Вопрос 74. Вертикальные цилиндрические резервуары повышенного давления. Нагрузки, действующие на конструкцию резервуара. Основы конструирования и расчета. Резервуары повышенного давления.

Такие резервуары имеют внутреннее давление паровоздушной среды до 70÷200 кН/м² для легких жидкостей и до 600÷1800 кН/м² для сжиженных газов.

Резервуары повышенного давления имеют разнообразную конструктивную форму, особенностью которой является плавность внешнего очертания оболочки, хорошо работающей на внутренней давление.

Вертикальные цилиндрические резервуары повышенного давления проектируются со сферическими или сфероцилиндрическими кровлями и плоскими или выпуклыми днищами.

Резервуары с плоскими днищами могут приподняться при большом внутреннем давлении и изогнуть днище. Поэтому нижний пояс корпуса заанкеривают в кольцевой ленточный фундамент анкерами, расположенными через 2 – 2,5м. Против консолей для анкеров с внутренней стороны располагается кольцо жесткости, обеспечивающее прочность и устойчивость нижнего пояса резервуара.

Резервуары с выпуклым днищем имеют сходную конструкцию кровли и днища.

Горизонтальные цилиндрические резервуары проектируются диаметром до 4м, длиной до 40м, объемом до 400м³ с избыточным давлением 40-70 КН/м² при хранении жидкостей и 200 – 1800КН/м² при хранении сжиженных газов.

Наземные резервуары устанавливают на опоры, расстояние между которыми 0,5÷0,7 длины резервуара. По оси опор внутри резервуара приваривают диафрагмы из гнутого уголка с треугольником жесткости.

В днище резервуаров малого объема и давления (d ≥ 2м; p = до 40 rН/м²) делают плоскими, работающими как мембрана.

При больших давлениях применяют сферические, конические или цилиндрические днища.

Шаровые резервуары применяют для хранения сжиженных газов и нефтепродуктов при внутреннем избыточном давлении 200–600 КН/м². Шаровые резервуары устанавливают на 8–12 колонн или специальное опорное кольцо.

Каплевидные резервуары имеют форму капли жидкости на несмачивающейся поверхности под действием сил поверхностного натяжения. В условиях нормального режима такие резервуары являются равнопрочной конструкцией.

ВОПРОС 75. Горизонтальные цилиндрические резервуары. Особенности конструктивных форм. Нагрузки, действующие на конструкцию резервуара. Основы конструирования и расчета. Особенности шаровых и каплевидных резервуаров.

Конструктивные особенности. Горизонтальные цилиндрические резервуары рационально применять для хранения небольших объемов жидкостей при сравнитель­но высоких избыточных давлениях. Нефтепродукты хранят под давлением 40—70 кПа, а сжиженные газы — под давлением до 2000 кПа. В них возможен вакуум до 100 кПа. Преимущества горизонтальных цилиндрических резервуаров перед другими типами резервуаров заключаются в возможности почти полного устранения потерь легкоиспа-ряющихся жидкостей при хранении под высоким внутренним давлением, а также в их поточном изготовлении на специализированных заводах, доставке в готовом виде на строительную площадку и быстроте монтажа. Резервуары обычно изготавливаются це- Рис. 23.22. Горизонтальный цилиндрический резервуар: / — корпус; 2 — днище; 3 — кольца жесткости; 4 — опорные диафрагмы; 5 — опорные стойки; 6— лестница; 7—люк-лаз  ликом или при больших объемах в виде двух отправочных элементов с одним монтаж­ным стыком. Объем резервуаров может достигать 300 м³ при условии, что размеры их не превос­ходят железнодорожные габариты: диаметр резервуаров не должен превышать 3,25 м, а длина отправочного элемента — 15—18 м. Толщина стенки t может быть от 5 до 36 мм. По расходу стали горизонтальные резервуары уступают вертикальным. Горизонтальный резервуар состоит из цилиндрического корпуса и двух днищ (рис. 23.22). Корпус резервуара выполняется из нескольких обечаек (колец), свальцованных из одного-двух листов шириной 1,5 — 2,0 м и длиной 6 —8 м. Продольные и кольцевые соединения листов делают встык. При толщинах стенки до 12 мм корпус может быть изготовлен из рулонной заготовки с соединением листов в рулоне автоматической свар­кой по длинной стороне листа встык или внахлест, а по короткой — встык с выполне­нием продольного замыкающего шва внахлест со сплошными швами с обеих сторон. Для восприятия вакуума, а также для обеспечения жесткости корпуса резервуара при транспортировке и монтаже, если r/t>200, в каждой обечайке делают кольца же­сткости из неравнополочных уголков, свальцованных на обушок и приваренных пером к стенке. Днища горизонтальных цилиндрических резервуаров имеют разную конструктив­ную форму в зависимости от внутреннего давления и диаметра и показаны на рис. 23.23. Плоские мембранные днища весьма деформативны, поэтому их применяют для ре­зервуаров небольших диаметров (до 1,8 м) при избыточном давлении до 40 кПа. Поло­гие конические и сферические днища используют при диаметрах резервуара до 3,25 м и давлении до 70 кПа. В резервуарах объемом до 150 м³ и избыточном давлении до 150 кПа возможны цилиндрические вальцованные днища с диаметром, равным диаметру ре­зервуара. При высоких внутренних давлениях (до 2000 кПа) днища делают полусфери­ческими или эллипсоидальными, получаемыми горячей штамповкой листов. Их пре­имущество перед другими видами днищ состоит в том, что они создают плавный пере­ход к стенке и тем самым минимизируют краевой эффект в этой зоне. Наземные резервуары опираются на две седловые или стоечные опоры, а заглублен­ные и подземные устанавливают на сплошное спрофилированное основание. Опоры могут быть металлические или железобетонные. Угол охвата опор составляет от 90 до 120 °. Расстояние между двумя опорами принимают оптимальным и равным /₀ = 0,586/_р, где /_р — расчетная длина корпуса как условной балки, /_р = V/(nr²) (рис. 23.24). Они должны располагаться на расстоянии не меньше 300 мм от кольцевого шва. Стоечные опоры значительно дешевле седловых, В плоскости опор внутри резервуара устанавливаются опорные диафрагмы, каждая из которых состоит из кольца жесткости, усиленного треугольной стержневой систе­мой из уголков. Рис. 23.23. Типы днищ горизонтальных цилиндрических резервуаров: а — плоское; б — коническое; в — пологое сферическое; г — цилиндрическое; д — полусфери­ческое; е — эллипсоидальное Резервуар оборудуется наружной лестницей, люком-лазом и необходимой техноло­гической аппаратурой, позволяющей наполнять и опорожнять его, а также поддержи­вать и контролировать расчетное давление. Размеры резервуара заданного объема V устанавливаются исходя из минимального расхода металла. Оптимальный диаметр определяется по формуле Д,_пт=0,6^/К<3,25м. (23.13) Длина цилиндрической части корпуса определяется с учетом выбора типа днищ: ^-, (23.14) кг где к\ = 4,189 для полусферических днищ, k_t = 2,094 для эллипсоидальных днищ, &, = 0 для остальных типов днищ. Выбор длины исходных листов увязывается с принятым диаметром резервуара D, причем возможно небольшое изменение его для того, чтобы обечайки состояли из целого листа с добавлением '/₂. '/з ^или '/t длины листа. Выбор ширины листов согласуется с длиной цилиндрической части корпуса /, кото­рая в связи с этим может несколько измениться. Нужно отметить, что размеры листов берутся с учетом строжки кромок.

ВОПРОС 76. Газгольдеры. Классификация и назначение газгольдеров. Газгольдеры переменного и постоянного объема. Нагрузки, действующие на конструкции газгольдеров. Основы конструирования и расчета.

Газгольдеры

Газгольдеры – это сооружения в виде сосудов, предназначенных для хранения, выравнивания состава и перемешивания различных газов.

В зависимости от внутреннего давления газгольдеры подразделяются на:

1. газгольдеры низкого давления с избыточным давлением до 5 кН/м²;

2. газгольдеры высокого давления с избыточным давлением до 3000 кН/м² и более.

Существуют газгольдеры постоянного давления и газгольдеры постоянного объема.

В процессе наполнения или опорожнения в первых изменяется объем, а давление остается все время постоянным; объем вторых газгольдеров постоянный, но изменяется давление газа.

Газгольдеры низкого давления имеют переменный объем и делятся на две группы:

1. мокрые газгольдеры с вертикальными направляющими и винтовыми направляющими;

2. сухие газгольдеры с поршнем и гибкой секцией.

Наиболее распространены мокрые газгольдеры.