2 Расчетная часть.

2.1 Расчет дыхательных клапанов.

Подбор дыхательных клапанов для резервуара РВС-20000.

Исходные данные :

Диаметр резервуара – 39,90 м;

Высота- 17,88 м.

Закачиваемый нефтепродукт- нефть ; давление насыщенных паров нефти p=30000 Па.

Производительность опорожнения и заполнения резервуара 2000 м³/ч.

Температура газового пространства T_г=298 К;

Температура нефти ,закачиваемого в резервуар, Т_н=303К

Газосодержание нефти Г=0,4 м³/м³.

Дыхательные клапаны являются неотъемлемым оборудованием вертикальных резервуаров, которое обеспечивает взрывобезопасную эксплуатацию РВС. В процессе хранения нефтепродуктов или проведения сливо-наливных операций происходит испарение и образование паров в газовом пространстве резервуара. Давление в резервуаре также может меняться в течение одних суток за счет изменения температуры окружающей среды. Некоторые эксплуатационные операции сопровождаются попаданием окружающего воздуха извне в резервуар. Все эти процессы ("дыхание" резервуара) приводят к увеличению давления в газовом пространстве, что может разрушить стенку РВС, выдавить крышу или привести к взрыву. Для того, чтобы регулировать давление в газовом пространстве или вакуум, устанавливаются дыхательные и предохранительные клапаны.

дыхательные клапаны выполняют следующие функции: поддержание герметичности в резервуаре, сокращение потерь нефтепродуктов при испарении, обеспечение взрывобезопасности резервуара, уменьшение загрязнения окружающей среды, предотвращение попадания пыли, песка и других частиц в резервуар, предотвращение смешения верхних слоев с насыщенными нижними слоями.

1)1.1 Максимальный расход нефтепродуктов при заполнений резервуара

q₃= 2000 м³/ч =0,611 м³/с,

1.2 Максимальный расход газа вследствие нагрева газового пространства от внешней среды

q_t1= 4,76×10^-6V_г

q_t1= 4,76×10^-6 ×5000=0,024 м³/с.

1.3Расход газа вследствие нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта

q_t2=

q_t2 м³/c.

где: α-коэффициэнт теплообмена ,равный 5,34 Вт/(м²К);

F-площадь зеркала нефтепродукта в резервуаре,

F =,

с-теплоемкость дизельного топлива , равная 2072,47 Дж/(кгK);

R-удельная газовая постоянная, равная 127,8 Дж/(кгК).

1.4 Объем выделяющихся из дизеля газов, определяемый по газовому фактору ,

Q_г = м³/с.

Максимальный расход газов, проходящих через клапан,

Q₃=0,556+0,0243+0,0198+0,222 = 0,821 м³/с.

2)Расход поступающего через клапан атмосферного воздуха будет

Q₃ =q_в + q_t

Q₃= 0,556+ 0,14 = 0,696м³/с;

q_в = 0,556 м³/c ;

q_t = 2,9×10^-5×5000=0,14 м³/c .

По значению Q₃ = 0,821 м³/c выбираем по каталогам один клапан КДС-3000/500 .

Вывод: Выбрал по каталогу один клапан КДС-3000/500 .

2.2 Механический расчет резервуара.

Исходные данные:

Q, кг/м³ = 740 кг/м³.

D_20 000м³= 39.9 м

Н_р=17.9 м

К_з = 0,83

1. Расчет стенки резервуара.

Предельное состояние выражается неравенством:

N_р ≤N_пр

где: N_р – расчетное усилие в оболочке резервуара

N_пр- предельное усилие в оболочке резервуара

(3)

(4)

где: σ - кольцевые напряжения;

p - давление, складывается из гидростатического давления и избыточного давления в газовом пространстве резервуара, с учетом коэффииента перегрузки:

P₁=1,1*9,8(17,9-0,3)+2,4*10^-3=189,7 Па=0,190 МПа;

P₂=0,171 МПа;

P₃=0,154 МПа;

P₄=0,135 МПа;

P₅=0,12 МПа;

P₆=0,096 МПа;

P₇=0,077 МПа;

P₈=0,057 Мпа;

P₉=0,038 Мпа;

P₁₀=0,018Мпа.

2. Определяем расчетное усилие в оболочке:

(7)

где : r-радиус резервуара обьемом 20000м³ =39,9=19,53м

N_p1=0,19*19,53=2,7*10⁶ Н/м;

N_p2=2,4*10⁶ Н/м;

N_p3=2,1*10⁶ Н/м.

N_p4=2*10⁶ Н/м;

N_p5=1,1*10⁶ Н/м;

N_p6=1,4*10⁶ Н/м;

N_p7=1,1*10⁶ Н/м;

N_p8=0,8*10⁶ Н/м.

N_p9=0,54*10⁶ Н/м.

N_p10=0,26*10⁶ Н/м.

3. Определяем предельное усилие в оболочке:

(8)

где: m - коэффициент условий работы (для стенки резервуара 0,8);

R - расчетное сопротивление материала стенки (предел текучести);

– фактическая толщина стенки ( из табл)

=13

=11 = 8

=10 = 8

N_пр1=0,8*330*0,012=3,2*10⁶ Н/м; N_пр6=0,8*330*0,0095=2,5*10⁶ Н/м;

N_пр2=0,8*330*0,0115=3 *10⁶ Н/м; N_пр7=0,8*330*0,009=2,38*10⁶ Н/м;

N_пр3=0,8*330*0,011=2,9*10⁶ Н/м; N_пр8=0,8*330*0,0085=2,2*10⁶ Н/м;

N_пр4=0,8*330*0,0105=2,77*10⁶ Н/м; N_пр9=0,8*330*0,0083=2,19*10⁶ Н/м;

N_пр5=0,8*330*0,010=2,64*10⁶Н/м; N_пр10=0,8*330*0,008=2,11*10⁶ Н/м;

5) Рассчитываем стенку резервуара:

(9)

м;

м;

м;

м;

м;

м;

2м;

м;

м;

6) Радиальные перемещения стенки резервуара от гидростатического давления:

(10)

где: Е- модуль упругости стали (Е=2,1·10⁵ МПа)

м; м;

м; м;

м; м;

м; м;

м; м;

Результаты расчета заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты расчета стенки резервуара по поясам.

№ пояса	Высота (Н-х), мм	Толщина стенки, мм			Расчетное кольцевое усилие Nр, Н/м		Предельно допустимое Nпр,Н/м		Радиальное перемещение Δr,мм
		Расчетная	Фактическая
1	0,3		0,012	2,7*106		3,2*106		18
2	1,8		0,0115	2,4*106		3*106		17,7
3	3,6		0,011	2,1*106		2,9*106		17,9
4	5,4		0,0105	2*106		2,77*106		18,4
5	7,2		0,01	1,7*106		2,64*106		17,9
6	9		0,0095	1,4*106		2,5*106		17,8
7	10,8		0,009	1,1*106		2,38*106		17,9
8	12,6		0,0085	0,8*106		2,2*106		17,6
9	14,4		0,0083	0,54*106		2,19*106		17,9
10	16,2		0,008	0,26*106		2,11*106		17,9

Вывод: Рассчитал толщину стенки резервуара 20000 по поясам.