固体料仓的选型

固体料仓

一、固体料仓简介

料仓的种类繁多，其结构和制造工艺也相差甚远。其中金属板制料仓具有占地面积小，具有先进的装卸工艺，机械化程度高，能够保证储存物料的质量等优点，成为工业料仓中的一个不可缺少的设备。石油、化工、化纤、粮食、建筑等行业中广泛采用金属板制料仓。考虑到储存的是松散的固体物料，在流动过程中会产生积料等不利影响，所以通常将仓壳筒设计为受力均匀、流动性较好的长圆筒形，也就是所谓的筒仓，料仓的顶部为拱顶型或锥顶形，料仓底部为锥体形。

焊制料仓是目前行业中的主要形式，料仓结构包括仓壳顶、仓壳锥体、仓壳圆筒、支座、接管和法兰、梯子平台等部位。

二、料仓容积

料仓的容积包括底部的锥体容积与筒仓容积之和。其容积由所成物料的体积来确定。

固体物料的体积的确定可根据出料流量与要储存的天数来确定。

三、料仓壳体的确定

1.仓壳顶结构

料仓仓壳顶结构一般有两种形式---自支撑式锥顶和自支撑式拱顶，自支撑式拱顶又分为封头顶和球冠顶两种。

当料仓直径较小时从制造的简便考虑优先采用自支撑式锥顶或者椭圆形封头作为仓顶，根据需要有时也可以采用蝶形封头。

2.仓壳锥体

2.1仓壳锥体形式

仓壳锥体一般采用大端无折边锥形封头和大端带折边锥形封头两种形式

大端无折边的仓壳锥体结构较少采用，一般用于小直径、重量轻的料仓。大端带折边的仓壳锥体结构用得较多。

2.2仓壳锥体半顶角θ的选取

仓壳锥体半顶角θ的选取需要根据物料的特性来确定，保证物料的顺利流动，过小不经济，过大容易造成排料不畅、积料或架桥。

2.2.1松散物料流动形式

松散物料的种类很广，物料间的堆积特性、流动性差异很大。一般而言，研究者认为物料在料仓中的流动形态分为两大类;漏斗流形态（又称为中心流型）即图1-2中的a、b、c和柱塞形态（又称为整体流动型）即图1-2中的d

物料的流型应根据实际需要选取

2.2.2松散物料安息角φ

当松散物料放置在平面时，上部散落的物料会在重力的作用下向下运动，同时就会受到周围其他物料对它运动的约束，当物料重力在其运动方向产生的分力与周围物料对其的作用相等时，达到最终的平衡，物料堆积成母线与水平面成角度φ的圆锥体，对于每一种物料，φ角据有特定的数值，成为安息角（又称休止角）

料仓的下料不畅，关键是倾斜角小于物料安息角所致。整体流仓必须保证料

仓各个部位的倾斜角大于物料的安息角

2.2.3仓壳锥顶角

仓壳锥顶角是料仓设计中的一个重要参数，首先

料仓容积的计算必须涉及到仓壳锥顶角，其次仓壳锥

体的强度计算同样需要仓壳锥顶角，另外仓壳锥顶角

还是料仓结构设计合理性的一个关键参数。工程上经

常采用仓壳锥体半顶角θ描述。

因为松散的固体物料在自然地状态下有堆积形态，所以料仓形状结构设计的基本原则就是：适应于松散物料的流动性质，获得物料整体流动。固体物料沿仓壳壁向下流动的过程中，与仓壳壁之间产生摩擦力，当摩擦力在垂直方向的分力小于物料本身的重力时，物料就可以顺利流动。

在直筒体段，物料对仓壳壁的侧压力所产生的摩擦力远远小于物料的重力，所以物料的流动不成问题。故截面的选择是，避免几何上的不连续结构，避免长宽比例过大造成的物料堆积不均匀，影响物料的流动性，所以圆形截面是经常采用的截面形式。

在锥段上，要能使流经料仓的物料能获得整体流动，不出现死角，就要合理的选择锥顶角θ，仓壳锥顶角越小，锥体的倾斜度越大，越有利于物料的流动，但过小不利于料仓容积的计算，而且锥段会过长。

根据工业常见物料的特性，我们经常采用的仓壳锥顶角有45°、60°和90°，对应的仓壳锥体半顶角θ分别为：22.5°、30°和45°

形成整体流的必要条件是料仓锥体半顶角θ要小于θmax

石灰有效摩擦角为φ=35°物料与仓壁间的摩擦系数为μ=0.3（μ=tanδ）

3.筒仓高径比的确定

经仓壳圆筒的受力分析增加仓壳圆筒直径可以有效的降低仓壳圆筒水平应力，从而达到减小壁厚的目的，但是，随着仓壳圆筒直径的增大，仓壳锥体高度、仓壳锥体质量以及部物料都会增加，不利于仓壳圆筒与仓壳锥体连接处的计算、增加局部设计的难度。对于公称容积小于1000m³的料仓，料仓的强度计算、结构设计比较容易，高径比值的选取围比较大。

料仓高径比关系着基建费用的。由于仓物料压力的增量并不与深度的增量成正比，深度增加压力增加不大因此选取较大高径比是经济的通常的直筒段的高度为其直径的2~3倍。

直筒段高度H与其直径D及锥顶半角θ关系式为

设高径比λ=H/D 容积为V则D³=24tanθ/（6λtanθ+1）

4.料仓壁厚的确定

根据设备的受力进行强度计算得出厚度，并经行强度校核。

厚度的选取不可超过容器的最小厚度。

5.料仓支座的选取

根据实际需要按JB/T4712-2007《容器支座》选取合理的容器支座。

6.料仓卸料口

7.机械拱和粘性拱

8.料仓卸料能力

石灰料仓

石灰数据：与仓壁之间摩擦系数0.3，摩擦角35°，堆积比重1.2x10Kg/m

1.锥顶半角取30°

2.高径比取2~3之间

3.仓顶采用椭圆封头

4.卸料口直径不能小于180mm

5.厚度根据强度计算确定，但不能小于最小厚度3mm

波特环保工