Краткий курс лекций (учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей) Харьков 2003 (стр. 5 из 9)
Конструирование и основные положения расчёта крыши резервуаров низкого давления:
Крыши могут иметь различную конструктивную форму. В основном применяется коническая щитовая форма. Щиты конструируются из каркасов, изготовленных из прокатных или чугунных профилей, и обшивка из стальных листов ( t=2,5—3мм).
При V>10—20тысм — в виде ребристо-кольцевых куполов без центральной стойки, крыши собирают из щитов заводского изготовления, укрупнённых в монтажные блоки — опирающихся на опорное кольцо.
Конструкция резервуара с понтоном
Рис. 21
Разновидностью резервуара со стационарной крышей является резервуар с понтоном, который применяют для сокращения потерь на испарение нефти и нефтепродуктов.
Понтон состоит из понтонного кольца (из замкнутых коробов), обеспечивающего плавучесть всего понтона, и центральной части (из плоских стальных листов t=4мм).
Между стенкой резервуара и наружной стенкой понтона имеется зазор в 200—275мм. Для герметизации этого пространства устанавливают уплотняющие затворы жёсткого или мягкого типа. Понтонное кольцо в нижнем положении опирается на стойки.
Конструкция резервуара с плавающей крышей
 | Основан на принципе резервуара с понтоном, но при определённой его модернизации: - верхнее кольцо жёсткости стенки; - понтон с двухпоясной; центральной частью - для сбора и отвода атмосферных осадков с помощью насоса. |
| Рис. 22 | |
Горизонтальные цилиндрические резервуары
Предназначены для хранения нефтепродуктов при избыточном давлении до 0,2 и сжиженных газов до 1,8МПа.
Для нефтепродуктов V<100м, для сжиженных газов V<300м, диаметр 1,4—4м, tст.=3—36мм, длина L=2—30м.
Достоинства: простота конструктивной формы, поточное изготовление на заводах и перевозка в готовом виде. Удобства надземной и подземной установки.
Недостатки: необходимость установки специальных опор и сравнительная сложность замера продукта.
Рис. 23 - 1— центр для загрузки; 2 — лаз для осмотра; 3 — кольца жесткости; 4 — штуцер для вентиляции; 5 — опора диафрагмы; 6 — заземление; 7—лестница; 8 — штуцер для забора; 9 — щель в уголке; 10 — стойка.
Корпус таких резервуаров состоит из нескольких листовых обечаек L=1,5—2,0м. Соединены они встык, при r2/t>200 в каждой обечайке ставят рёбра жёсткости из уголков, а при r2/t>200 ребра жёсткости можно не ставить.Днища могут быть (в зависимости от давления):
— плоскими (а); — сферическими (г);
— коническими (б); — элипсовидными (д).
— цилиндрическими (в);
Рис. 24
Расчёт стенки корпуса на прочность — расчётной схемой является двухконсольная балка кольцевого сечения, если tl/r2>10, и как цилиндрическую оболочку, если tl/r2<10.
Кольцевые напряжения G2 имеют максимальное значение в нижней части корпуса, где давление на цилиндрическую оболочку складывается из гидравлического давления жидкости и избыточного давления в газовом пространстве.
G2= Pr2/t=(n2P4+n1γж2r2)×r2/t < R,
где n2=1,2; n1=1,1; γж=0,8.
Меридиальные напряжения:
G1=G1'+G1",
где G1' — напряжение от изгиба, как в простой балке;
G1'=M/W; Mконсоли= –qc2 /2; Mприл=q(l2о/8 – c2 /2).
Из условия равенства Mкон=Mпр находим оптимальное значение пролёта lо=0,586l, где l=V/(Пr2 );
Погонная нагрузка:
q=n(G/l + γжПr2 ), откуда G1'=M/W=[n1(G/l+ γжПr22)×(l2/8 – c2/2)] /Пr22t;
G1"— напряжение от избыточного гидростатического давления на днище,
G1"=[Пr22(n2Pиз+n1γжr2)]/(2Пr2t) = (n2Pиз+n1γжr2)*(r2/2t)
 |
Расчёт корпуса и днища на устойчивость — только при пустом баке или пониженной температуре.
Где γ = 0,8; η =0,9 (коэффициент увеличения надёжности взрывоопасных элементов); φшв =1,0.
Сферические и каплевидные резервуары
Рис. 25
Предназначены для хранения сжиженных газов под высоким избыточным давлением до 250кПа и объёмом 600—4000м.
Они более сложные и трудоёмкие в изготовлении. При толщине оболочки до t = 36мм, их вальцуют в холодном состоянии на шаровидных вальцах, при большей толщине — штампуют в горячем состоянии на прессах, затем сваривают автоматами с помощью специальных вращателей. Все швы проверяют повышенными методами контроля качества. Опираются на кольцевую опору или систему стоек.
1.2 Газгольдеры
Газгольдерами называют сосуды, предназначенные для хранения, смешивания и распределения газов. Их включают в газовую систему между источниками получения газа и его потребностями в качестве своеобразных аккумуляторов (рессиверов), регулирующих потребление газа.
Их применяют в промышленности металлургических, коксохимических и газовых заводов, в химической и нефтеобрабатывающей промышленности, в городском хозяйстве для хранения газа.
По характеру эксплуатации и конструкции газгольдеры делятся на две группы:
— газгольдеры переменного объёма (мокрые и сухие)
Ри < 4—5кПа (0,4—0,5атм);
— газгольдеры постоянного объёма
Ри=250—2000кПа (2,5—20атм)
и являются сосудами высокого давления.
Мокрые газдольеры
 | 1 — резервуар; 2 — колокол; 3 — направляющая штанга; 4 — верхние направляющие ролики; 5 — нижние направляющие ролики; 6 — звенья телескопа. |
Рис.26
Сухие газгольдеры применяют в случае, когда хранимые газы имеют высокую концентрацию (до 99,9%) и не допускают увлажнения.
Рис.27 - а — порожний газгольдер; б — частично заполненный; в — полный; 1— корпус; 2 — кровля; 3 — днище; 4 — кольцевой фартук из прорезиненной ткани; 5 — бетонные грузы; 6 — каркас шайбы; 7 — днище шайбы; 8 — стенки шайбы; 9 — тяжи шайбы; 10 — стояк газосброса; 11 — газоход.
Конструкция состоит из цилиндрической оболочки с плоским днищем, покоящимся на песчаной подушке, и сферической кровли из листов t=3мм.
Внутри специальная конструкция в виде шайбы, перемещающейся под давлением газа подобно поршню. Шайба имеет несущий каркас и наружную обшивку, из листовой стали.
Газгольдеры постоянного объёма Ри=70—2000кПа, что даёт возможность, при значительно меньшем объёме, хранить в них во много раз большее количество газа.
Сферические не габаритные — они более экономичны чем цилиндрические, но сложнее в изготовлении и монтаже.
Их конструктивное оформление и методика расчёта такие же, как и у сферических резервуаров для сжиженных газов, т.е. все газгольдеры — это резервуары для хранения и распределения газов.
2.3 Бункера и силосы
Бункерами и силосами называют ёмкости, предназначенные для хранения и перегрузки сыпучих материалов.
Бункера (а) — это хранилища, в которых высота стенки не превышает полуторного наименьшего поперечного размера (см. рис.28).
Силосы (б) — более высокие хранилища.
Силосы применяют, как правило, исключительно круглой формы в плане. Бункера отличаются большим разнообразием в конструктивном решении.
Они подразделяются на:
— пирамидально-призматические;
— лотково-призматические;
— цилиндро-конические;
— гибкие (параболические).
Бункера могут находиться как внутри здания, так и на открытом воздухе, могут быть как отдельно стоящими, так и спаренными (например, бункерная эстакада), могут быть закрытыми и открытыми.
Рис. 28 - 1 — верхняя часть (призматическая или цилиндрическая); 2 — воронка (пирамидальная или коническая);3— выпускное отверстие.
Загрузку бункеров производят механическим или пневматическим способом через отверстия, которые устраиваются в верхнем перекрытии (загрузочные отверстия).
Разгрузка бункеров происходит под действием веса материала при открывании выпускных отверстий или питателя (винтового или конвейерного).
Наименьший угол наклона стенки воронки к горизонту на 5—10 должен превышать угол естественного откоса сыпучего материала.
В зависимости от вида разгрузочного устройства и механических характеристик сыпучего материала, выпускные отверстия бункеров и силосов могут иметь круглую, квадратную, прямоугольную или вытянутую щелевую форму в плане.
Размер выпускаемого отверстия:
a=k(b+80)tg φ,
где: a — сторона квадрата или диаметр выпускаемого отверстия (в мм);
k~2,5 — опытный коэффициент;
b — максимальный размер кусков (в мм);
φ — угол естественного откоса сыпучего материала (в градусах).
Размеры выпускных отверстий изменяются от a=300мм (для сухого песка) до a=1500мм (для крупной руды, крапа, угля-плитняка и т.д.).