Вертикальные цилиндрические резервуары низкого давления

Классификация листовых конструкций

Тема 14. Листовые конструкции

14.1 Классификация листовых конструкций

14.2 Вертикальные цилиндрические резервуары низкого давления

14.3 Резервуары повышенного давления

14.4 Газгольдеры

14.5 Бункера и силосы

Листовые конструкции представляют собой различные сооружения типа оболочек, несущей основой которых являются плоские или изогнутые металлические листы (пластинки и оболочки). Они применяются для хранения, перегрузки, транспортировки, технологической переработки жидкостей, газов и сыпучих материалов. Листовые конструкции широко применяются во всех областях промышленности и составляют по массе около 20% всех применяемых м/к.

Листовые конструкции классифицируются по назначению:

· резервуары для хранения жидкостей (нефти, нефтепродуктов, кислот, сжиженных газов и пр.);

· газгольдеры для хранения и выравнивания состава газов;

· бункеры и силосы для хранения и перегрузки сыпучих материалов (руды, угля, цемента, песка и т.п.);

· листовые конструкции доменных цехов (кожухи доменных печей, воздухонагреватели, пылеулавливатели и др.);

· листовые конструкции специальных технологических установок (химических и нефтеперерабатывающих заводов);

· трубопроводы большого диаметра для транспортировки воды и газов.

Элементами, образующими листовую конструкцию, являются плоские металлические листы – пластинки или изогнутые листы – оболочки. Работа и расчет пластинок и оболочек зависят от их геометрических параметров.

Работа и расчет плоских пластинок зависят от отношения , где l – пролет пластинки или наименьший размер в плане при опирании пластинки по контуру, t – ее толщина.

Пластинки малого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают только на изгиб. Напряжениями от распора пренебрегают, если

Пластинки большого прогиба имеют отношение . Такие пластинки работают на совместное действие изгиба и растяжения. У них .

Гибкие пластинки (мембраны) имеют отношение и работают как гибкие нити только на растяжение от распора.

Поверхность оболочек образуется изгибом листов по заданному радиусу кривизны. Оболочки, изогнутые в одном направлении с постоянным радиусом кривизны, называются цилиндрическими; если этот радиус изменяется вдоль оси вращения по линейному закону, получается коническая оболочка. Если оболочка образована изгибом листа во взаимно перпендикулярных направлениях, получается сферическая оболочка.

Работа и расчет оболочек зависят от отношения ее радиуса кривизны к толщине .

Тонкие оболочки листовых конструкций имеют отношение .

Равновесие элемента тонкой оболочки при определенных условиях соблюдается при наличии только осевых сил без изгиба (безмоментная теория расчета).

К таким условиям относятся:

1. сплошные осесимметричные нагрузки без резких изменений интенсивности;

2. участок оболочки должен быть сплошным, достаточно удаленным от так называемых краевых линий, препятствующих или искажающих плавность деформаций оболочки.

Такие линии образуются ребрами жесткости, днищами, резкими изменениями толщины, острыми перегибами.

Деформация оболочки в этих местах стеснена, на некотором участке происходит местный изгиб, которым нельзя пренебречь.

Возникновение изгибающих моментов у краевых линий называется краевым эффектом.

Напряжение для некоторых оболочек простейших форм:

1. шаровая оболочка

P – внутреннее давление

r –радиус сферы

t – толщина оболочки

2. цилиндрическая оболочка ;

Оболочки, как правило, испытывают двухосное напряженное состояние. Проверка их прочности производится по приведенным напряжениям

при этом должны соблюдаться условия ;

При равномерном внутреннем давлении и получаются растягивающими.

При равномерном внешнем давлении или внутреннем вакууме напряжения определяются по тем же формулам, однако будут другого знака, сжимающими. В этом случае оболочка может потерять устойчивость.

Проверка оболочек на устойчивость заключается в том, чтобы расчетные напряжения в оболочке от нагрузки не превышали критических которые зависят от вида оболочки, отношения , напряженного состояния и материала.

Резервуарами низкого давления называются резервуары, имеющие небольшое избыточное давление внутренней паровоздушной среды до 2 КН/м2.

Вертикальные резервуары низкого давления строятся объемом 100 – 50000 м3. Конструкция вертикального цилиндрического резервуара состоит из днища, корпуса и покрытия.

Днище резервуара устанавливается непосредственно на песчаную подушку высотой 20–35см с уклоном от центра к краям i = 1:100. Толщина листов днища принимается конструктивно толщиной t = 4÷6мм.

Корпус резервуара под воздействием гидростатического давления жидкости испытывает растяжение. Толщина его листов принимается по расчету, но не менее 4мм. Листы толщиной 6мм и более свариваются в стык; при меньшей толщине сварка производится внахлестку с телескопическим или ступенчатым Расположением листов по вертикали.

Крыша резервуара опирается на корпус и центральную стойку; толщина ее листов 2,5÷3мм.

Корпус резервуара рассчитывают как цилиндрическую оболочку, нагруженную внутренним гидростатическим и избыточным давлением.

Растягивающее кольцевое напряжение в стенке:

где – гидростатическое давление по закону треугольника на глубине X от поверхности жидкости;

= 1,1 – коэффициент перегрузки;

γ – удельный вес жидкости;

– заданное избыточное давление среды P с коэффициентом перегрузки = 1,2;

r – радиус резервуара;

t – толщина стенки.

Толщину листов каждого пояса корпуса резервуара определяют по приведенной формуле при условии его полного заполнения жидкостью, т.е. растяжение Х принимается от верха корпуса до нижнего края корпуса.

Меридиональными напряжениями обычно пренебрегают, поскольку они незначительны.

Кровлю резервуара рассчитывают на действие собственного веса м/к, теплоизоляции, снега и действие вакуума = 0,25 КН/м2.

Кровля проверяется также на обратное направление нагрузки от избыточного давления 2КН/м2 и отсасывающее действие ветра, принимаемого равным 0,8 скоростного напора с = 1,2.

При этой проверке предполагается отсутствие снега и теплоизоляции, а вес кровли м/к принимается с nс = 0,9.

Прогоны и поперечные ребра кровельных щитов рассчитывают как однопролетные балки, а листовую обшивку – как тонкие пластинки.

Дата добавления: 2014-01-11