油罐课程设计

西安石油大学课程设计

??PDi2t2?????0.5P0.1?1800? 2?163?0.85?0.5?0.1?0.640mm2Di1?3.6mm 1000最小壁厚规定?min?3mm并且?min?壁厚附加量C=C1＋C2＝1.5＋0.8＝2.3mm

?min＋C＝3.6＋2.3＝5.9mm 圆整后实选壁厚?n＝8 mm

3.3 鞍座的选择计算

3.3.1 罐体重Q1

Dg = 1800 mm，?? 8 mm的筒节，每米设量备重q1= 630.174kg/m

Q1＝q1L =3718 kg。

3.3.2 燃料油重Q2

Q3=?V?

其中?－充料系数，取1

V―储罐体积 V＝V封+V筒＝16.67m3

?―水在200C时的比重为998.2 Kg/m3

于是Q2=?V?＝1×16.67×998.2=16639.99 kg

3.3.3储罐的总重

式中 Q1-------罐体重 ； Q2-------燃料油重。

所以储罐的重力G=Qg=199508 N，而两支座的支持力等于储罐的重力，即

1F?G= 99754 N。

2 储罐的总重Q= Q1＋Q2 = 3718+ 16639.99 =29357.99 kg

3.4鞍座作用下筒体应力计算

3.4.1筒体轴向弯矩计算

双支座支撑的的卧式容器壳视为双支点的外伸梁，在容器轴向存在两个最大弯矩，一个在鞍座处，一个在容器两支座间跨距中点处。

跨距中点处的弯矩按下式计算： M1＝F（C1L－A） 支座处的弯矩按下式计算：M2?式中Ri----筒体内半径，m

A――支座中心线至封头切线的距离，m，选取A＝0.45 m

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RFA?A??1??C3i?C2? C2?LA?西安石油大学课程设计

C2――系数，C2?1?C3――系数，C34H4?450?1??1.10 3L3?59002?R?2?H9002?4502i??0.057

2LRi2?5900?900???C1――系数，C1??0.25?C3Ri??0.25?0.057?0.9???0.274

C21.10所以 M1＝F（C1L－A）=99754×(0.274×5.9-0.45)=116373.02Nm

M2?RFA?A0.9?99754?0.45?0.45?1??0.057??1.10??1??C3i?C2???C2?LA1.105.90.45?? ???2541.19Nm3.4.2 筒体轴向应力计算

在跨距中点处横截面上，由压力及弯矩所引起的轴向应力之和见下图：

图4-2 筒体轴向应力分析图

(1) 在横截面的最高点处：

?1?PRiM10.1?900116.37.????-0.132MPa 222?e?Ri?e2?5.73.14?0.9?5.7PRiM10.1?900116.37????15.92MPa 222?e?Ri?e2?5.73.14?0.9?5.7以上两式中：P――设计压力MPa

(2) 在横截面的最低点处：

?1??e――容器壁厚，mm（不计附加壁厚）

(3) 在支座处的轴向应力：

此应力取决于支承面上筒体的局部刚性。当在载荷作用下筒体不能保持圆形时，其横截面上部的一部分对承受轴向弯矩不起作用。

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当筒体有加强圈时，在筒体最高点处的轴向应力用下式计算：

?3?PRiM20.1?900?2.54????8.070MPa 2?eK1?Ri2?e2?5.71?3.14?0.92?5.7在筒体横截面的最低点处的轴向应力用下式计算：

?3?PRiM20.1?900?2.54????7.720MPa 2?eK2?R2i?e2?5.71?3.14?0.92?5.7K1 ，K2为参数，查文献[7]表7－6得K1＝1，K2＝1

3.4.3 筒体周向应力计算

（1） 周向弯矩计算

因鞍座截面处无加强圈，且A＞0.5Rn，所以按文献[7]中公式：

M=K6FRn计算。

式中：K6――系数，由文献[7]查得：K6=0.0131 其它参数同上。

则M=K6FRn=0..0131?99754?908?1186553N.m

（2） 周向压缩应力计算

因鞍座截面处无加强圈，且A>0.5Rn，所以按文献[7]：Tmax=-K5F计算。 式中：K5――系数，由文献[7]中查得：鞍座包角??120o时K5＝0.760 则Tmax??K5F??0.760?99754??75813N 而在鞍座轴边角处的周向压缩应力T值为： T=-F/4=??99754?4?24938.5N （3） 周向总应力的计算和校核

该设计圆筒的鞍座界面上无加强圈，但在鞍座两侧的圆筒上有加强圈。而且鞍座上不设置衬垫板，则圆筒横截面最低处周向压缩应力按下式计算：

?5??kK5F b2?e其中k---计及圆筒和鞍座是否相焊的系数，本设计中不相焊，k=1 K5――系数，K5＝0.760

b ----圆筒的有效长度，b2?b?1.56Rn?e?220?1.56908?5.7?332.2 mm 所以?5??kK5F1.0?0.76?99754????40.04MPa b2?e332.2?5.7鞍座边角处的周向总应力： 因为

L5950??6.55?6 Rn90812

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则

?6?3KFF997543?0.0131?99754?62????47.16MPa 4b2?e2?e4?332.2?5.72?5.72根据文献[7]规定，?5用圆筒材料在设计温度下的许用应力进行校核；?6用圆筒材料在设计温度下许用应力的1.25倍进行校核。

因为|?5|?40.04MPa < ????163Mpa

t|?6|?47.16MPa?1.25????203.75MPa

t所以满足强度要求。

3.5 抗浮验算

为了保证卧罐不被地下水浮起，必须满足下列不等式：

Gst?Gso?Vw?2K

式中：Gst 罐体单位长度自重

Gst 作用在卧罐单位长度上的成棱柱体的土壤重量，见图2-1 VW K

卧罐单位长度埋入地下水的体积 安全系数，取K＝1.2～1.5

?2 水的容重，?2=1000kg/m3

Gst?2?R??st

式中 ?st----钢材的容重， ?st=7850kg/m3

????R2?2??Gso??1??2H1R???H1ctg??2??????3.14?0.92?1700?9.8????2?2.1?0.9?2???115258.878N??2???2.1? ??式中 H1 油罐轴心到地表的距离，m

? 土壤的内摩擦角，取 ?=45°

Gst?2?R??st?2?3.14?0.9?8?7850?9.8?3478466.88N

取地下水位为1.2m,则油罐全部浸在水中，

扇形面积计算

2arccosS0?3600.41.2?R2?1.2158m2

22Vw?1.2158?12?Vfeng?1.2158?12??3.12?16.67m3

33Gst?Gso?115258.878?3478466.88?3593725.758N Vw?2K?16.67?1000?1.2?20004N

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