Вертикального стального резервуара (рвс)

При заданной вместимости V резервуар может быть выполнен в нескольких вариантах – различной высоты Н и соответствующего ей радиуса r. Из всех возможных вариантов необходимо найти такой, который был бы наиболее экономичным, т.е. ему соответствовало бы наилучшее сочетание капитальных и эксплутационных затрат. Затраты на резервуар зависят от ряда факторов: расход материала, стоимость строительных и монтажных работ, естественная убыль нефти и нефтепродуктов от испарения, занимаемая площадь, теплопотери при хранении подогреваемых нефти и нефтепродуктов и т.п. Например, повышенная площадь зеркала нефти и нефтепродуктов сопряжена с повышением объема испарения легкоиспаряющихся нефтей и нефтепродуктов и применением более мощных средств пожаротушения, а также с увеличением площади застройки. Наряду с этим при меньшей площади резервуара, а соответственно и большей его высоте усложняются монтажные работы.

Для определения технико -экономически обоснованных оптимальных размеров резервуаров с учетом всех перечисленных факторов необходимо минимизировать уравнение приведенных расходов при ограничениях на вместимость резервуара, прочность элементов его конструкции и так далее.

Определение оптимальных размеров резервуара с учетом всех факторов весьма сложно, но решения получены с помощью ЭВМ. Сравнительно просто эта задача решается, если учесть только основной фактор – затраты металла на резервуар. Впервые в такой постановке задачу решил академик В.Г. Шухов.

Методику определения оптимальных размеров, разработанную В.Г. Шуховым, применяют без существенных изменений до настоящего времени при проектировании резервуаров с постоянной толщиной стенки и переменной толщиной стенки до определенной вместимости.

1 Определяется оптимальный радиус резервуара

r_оп = ⁴Ö(V ²·r ·g) (p²·a·s_р ), м,

где V – номинальная вместимость резервуара, м³ ([22], стр. 326-334; [6], стр.290, приложение 3; [33], стр. 328, приложение 3; [64], стр. 138-149; [5], стр. 122, табл. 6.1; таблицы 27 – 43 и таблица 44 данного пособия);

r – плотность хранимой нефти или нефтепродукта, кг/ м³ ;

g –ускорение свободного падения, м/с², g = 9,81 м/с²;

p– число Архимеда; p = 3,14;

a = d_д + d_к, м,

где d_д – толщина днища, м ([22], стр. 326-334; [6], стр. 290, приложение 3, [64],стр.138-149);

d_к – толщина покрытия, м ([58], стр. 225; [59], стр. 190; [5], стр. 121-122).

s_р – расчетное напряжение, Па

s_р = m·k·R ^н , Па,

где m – коэффициент, учитывающий характер работы конструкции и понижающий значение расчетного напряжения ([5], стр. 139);

k – коэффициент однородности стали, характеризующий изменчивость ее свойств и зависящий от типа стали ([5], стр. 139);

R ^н –нормативное сопротивление, Па. Принимают равным наименьшему значению предела текучести s_т.

R ^н = s_т, Па,

где s_т – предел текучести стали, Па ([1], стр. 82 табл. 26; [2], стр. 103 табл. 33; [59], стр. 152, табл. 12.1; [58], стр. 198, табл. 11.1 [21], стр. 80 табл. 7; стр. 87-88, табл. 11; стр. 89, табл. 12; таблицы 15,16,17,18,48 данного пособия).

Таблица 48 – Нормативные и расчетные сопротивления листовой стали по маркам для изготовления типовых стальных вертикальных цилиндрических

резервуаров ([1], стр. 82 табл. 26)

	Толщина	Нормативное сопротивление, МПа	Расчетное сопротивление, МПа
Марка стали	проката, мм	Предел текучести sт	Временное сопротивление sв	По пределу текучести R свт	По временному сопротивлению R свв
16Г2АФ	4 – 32
09Г2С	4 – 9
09Г2С	10 – 20
ВСт3сп	4 – 10
ВСт3сп	11 – 20
ВСт3пс	4 – 10
ВСт3пс	11 – 20
ВСт3пс	4 – 20
ВСт3кп	11 – 20

2 Определяется оптимальная высота резервуара

Н _оп = Ö(a·s _р)/(r· g), м.

Это уравнение позволяет сделать два важных вывода:

- высота резервуара с переменной толщиной стенки не зависит от вместимости резервуара;

- высота резервуара с переменной толщиной стенки определяется только конструктивными (нерасчетными) элементами резервуара (толщиной днища и покрытия), качеством материала (его прочностью) и свойствами продукта (его плотностью).

3 Определяется минимальный объем металла, необходимый для сооружения резервуара

V _cт^min = V ·(2·Öa·r· g s_р + h ·r· g /s_р), м³,

где h – высота пояса, м ([58], стр. 225; [5], стр. 190; [1], стр. 77)

4 Действительные размеры резервуара принимаются с учетом ширины листов, использова- ния полной их длины и других конструктивных соображений: r = (D =); Н =

(см. Основные данные по стальным резервуарам, Технико - экономические показатели резервуаров: [22], стр. 326-334; [6], стр.290, приложение 3; [33], стр. 328, приложение 3; [64], стр. 138-149; [5], стр. 122, табл. 6.1; [11], стр.152-153,табл.30,31,32; [10], стр.71, табл.3.1,3.2; [1],стр.53,54, табл.19,20; таблицы 27 – 43 и таблица 44 данного пособия).