氧贮槽和2000m3液氧贮槽为例（这里顺便计入泡沫玻璃砖的影响），来说明经济尺寸的选取，分析结果见表2-1，表2-2. 表3-1：1000m3液氧贮槽（罐壁最小厚度5mm） 直径（mm） 罐壁高度 （mm） 内罐总重（T） 内罐费用 （万元） 泡沫玻璃砖用量（m3） 泡沫玻璃砖费用（万元） H/D 总费用（万元） 9500 14408 26.5 55.7 64.1 10.9 1.51 66.6 10000 13032 25.7 53.7 70.6 12 1.3 65.7 10500 11849 25.4 53.3 77.4 13.2 1.13 66.5 13000 7834 25.6 53.8 116 19.7 0.60 73.5 表3-2：2000m3液氧贮槽（罐壁最小厚度6mm） 直径（mm） 罐壁高度（mm） 内罐总重（T） 内罐费用（万元） 泡沫玻璃砖用量（m3） 泡沫玻璃砖费用（万元） H/D 总费用（万元） 13000 15368 50.5 106 116 19.7 1.18 125.7 13500 14272 48.6 102 125 21.3 1.06 123.3 14000 13.292 48.8 102.5 134 22.8 0.95 125.3 15000 11618 47.3 99.3 153 26 0.77 125.3 注释:1)未考虑基础，顶盖曲率比1，晃液高度300mm 2)仅考虑主体,未考虑承压圈，加强圈、顶盖加强肋及管道等附件 3)总费用为内槽主体与泡沫玻璃装费用之和，不锈钢按21000元／Ｔ计价，泡沫玻璃砖按1700元／立方未考虑。未计及外槽，珠光砂等 4）泡沫玻璃砖厚度：800mm 从上表可以看出，对于1000m3液氧贮槽，在只考虑内槽的情况下，经济尺寸完全满足D=H，但在同时考虑泡沫玻璃砖的影响后，内槽直径应取10000mm；对于2000m3液氧贮槽，内槽经济尺寸已开始向H=3/8D转变，但2000m3液氧贮槽仍然较小，在考虑泡沫玻璃砖的影响后，内槽直径宜取13500mm。相信在几万立的储罐上，大槽的经济尺寸应该能满足H=3/8D。 2