ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВУАРЫ ПОВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

 

Резервуары повышенного давления применяются для хранения лег­коиспаряющихся нефтепродуктов, например бензина. Резервуары повышенного давления наиболее экономичны при длительном хранении нефтепродуктов (оборачиваемость не более 10¸12 раз в год). Для эффективной борьбы с потерями бензина в паровоздушной среде создается избыточное повышенное давление 10¸70 кПа. В связи с этим необходимо специаль­ное конструктивное оформление и прежде всего крыши резервуара, ко­торая выполняется торосферической или сфероцилиндрической. Наибо­лее часто применяется сфероцилиндрическая крыша (рис. 22.16).

Рис. 22.16. Вертикальный цилиндрический резервуар повышенного давления со сферической крышей

 

Особенностью такой крыши является то, что она состоит из цилин­дрических лепестков, образующих поверхность, близкую к поверхности вращения. Лепестки вальцуются только в меридиональном направлении. Между сфероцилиндрической поверхностью и стенкой имеется торовая вставка, также имеющая кривизну только в меридиональном направле­нии.

Радиус кривизны сферической крыши равен радиусу кривизны ци­линдрической стенки, а радиус кривизны торовой вставки принимается равным . Такое решение значительно проще и дешевле сферической крыши, требующей вальцовки листов в двух направлениях. Так как ниж­няя кромка крыши в плане образует многоугольник, то сопряжение стенки с крышей выполняется с помощью свальцованного швеллера, служащего одновременно и верхним кольцом жесткости.

Плоское днище и стенка рулонируются так же, как и для резервуа­ров низкого давления.

Еще одна особенность таких резервуаров связана с возможностью подъема стенки от избыточного давления в паровоздушной среде при незначительном количестве жидкости в резервуаре. Для устранения от­рыва краев днища от песчаного основания нижняя часть корпуса снаб­жена грунтовым противовесом в виде анкеров с железобетонной плитой снизу (см. рис. 22.16). Анкерные болты через специальные столики при­крепляются к стенке резервуара, а другим концом заделываются в желе­зобетонные плиты, размещаемые по периметру резервуара. На плиты укладывают с уплотнением грунт, который вместе с плитами служит противовесом, уравнивающим усилие, отрывающее резервуар от осно­вания.

Усилия в анкерных болтах определяют по формуле

(22.33)

где Q - вес кровли, стенки и части днища (примерно 0,5¸1 м шириной), препятству­ющих подъему резервуара, кН; =0,9 - коэффициент недогрузки; п - число болтов.

В зависимости от значения определяют сечение болта и размеры железобетонных плит и грунтовых противовесов.

Конструкция и расчет основных несущих элемен­тов в цилиндрическом ре­зервуаре повышенного дав­ления - стенки, сопряже­ния стенки с днищем, сфе­рической части крыши — не отличается от приведен­ных ранее. Исключение со­ставляет торовая часть кровли. От внутреннего из­быточного давления торо­вая часть в меридиональном направлении растягивается, а в кольцевом сжимается, вследствие чего при критических нагрузках возникает опас­ность потери устойчивости.

К резервуарам повышенного давления относятся также изотермиче­ские резервуары для хранения при постоянной отрицательной темпера­туре сжиженных газов, например жидкого аммиака (рис. 22.17).

Рис. 22.17.Изотермический резервуар объемом 20 000 м3 с двойной стенкой

а – фасад внутреннего резервуара; б – фасад наружного резервуара

 

Стен­ки и крыша двойные. Крыша внутреннего резервуара торосферическая, а наружного - сферическая. В промежутке между корпусами резервуа­ра находится теплоизоляция: плиты из стекловаты между днищами и крышами, изоляционные плиты на стенках, а остальное пространство между вертикальными стенками заполняется перлитом плотностью око­ло 200 кг/м³. Для изотермических резервуаров эффективно применение никельсодержащих или нержавеющих сталей, а также алюминиевых сплавов. Такие резервуары опираются на искусственное основание, на­пример свайное с ростверком наверху.

Расчет несущих конструкций изотермических резервуаров выполня­ют как для обычных конструкций, за исключением учета температурных деформаций.

2.4. Каплевидные резервуары

 

К резервуарам повышенного давления относят также каплевидные резервуары (их форма соответствует форме капли жидкости на несмачи­ваемой поверхности).

Оболочки каплевидных резервуаров имеют геометрическую форму эллиптических поясов с уменьшающимися до экватора радиусами кри­визны с таким расчетом, чтобы меридиональные и кольцевые усилия по всей поверхности от гидростатического нагружения и избыточного дав­ления были равны между собой:

(2.38)

т.е. в основу расчета каплевидного резервуара положено условие равнопрочности оболочки.

Основная расчетная нагрузка, действующая на оболочку,

(2.39)

где - высота расчетного столба жидкости; ; - расстояние по вертикали от вершины до рассматриваемой точки оболочки (рис.2.19).

Рис. 2.19. Расчетная схема каплевидной оболочки

 

При соблюдении условия (2.38) уравнение Лапласа (1.1) приобретает вид

(2.40)

Характер распределения усилий от избыточного давления и от гидро­статического давления жидкости приведены на рис. 2.20.

Рис. 2.20. Эпюры меридиональных и кольцевых усилий в каплевидной оболочке резервуара

а - с опорным кольцом от избыточного давления; б - то же, от гидростатической нагрузки; в - с экваториальной опорой от избыточного давления; г - то же, от гидростатической нагрузки

 

Различают каплевидные резервуары с опорным кольцом и с экватори­альными опорами (рис. 2.21).

Рис. 2.21. каплевидный резервуар вместимостью 2000 м3;

а – с опорным кольцом; б – с экваториальной опорой

В резервуарах с опорным кольцом возника­ют зоны значительной концентрации напряже­ний, осложняющие ра­боту оболочки. В резер­вуарах с экваториальны­ми опорами величины усилий изменяются мяг­че, как следствие эти ре­зервуары работают бо­лее четко и оказываются более экономичны.