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ag贵宾会5卧式储罐doc

发布时间:2020-07-04 16:51

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  第二节 卧式储罐 5.2.1 基本结构 一 、地面卧式储罐 1.基本结构 图5-1地面储罐的基本结构(鞍式支座) 图5-1地面储罐的基本结构(圈座) 2.鞍式支座设计要点: 数量、位置、固定方式、包角、选用。 ⑴支座数量:双鞍座结构较普遍。 理论上:多支座→M↓,σ↓,受力好。 实际上:a.地基不均匀沉陷;b.筒体不直、不圆;c.基础水平度误差。造成支座反力不均,局部应力增加,体现不出多支座优点,所以采用2个。 ⑵安装位置: ① ②充分利用封头对支座处筒体的加强作用,防止扁塌现。 ∴一般 A≤0.2L,且最好A ≤0.5Rm,A最大不超过0.25L。 ⑶固定方式:。 操作和安装温度不同引起热膨胀,可能出现弯曲造成附加应力,所以要使筒体可沿轴向自由伸缩。 轴向移动结构:①开长圆孔(图5-1);②滚动轴承(结构复杂,制造难,用于重要设备上) 注意:固定支座设置在配管较多的一侧;活动支座设置在没有配管或配管较少的一侧。 ⑷包角:1200、ag贵宾会1500 大:(优)鞍座处筒体σ↓→对筒体有利; (缺)鞍座受水平推力↑,且鞍笨耗材→对鞍座不利。 小:鞍座处筒体σ↑且重心较高,筒体易从鞍座上倾倒。 ⑸选用:利用标准(JB/T 47123.)选用支座时,要充分考虑:设计温度、地震设防烈度、支座允许载荷、是否设有垫板等。 3.圈座应用情况:因自身重量而可能造成严重挠曲的薄壁容器多于两个支承的长容器。 二、地下卧式储罐 1.结构 图5-2地下储罐结构示意图 1-牺牲阳极 2-浮子液面计 3-金属导线-罐装液相阀门 10-排污和倒空管阀门 11-罐间气相连接管 12-罐体 13-罐间液相连接管 14-支座 结构:圆筒、封头、支座、工艺接管、仪表管、安全泄放装置。 艺接管、仪表管、安全泄放装置一般采用集中放置,通常设置在一个或几个人孔盖板上,目的为了适应埋地状况下的安装、检修和维护 2.优点减少占地面积和安全防火距离,避开环境温度的影响。 3.埋地措施: ①地下室 ②埋土 地下支座; 涂沥青防锈层或牺牲阳极法; 土地埋设,达到预期埋土高度。 5.2.2 设计计算 一、设计步骤: 1.步骤 ①根据内压或外压设备的设计方法初步计算厚度; ②考虑支座安装位置、支座反力、包角及结构的影响,计及各种附加载荷; ③校核附加载荷下筒体轴向、周向应力和稳定性→确定 实际的圆筒厚度。 注意:卧式储罐支座与罐体设计同时进行(因为支座受力与所 支承储罐重量和支座本身的结构与尺寸有密切关系) 2.卧式储罐的具体计算过程: ①给定设计条件:压力、温度、直径、长度、材料等; ②计算圆筒和封头厚度δn ,δh; ③设置鞍座位置A ; ④计算容器质量、鞍座反力、轴向弯矩m 、F、M1、M 2 ; ⑤计算轴向应力σ1 ~σ4; ⑥计算切向应力τ、τh ; ⑦计算周向应力σ5-8 、 σ’6 ; ⑧计算鞍座应力σ9 。 四类应力按此顺序逐一符合要求,则设计结束。若四类应力中有任何一个不符合许用要求,则需要做相应调整。 3.调整方法: 调整鞍座位置 调整鞍座形式 设置加强件、强板或加强筋; 增加圆筒或封头厚度。 调整方法和顺序,见书中238页 二、卧罐的载荷分析(外载) a.压力:内压或外压; b.储罐重量:圆筒+封头+附件的总重量; c.物料重量:正常操作时=物料重量水压试验时=充水重量; d.其他载荷:环境影响下的载荷,如风载、雪载、地震载等. 卧罐总重量作用的总长度为:L=L+2×2H/3=L+4H/3 H——两凸形封头折算成同直径圆筒长度。 简化过程: 图5-3双鞍座卧式储罐受力分析(a )受力分析 力学模型的简化:简化为长度L,受均布载荷q作用的外伸简支梁 图5-3双鞍座卧式储罐受力分析(b) 双支点外伸梁 当解除支座的约束后,梁上受到如下的外力作用(不包括p): 1.均匀载荷q和支座反力F:或 2.竖直剪力 和力偶 :图5-3(b) 方法:材力→截面法 封头: 静液压: 合成: 图5-4液体静压力及其合力 三、内力分析 梁弯矩图和剪力图如图5-3(c)(d)所示 1.弯矩: 1)跨中截面: 整理几何参数: 简化得: (5-3) C1 : 正:上半部圆筒受压缩 下半部圆筒受拉伸 2)支座处截面: (5-4) 式中:查图 负:上半部圆筒受拉伸 下半部圆筒受压缩 2.剪力:跨中截面剪力为0,不考虑;支座处截面的最大剪力,通常在靠近圆筒纵向中心一侧的圆筒截面上。 a.当A>0.5Ri 时: (计及外伸圆筒和封头两部分重量的影响) b.当A≤0.5Ri 时:保守概念保守概念 (不计及外伸圆筒和封头两部分重量的影响) 补充: 由材力,单位弧度切向剪力为: 式中:—横截面积;—对中性轴的静矩。 —横截面对中性轴的惯性矩 , 3.支座截面处筒体的周向弯矩(N.mm) 原因:由引起。 求解:取薄壁曲梁分析,假设变形后仍为圆环(推导从略)取V=F 数值:1)有加强圈时:任意角度处,; (5-16) —查图5-11 2)无加强时: A>0.5Ri 且无加强圈→不能由整个圆筒承受切向切应力。计算Mβ复杂,近似用有加强圈时公式 3)被封头加强时:比无加强时小, 式中: (表5-3) 特点:1)对称y轴且发生在鞍座边角处。 2) 大包角对筒体受力有利。 3)局部性:只在鞍座附近筒体截面有 ,其余截面上没有。 4.支座截面处筒体的周向压缩力T(N) 原因:a.鞍 筒体径向反力 T; b.周向分布的切向剪力; 假设:a.支座与壳体间无摩擦→支座反力都通过圆心; b.T仅存在于局部区域,根据实验假设为。 数值: a.有加强圈:后面讲 b.无加强圈: 鞍座边角处 四、圆筒应力计算和强度校核: 圆筒上的轴向应力; 支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力; 周向弯曲应力和周向压缩应力的强度校核; 加强圈设计。 1.圆筒上的轴向应力 ⑴跨中: ⑵支座处筒体: 扁塌效应:筒体无加强时(A0.5Ri且无加强圈), 在 支座处筒体上部截面发生变形→成为无效截面的现象。ag贵宾会 后果:扁塌后的部分未能起到梁作用,使筒壁 (有效截面半圆心角) 图5-5“扁塌”现象 当:有加强(封头/圈) 筒拉弯模数 无加强筒拉弯模数 —— 补充: 注意危险工况 压 力 的性质与位置 工 况 P>0(正压) 出现在2,3点 操作或水压试验(加压) 出现在1,4点 盛满物料或水(未加压) P<0(负压) 出现在2,3点 盛满物料未加压或水压试验加压 (按正压试验) 出现在1,4点 操作 当有加强(正压),如 当无加强(正压),如 2.支座截面处圆筒和封头上的切向切(剪)应力和封头的附加拉伸应力 ⑴筒maxτ及位置=f(筒加强形式),分三种情况: ①有加强圈:筒刚↑无扁塌(整个圆筒截面承受剪力) (5-10) 式中: 查表5-2 τ1最大值在A、B位置 ②全无加强:A>0.5Ri且无加强圈(仅有部分截面承受剪力) (5-11) 式中: 查表5-2, ③被封头加强:A≤0.5Ri,筒刚↑τ↓,忽略外伸部分重量影响,V=F (5-12) 式中: 查表5-2 比较:——无加强 被封头加强 加强圈 校核: 最大值在A、B位置,最大值在C、D位置 ⑵封头中切应力(A≤0.5Ri):一般情况,封头材料与筒体相同,,所以不必对封头中τ另行校核。 ⑶封头附加拉伸应力(A≤0.5Ri): 原因:封头中切向切应力→水平分量封头附加拉伸应力。 作用范围:沿封头整个高度。 简化:①设封头为平封头→受载面积 ②凸型封头 数值: (5-13) 式中:查表5-2 校核:作用在封头上的附加拉伸应力和由内压所引起的拉伸应力相叠加 (5-14) 其中,K是椭圆形封头形状系数,如果是碟形或球形,请同学考虑。 当封头承受外压时,不必计算 3.筒体周向应力: 支座截面处圆筒的周向弯曲应力 + 支座截面处圆筒的周向压缩应力 = 周向应力 周向应力:2处可能有 式中:有效长度 横截面最底点处σ5 ;鞍座边角处σ6 ;鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力σ6’ 注意: 取值 a.当鞍座板宽度不小于b2,且其包角达 鞍座板起加强作用,与圆筒一起承受T、,上述公式中,以 b.若以上两条件均不能满足鞍座板不起加强作用,仅由圆筒承受T、 →代入 4.加强圈设计 原因:支座因结构原因而不能设置在靠近封头处(A>0.5Ri),且筒体不足以承受周向弯矩时→需在支座截面处的筒体上设置加强圈→与筒体一起承载。 结构: 图5-13 在鞍座截面上的加强圈 靠近鞍座的内加强圈 靠近鞍座的外加强圈 图5-13加强圈结构 设计: ①鞍座截面处设置内加强圈时: 鞍座边角处的圆筒周向应力 鞍座边角处加强圈内缘或外缘表面的周向应力 ②靠近鞍座截面处设置加强圈时 筒体截面最低点 鞍座边角处: 筒体 加强圈 小结---筒体应力校核 校核应力 位置(max) 校核条件 轴向应力 支座处 跨 中 周向应力(压) (无加强圈) 鞍 处 (筒体截面) 边角处 最低点 切向切应力 鞍 处 (筒体截面) 水平处(有加强圈) 五、鞍座强度校核 1. 2.宽度b: 注意:F’作用的有效截面仅限于筒体最低点以下Ri/3范围内,此截面平均应力为 3.鞍座强度校核:(鞍座腹板承受水平推力F’) (5-31) 式中 ,。 卧式储罐设计计算程序:图5-15 199 σ7 σ8 θ β δe d b1 b1 x x x A δe d e x x b1 b1 A A e δe d b1 x x θ β σ6’ σ6 σ5 β/20 B A θ β α D C B A 有效截面积 无效截面积 “扁塌”现象引起的无效区 M1 M2 F V A 均布载荷 A F F A H

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