Металеві резервуари підвищеного тиску

Такі резервуари мають різноманітну конструк­тивну форму, особливістю якої є застосування оболонок як для стінок корпуса, так і для днищ і покрівлі.

Рис. 1.11. Вертикальні циліндричні резервуари підвищеного тиску: а – зі сферично-циліндричною покрівлею і плоским днищем; б – з пологим сферичним днищем і покрівлею

 

Вертикальні циліндричні резервуари підви­щеного тиску проектуються зі сферичними або сферично-циліндричними покрівлями і плоскими або випуклими днищами (рис. 1.11, а, б). Резервуа­ри з плоским днищем при великому внутрішньо­му тиску можуть, трохи піднявшись, погнути дни­ще. Нижній пояс корпуса таких резервуарів за­кріплюється за допомогою анкерів через 2,0...2,5 м у кільцевому фундаменті. Міцність і стійкість нижнього поясу резервуара забезпечує кільце жорсткості з кутника, розміщеного з внутрішньо­го боку навпроти консолей для анкерів. Сферич­но-циліндрична покрівля резервуарів виконана із циліндричних пелюстків з плавним переходом на корпус. Таке рішення простіше, ніж сферична по­крівля. Корпус і покрівля резервуара мають різні контури і тому їх з’єднують завдяки горизонталь­ному листу або вальцьованому швелеру.

Резервуари з випуклим днищем мають подібну конструкцію покрівлі та днища. Для рівномірного опирання на криволінійне днище резервуар вста­новлюють на високу піщану подушку.

Горизонтальні циліндричні резервуари проекту­ють місткістю до 150 м³ зі збитковим тиском 40...70 кН/м² при зберіганні зріджених газів (рис. 1.10, е). Діаметр таких резервуарів прийма­ють до 3,25 м, а довжину до 18,5 м, що дає змогу їх транспортувати. Наземні резервуари встанов­люють на опори, відстань між якими становить 0,5...0,7 довжини резервуара. По осі опор всере­дині резервуара проектується діафрагма з гну­того кутника з приварюванням до нього трикут­ника жорсткості. Днища резервуарів малої міст­кості та тиску іноді роблять плоскими. При більших тисках застосовують циліндричні або сферичні днища.

Розраховують циліндричну частину та просто­рове днище за безмоментною теорією, аналогічно до розрахунку вертикальних резервуарів. Дотичні напруження в циліндричній частині становлять

. (1.40)

Найбільше напруження в нижній точці резер­вуара, для якої дорівнює масі стовпа рідини над цією точкою. Легко пересвідчитись, що при і мінімальній товщині стінки 4 мм напруження будуть незначними.

Оскільки горизонтальні резервуари випробо­вують на внутрішній тиск, що значно перевищує величину (наприклад, залізничні цистерни ви­пробовують на тиск 0,6 МПа), то розрахунок виконують на цей тиск і товщину стінки визначають за формулою

. (1.41)

Нормальне напруження, яке діє вздовж твір­ної циліндра, можна знайти, якщо прирівняти опір поперечного перерізу циліндра розтягу до повного внутрішнього тиску, тобто:

, (1.42)

звідки

. (1.43)

Окрім цього, для резервуара, опертого на дві опори, треба визначити напруження від згину, які мають такий самий напрямок, як :

. (1.44)

Згинальний момент обчислюють за розрахун­ковою схемою балки на двох опорах з консолями від навантаження власної маси резервуара і маси рідини в ньому.

Наближене значення моменту опору резервуа­ра можна визначити згідно з рівнянням

. (1.45)

На величину розраховують кільцеві зварні шви резервуара. При стикових швах задоволь­няється рівняння

, (1.46)

де – розрахунковий опір стикового зварного шва, який дорівнює ; – коефіцієнт міц­ності стику. Якщо зварні шви виконуються вна­кладку, то їх розраховують на зусилля, яке діє на одиницю довжини, тобто .

Кулясті резервуари застосовують для збе­рігання зріджених газів та низькокиплячих наф­топродуктів при внутрішньому збитковому тиску (0,02...0,06 кН/см² (рис. 1.10, д). Кулясті резервуари встановлюють на 8–12 колон або спеціальне опорне кільце. Пояс, на який опирається резер­вуар, підсилюється поздовжніми і поперечними ребрами жорсткості з внутрішнього боку. Кулясті резервуари належать до місткостей високого тиску і розраховуються з урахуванням вимог Держміськтехнагляду.

Краплеподібні резервуари мають форму краплі рідини на змоченій поверхні під дією сил поверхневого натягу (рис. 1.10, в). Їх застосовують при місткості 2000...6000 м³, збитковому тиску 3...5 Н/см² і вакуумі до 300 мм вод. ст.

Багатоторові резервуари (рис. 1.10, г) до­цільно застосовувати при місткості понад 6000 м³, проте значна трудомісткість виготовлення пере­шкоджає їх широкому впровадженню.