5000m3内浮顶罐设计说明书.docx

2 贮罐设计计算2.1 贮罐经济尺寸的选择2.1.1 贮罐经济尺寸的计算选择计算公式：对于大于1000m3的储罐，称其为大型储罐。需采用不等壁厚贮罐经济尺寸的计算公式（引自参考文献【1】第32页）。本设计容积5000m3储罐，故采用上述设计方法。根据公式：式中：S1——罐顶板厚度，这里取6mm；（引自参考文献【1】第32页附表1）S2——罐底板厚度，这里取8mm；[σ]——钢板许用应力，材料选用Q235-B，为113MPa；（引自参考文献【2】底87页表4-1）γ——贮液重度，为800×10=8000N/m3；φ——焊接接头板 φ=0.9。所以：当D≥20m时，中幅板最小公称厚度为6mm（引自参考文献【1】第122页表4-1），故取中幅板厚度为6mm。2.1.2 载荷设计贮罐时必须考虑以下载荷或参数来进行贮罐的承压结构计算。（1）静载荷① 贮罐本身的自重，包括附件，指焊于罐体上的固定件及附件，罐体开口接管法兰等。②隔热层载荷；（本设计不考虑）③附加载荷；（雪载荷或活载荷，一般取70kgf/m2）④贮存液体载荷；贮存液体重量一般按照水的重度0.001kgf/cm3，若大于水的重度则按实际取值。（2）罐内气体空间正压和负压造成的载荷因为本设计压力为内浮顶罐，设计压力为常压，故罐内气体空间正负压造成的载荷为0。所以，设计外压为：qE=q1+q2+q3+q4式中：qE——作用于球壳上的外载荷，kgf/m2 q1——球壳单位面积的自重，kgf/m2q2——在操作条件下，罐内可能产生的最大真空度，一般取50kgf/m2 q3——雪载荷，通常取30kgf/m2q4——活载荷，通常取40kgf/m2式中：——取7.85×103kg/m3——拱顶曲率半径，21.85m——顶盖高度，2.670m（见拱顶设计）——罐顶板厚度，0.006m求得：所以：qE=q1+q2+q3+q4=328.85+120=448.85kgf/m22.2壁厚设计2.2.1罐壁的强度计算（1）变截面罐壁的应力分析大型贮罐的圆筒形罐壁承受贮液的静压。此静液压是按照三角形分布的，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也应由上至下逐渐增厚。但是在实际工程中，不可能采用连续变化截面厚度的钢板去制造贮罐，故在设计中只能根据钢板的规格，采用逐级增厚的阶梯型变截面壁。（2）罐壁厚度计算引自参考文献【1】第35页例3—1，有公式（3-14）和（3-15），带入本设计的数据有：装贮液时：式中：P0——剩余压力C1——腐蚀余量，1mm所以试压时由此计算各圈板的厚度，按贮液和试压时两者较大值作为计算壁厚，计算结果见下表（圈板号由上至下排列）。单位：cm圈板号hh-30δ液δ水最小计算厚2160.2450.2523303000.3580.4220.4334954650.5000.6000.6046606300.6410.7770.7858257950.7830.9540.9669909600.9251.1311.147115511351.0751.3141.3281334.11304.11.2211.5011.51在得出最小计算壁厚之后，罐壁的取值尚需考虑以下几个方面：①钢板负公差：钢板出厂时允许存在一定的厚度偏差，见文献【1】第55页表3-2各层圈板的实际厚度为：（单位mm）2.7；4.6；6.3；8.2；10.0；12.1；13.6；15.5。②考虑钢板的规格和最小壁厚要求等因素，最终确定钢板的名义厚度为：（单位：mm）6；6；7；9；11；13；14；16。（3）罐壁下节点边缘应力的校核根据底层圈板厚度δs=16mm，查参考文献【1】第122页表4-2，选定边缘板厚度δb=8mm，罐壁材料为Q235-B，E=2.1×106kgf/cm2，μ=0.3，，罐底地基系数Kb=5kgf/cm3，罐底突出距离C=5cm，贮液重度γ液=0.0008kgf/cm3。罐壁重：罐壁作用于罐底周边的重力：作用于单位面积罐底的液重：贮罐圆筒钢性：罐壁弹性系数：罐壁特性系数：罐底的圆筒钢性：罐底的特性系数：罐壁单位变位系数由参考文献【3】第70页表3-8查得：罐壁载荷变位系数由挠度方程求得，其符号与参考文献【3】第63页图3-3所示的M0 ,Q0方向一致，取正号。查参考文献【1】表3-7，由插值法，得：罐底单位变位系数：罐底载荷变位系数然后由上述系数带入参考文献【1】第58页表3-5，弹性联接公式，求得： =61.25kgf故弯矩与原来假设的方向一致故剪力与原来假设方向相反罐壁最大弯曲应力：故安全。下节点贴角焊缝高度h取为10mm（见参考文献【1】第62页式3-26）焊缝抗剪强度故安全。2.2.2贮罐的风力稳定计算⑴ 抗风圈计算风压：抗风圈最小截面系数：则，设计风压为：