Экономика основных размеров вертикальных цилиндрических резервуаров

Резервуар заданного объема можно спроектировать в нескольких вариантах, изменяя его радиус или высоту. Но среди них один вариант должен быть оптимальным. В 1883 г. академик В.Г.Шухов предложил определять оптимальные размеры по минимальному расходу металла на их сооружение.

Экономичные размеры резервуаров зависят от следующих факторов:

1) капитальных затрат, включающих стоимости: расходуемого металла; сварки и монтажа корпуса, крыши, днища и монтажа оборудования; сооружения основания и фундамента.

2) эксплуатационных расходов, включающих количество теряемых фракций от испарения в резервуарах, стоимость расходуемой энергии в «горячих» резервуарах, стоимость отстоя 1 м³ нефтепродукта в резервуарах-отстойниках и другие расходы, связанные с технологическим назначением резервуара и физическими свойствами нефтепродуктов.

Общий объем металла Q, необходимого для строительства резервуара заданного объема V, складывается из:

1) объема металла днища и покрытия

где .

Значения и для «атмосферных» резервуаров не рассчитывают, а принимают исходя из технологии строительства и конструктивных соображений;

2) объема металла корпуса

где - объем работающего металла, равный объему тороида с треугольным поперечным сечением; - объем «неработающего» металла, соответствующий сумме объемов тороидов с треугольным сечением

(3.12)

Подставив значение R_on в формулу объема цилиндра, получим

(3.13)

Минимальный объем металла:

(3.14)

Последнее уравнение показывает, что для заданного резервуара с уменьшением высоты пояса h₀ объем «неработающего» металла уменьшается, но это обстоятельство не может быть использовано без учета возможного удорожания монтажных работ вследствие увеличения длины кольцевых сварочных швов.

Оптимальные значения R, H и Q_min для резервуаров с постоянной толщиной стенки:

(3.15)

(3.16)

(3.17)

(3.18)

Последнее отношение показывает, что экономически наивыгоднейшая высота резервуара, вычисленная по минимальным годовым приведенным расходам, всегда больше высоты, полученной из условия минимума расхода металла.

Анализ полученных решений позволяет сделать вывод, что резервуары, в которых хранятся легкоиспаряющиеся нефтепродукты, будут иметь различные оптимальные значения в зависимости от физических свойств нефтепродуктов и географического месторасположения резервуара.

Изложенный метод может быть успешно использован для определения наивыгоднейших параметров резервуаров различных конструкций и технологического назначения.

Опыт решения этих уравнений на ЭВМ показал полную возможность резкого сокращения времени при решении рассмотренных выше задач.

 

Основная литература: 1 осн. [-], 2 осн. [223-245], 3 осн. [45-57]

Дополнительная литература: 3 доп. [-], 7 доп. [-]

Контрольные вопросы:

1) Основные типы резервуаров, их назначение и принципиальное отличие.

2) Классификация стальных и железобетонных резервуаров.

3) Основные расчеты вертикальных стальных резервуаров.

4) 0сновные требования к надежной эксплуатации резервуаров.