球罐计算书

xx工程200m3氮气球罐设计计算书

xx 工程200m 3氮气球罐设计计算书D1 设计条件设计压力： p= 1.68 M Pa 设计温度： t= －19~80 ℃水压试验压力： P T = 1.25p = 1.25x1.68 M Pa =2.1 MPa 球壳内直径：D i = 7100 mm ( 200 m 3 ) 储存物料：氮气充装系数： K ＝ 1 地震设防烈度：7 度10ｍ高度处的基本风压值：ｑ０＝ 350 Ｎ/ｍ２支柱数目：ｎ＝6支柱选用 φ 219 ｘ8 无缝钢管拉杆选用 φ 32 圆钢球罐建造场地：III 类场地土D2 球壳计算D2.1 计算压力设计压力: p= 1.68 Mpa球壳各带的物料液柱高度: (储存介质为气体,不计算物料液柱高度) 物料密度: ρ0 =1.251kg/m 3 (标准状态下) 重力加速度:=9.81m/s 2球壳各带的计算压力:(储存介质为气体, 各带的计算压力相等)D2.2 球壳各带的厚度计算: (储存介质为气体, 各带的计算厚度相等) 球壳内直径: D i = 7100 mm设计温度下球壳材料16MnR 的许用应力:[]σt=163 Mpa焊缝系数: ϕ = 1厚度附加量: c =c 1 +c 2 = 0 + 1 = 1 mm[]mm c p D p ctid 34.19134.18168.111634710068.1411=+=+-⨯⨯⨯=+-=φσδ取球壳名义厚度δ n = 22 mm. 有效厚度δe = δn -C = 22 - 1 = 21mm 。

设计温度下球壳的最大允许工作压力 p w =4δe[σ]t Ф/(Di+δe)=4*21*163*1/(7100+21)=1.92MPa设计温度下球壳的计算应力 σt = p c (Di+δe)/4δe = 1.68*(7100+21)/(4*21)=142.4<[σ]t Ф=163(MPa)D3 球罐质量计算球壳平均直径: D c p = 7122 mm 球壳材料密度: ρ 1 = 7850 kg / m 3物料密度: ρ 0 = 1.251 kg / m 3 气体密度: ρρ2000=⨯T T P P =3/9.231.01.068.119273273251.1m kg =+⨯- 充装系数: K = 1水的密度: ρ 3 = 1000 kg / m 3 球壳外直径: D 0 = 7144 mm 基本雪压值: q = 250 N / m 2; 球面的积雪系数: C s = 0.4 球壳质量:m 1 =π D 2c p δη ρ1 ×10-9 = π×71222 ×22×7850×10 -9 =27520 kg . 物料质量: m 2 =kg K D i 5.44781019.237100610693923=⨯⨯⨯⨯=⨯--πρπ液压试验时液体的质量: m 3 =⨯⨯=⨯-393371006106πρπi D 1000×10 - 9 = 187402 kg积雪质量: m 4 =ππ4104981026gD qC s ⨯=⨯⨯-.71442× 250 ×0.4 ×10 -6 = 408.6 kg保温层质量 m 5 = 0支柱和拉杆的质量:m 6 = ~2020 kg 附件质量:m 7 = ~3000 kg (包括盘梯、人孔、接管、安全阀等) 操作状态下的球罐质量:m 0 =m 1 + m 2 + m 4 + m 5 + m 6 + m 7 = 27520 + 4478.5 + 408.6+ 0 +2020 + 3000 = 37427.1 kg液压试验状态下的球罐质量:m T =m 1 + m 3 + m 6 + m 7 = 27520 + 187402 + 2020 +3000 = 219942 kg 球罐最小质量:m min = m 1 + m 6 + m 7 = 27520 + 2020 + 3000 = 32540 kgD4 地震载荷计算 D4.1 自震周期支柱底板底面至球壳中心的距离: H 0 = 5030 mm 支柱数目: n= 6支柱材料10号钢的常温弹性模量: E s = 192×103 Mpa 支柱外直径: d 0 = 219 mm 支柱内直径: d i = 203 mm 支柱横截面的惯性矩: I=()ππ6464044d d i-=( 219 4－203 4 )= 2.955×10 7 mm 4支柱底板底面至上支耳销子中心的距离: 3530=l mm 拉杆影响系数:ξ=21375.050303530235030353012312020=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-H l H l 球罐的基本自振周期:7333330010955.210192*********.050302.33491310⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--πξπInE H m T s=0.2967 s . D4.2 地震力综合影响系数: C Z = 0.45地震影响系数的最大值: αmax = 0.23 (查表15) 对应于自振周期T 的地震影响系数: αα==max .023球罐的水平地震力:F C e Z = α m 0 g = 0.45 × 0.23 × 37427.1× 9.81 =38001 ND5 风载荷计算风载体形系数: K 1 =0.4系数ζ1 : ζ1 = 1.0747 (按表17选取)风振系数: K 2 =1+0.35ζ1 = 1+0.35×1.0747 = 1.376 10m 高度处的基本风压值: q 0 = 350 N/m 2支柱底板底面至球壳中心的距离: H 0 = 5.03 m 风压高度变化系数: f 1 =0.8012 (按表18选取) 球罐附件增大系数: f 2 =1.1 球罐的水平风力: F w =6262102120101.18012.0350376.14.071444104--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ππf f q K K D= 6805 ND 6 弯矩计算(F e +0.25F w )与F w 的较大值 F max :F e +0.25F w = 38001 +0.25×6805= 39702 NF w = 6805 N F max =39702N力臂: L =H 0 - l = 5030 - 3530 =1500 mm 由水平地震力和水平风力引起的最大弯矩:M max =F max L = 39702 × 1500 = 5.96×10 7 N ·mmD7 支柱计算D7.1单个支柱的垂直载荷 D7.1.1 重力载荷操作状态下的重力载荷 G 0 =681.91.374270⨯=n g m = 61193N液压试验状态下的重力载荷 G T =681.9219942⨯=ng m T = 359605 ND7.1.2 支柱的最大垂直载荷支柱中心圆半径: R=R i = 3550 mm最大弯矩对支柱产生的垂直载荷的最大值(按表19计算) : α=Mmax/R=5.96x107/3550=16789 b=lFmax/R=3530x39702/3550=39478 (Fi)max=0.333 3a= 5596 N拉杆作用在支柱上的垂直载荷的最大值 (Pi-j)max=0.333 3b= 13158 N据表19. (Fi+Pi-j)max=0.333 3a+0.333 3b=18754 ND7.2 组合载荷操作状态下支柱的最大垂直载荷:W 0 =G 0 +(F i +P i - j )max =61193 +18754= 79947 N 液压试验状态下支柱的最大垂直载荷: W T =G T +0.3(F i +P i - j )max397026805187543.0359605max ⨯⨯+=F F w = 360569ND7.3 单个支柱弯矩 D7.3.1 偏心弯矩操作状态下赤道线的液柱高度: h 0e = 0 mm;液压试验状态下赤道线的液柱高度: h Te = 3550 mm; 操作状态下物料在赤道线的液柱静压力:p 0 e =h 0 e ρ2 g ×10-9 = 0 × ×9.81×10-9 = 0 MPa; 液压试验状态下液体在赤道线的液柱静压力:p Te =h Te ρ3 g ×10-9 = 3550×1000×9.81×10-9 = 0.0348 MPa; 球壳的有效厚度: δ e =δ n - C = 22 - 1= 21 mm; 操作状态下物料在球壳赤道线的薄膜应力: ()()()()4.142214217100068.1400=⨯+⨯+=++=ee i e e D p p δδσ MPa ;液压试验状态下液体在球壳赤道线的薄膜应力: ()()()()1812142171000348.01.24=⨯+⨯+=++=ee i Te T Te D P p δδσ MPa ;球壳内半径: R i = 3550 mm 球壳材料的泊松比: μ = 0.3球壳材料16MnR 的弹性模量: E = 206×103 MPa ; 操作状态下支柱的偏心弯矩 : ()()3.01102067994735504.142130001-⨯⨯⨯⨯=-=μσEW R M i e= 1.37×105 N . mm液压试验状态下支柱的偏心弯矩 : ()()3.01102063605693550181131-⨯⨯⨯⨯=-=μσEW R M Ti Te T = 7.87×105 N .mmD 7.3.2 附加弯矩操作状态下支柱的附加弯矩 :()()3.0110206503035504.14210955.210192616327320002-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=μσEH R I E M i e s = 2.31×106 N .mm液压试验状态下支柱的附加弯矩 :()()3.01102065030355018110955.2101926163273202-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=μσEH R I E M i Te s T = 2.94×106 N .mmD7.3.3 总弯矩操作状态下支柱的总弯矩:M 0=M 01 +M 02 = 1.37×105 +2.31×106 =2.447×106 N.mm . 液压试验状态下支柱的总弯矩:M T =M T 1 +M T 2 = 7.87×105 +2.94×106 =3.727×106 N.mm .D 7.4 支柱稳定性校核单个支柱的横截面积 : ()()222220530320321944mm d d A i =-=-=ππ单个支柱的截面系数 : ()()354444010699.22193220321932mm d d d Z i ⨯=⨯-=-=ππ计算长度系数 : K 3 = 1 ; 支柱的惯性半径 : mm A I r i 65.74530310955.27=⨯==支柱长细比 : 38.6765.745030103=⨯==i r H K λ 支柱材料10 , σs =205 MPa支柱换算长细比70.01019220538.673=⨯==-πσπλλS s E >0.215对于轧制钢管 α1 =0.41, α2 =0.986, α3 =0.152弯矩作用平面内的轴心受压柱稳定系数()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++=222322322421λλλααλλααλφp =()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+⨯+-+⨯+⨯222227.047.07.0152.0986.07.07.0152.0986.07.021=0.862等效弯矩系数：βm =1截面塑性发展系数：γ=1.15欧拉临界力：W EX =л2E S A/λ2=л2x192x103x5303/67.382 =2.2134x106 N支柱材料的许用应力 : []σσc sMPa ===1520515137..操作状态下支柱的稳定性校核 :MPaW W z M A W EX m p6.25102134.2799478.0110699.215.110447.21862.05303799478.0165600=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+γβφ< [σ] c ;液压试验状态下支柱的稳定性校核 :MPaW W z M A W EX T Tm pT69.92102134.23605698.0110699.215.110727.31862.0530********.01656=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+γβφ< [σ] c ;稳定性校核通过。

5000球罐水雾设计计算书

5000M 3球罐水雾喷淋装置设计计算书一、设计参数1. 球罐直径球Φ=21.2 m2. 供水强度 W=9L/min ·m 23. 立管采用上下半球各两路供水4. 环管分为13层5. 管内流速不大于3 m/s二、根据球罐直径，计算球罐表面积 s=πΦ2=3.14×21.22=1411.2m 2 三、根据供水强度计算总的需水量Q =S ·W =1411.2×9=12701.2L/min四、计算立管直径依据流速不超过3m/s,立管采用上下半球各两路供水，故Q 立=4Q 立管的直径D=2π⨯V 立Q =26000014.345.22.12701⨯⨯⨯=0.164 m 取DN200 (其中V 为流速，取V=2.5 m/s<3 m/s)五、确定环管到罐壁的距离，计算每层环管直径和高度。

确定环管中心到罐壁的距离为800mm,环管中心到罐体中心的距离为221200+800=11400 mm 第一层和第十三层环管直径定为4000m ，其余11层均分剩余的圆弧Ø1=arcsin1140024000=10.1 º Ø =（180º-2 Ø1）÷12= (180º- 2×10.1º)÷12=13.3º 第一层和第十三层到球罐赤道的高度是： H 1=12/4000θtg =1.102000tg =11228mm 第二层和第十二层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ2=2×11400×cos5Ø=2×11400×cos5×13.3=9091mm H 2=11400×sin5Ø=11400×sin5×13.3=10454 mm 第三层和第十一层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ3=2×11400×cos4Ø=2×11400×cos4×13.3=13658mm H 3=11400×sin4Ø=11400×sin4×13.3=9128 mm 第四层和第十层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ4=2×11400×cos3Ø=2×11400×cos3×13.3=17491mm H 4=11400×sin3Ø=11400×sin3×13.3=7313mm第五层和第九层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ5=2×11400×cos2Ø=2×11400×cos2×13.3=20387mm H 5=11400×sin2Ø=11400×sin2×13.3=5104mm 第六层和第八层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ6=2×11400×cos Ø=2×11400×cos13.3=22188mm H 6=11400×sin Ø=11400×sin ×13.3=2623mm 第七层的环管的直径和到球罐赤道的高度是： Φ7=22800mm H 7=0mm六、确定每层环管的喷头流量和每层喷头的数量依据总的流量为12701.2L/min 和喷雾直径水平相交的原则，决定取流量为30L/min,喷射角为120o 的喷头，喷头的数量为302.12701=424个将喷头分配到每层环管上第一层 12+4=16个第二层 20个第三层 28个第四层 32个第五层 44个第六层 48个第七层 52 个第八层 48个第九层 44个第十层 32个第十一层 28个第十二层 20个第十三层 12+4=16个总计 428个七、确定每层环管的管径依据流速不大于3m/s, 取V=2.5m/s ，上下半球各两路供水，计算每层环管的管径。

软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999DATA SHEET OF PROCESSEQUIPMENT DESIGN工程名：湖北三宁化工股份有限公司PROJECT设备位号：ITEM设备名称：1000m3液氨球罐EQUIPMENT图号： Q06-502-00DWG NO。

设计单位：江西江联能源环保股份有限公司DESIGNER钢制球形储罐计算单位江西江联能源环保股份有限公司计算条件简图拉杆与支柱连接形式相邻球壳形式混和式近震还是远震近震地震设防烈度7场地土类别2球壳分带数3支柱数目n8一根支柱上地脚螺栓个数 n d2压力试验类型液压地面粗糙度类别B充装系数 k 0.90公称容积1000.0m3球罐中心至支柱底板底面的距离 H08150.0mm拉杆与支柱交点至基础的距离 l6080.3mma点(支柱与球壳连接最低点)至2021.3mm球罐中心水平面的距离 L a支柱类型轧制钢管支柱外直径 d o426.0mm支柱厚度 10.0mm拉杆直径 48.0mm支柱底板直径785.1 mm耳板和支柱单边焊缝长 L1380.0mm拉杆和翼板单边焊缝长 L2 200.0mm支柱和球壳焊缝焊脚尺寸 S10.0mm耳板和支柱焊缝焊脚尺寸 S110.0mm拉杆和翼板焊缝焊脚尺寸 S210.0mm球壳钢板负偏差C1 0.0mm球壳腐蚀裕量 C2 2.0mm拉杆腐蚀裕量 C T 2.0 mm地脚螺栓腐蚀裕量 C B 3.0mm支柱底板腐蚀裕量 C b 3.0mm保温层厚度无保温mm保温层密度无保温 kg/m3设计压力 p 2.26MPa 试验压力 p T 2.83MPa 设计温度 50.0︒基本风压值 q0400.0 N/m2基本雪压值 q350.0 N/m2物料密度ρ2586.0kg/m3附件质量 m78000.0 kg焊接接头系数φ 1.00支柱底板与基础的摩擦系数 f S0.3球壳内径D i 12300.0mm螺栓连接圆形平盖计算单位江西江联能源环保股份有限公司设计条件简图计算压力p c 2.350MPa设计温度t50.0︒ C设备壳体内径D i 500.0 mm螺栓连接平盖型式N o13计算直径D c549.0mm径向截面上各开孔直径之和D156.0mm材料名称16Mn许用应力 [σ]t150.0MPa中心圆直径D b615.0mm螺公称直径d B24.0mm栓数量n24个材料名称35CrMoA垫外径D外565.0mm 内径D内525.0mm m 2.50y69.0MPa片压紧面形状1a,1b材料类型软垫片厚度设计系数K (取大值) 预紧时A m=4176.0A b =8117.5W = 0.5( A m + A b )[σ]b = 1401450.5==378.1CCGDpWLK0.21操作时W=718424.8=+=378.13.0CCGDpWLK0.41开孔削弱系数ν= 0.72 计算厚度δp = D c []φσtpKc⋅= 51.91 mm 计算结果名义厚度54.0mm 校核合格DN500 凸缘补强计算Calculations for DN500 Flange Reinforcement材质：16Mn锻件，JB 4726-2000，Ⅲ级合格，正火状态。

球罐安全阀排放量计算

508.94 2856.20
液化石油气卧式安全阀排放量计算
1、无保温隔热层 F（设计系数）卧罐直径D 卧罐长度L(m) Ar卧式容器受热面积=Π D*（L+0.3*D)(m2) q卸放压力下液化气体的汽化潜热kJ/kg Ws卸放量=2.55*10 5*F*Ar0.82/q(kg/h)
设置喷淋>10L/m2.min
地上无喷淋 1 4 16.00 216.14 284 73740.70
0.6 4 16.00 216.14 284 44244.42
2、有隔热保温层 λ （绝热材料的导热系数kJ/m2.h.℃） δ （保温层厚度m） t(卸放压力下的饱和温度） q卸放压力下液化气体的汽化潜热kJ/kg 卧罐直径D 卧罐长度L(m) Ar卧式容器受热面积=Π D*（L+0.3*D)(m2) Ws卸放量=2.61(650-t) λ *Ar0.82/(δ *q)(kg/h) 0.25 0.08 50 284 4 16.00 216.14 1415.17
0.6 18.27 524.32 284 91504.53
/q(kg/h)
2、有隔热保温层 λ （绝热材料的导热系数kJ/m2.h.℃） δ （保温层厚度m） t(卸放压力下的饱和温度） q卸放压力下液化气体的汽化潜热kJ/kg 球罐直径D 0.2器受热面积=Π D2/2(m2) Ws卸放量=2.61(650-t) λ *Ar0.82/(δ *q)(kg/h)
液化石油气球罐安全阀排放量计算
1、无保温隔热层 F（设计系数）球罐直径D Ar容器受热面积=Π D2/2(m2)球罐 q卸放压力下液化气体的汽化潜热kJ/kg Ws卸放量=2.55*10 *F*Ar
5 0.82
设置喷淋>10L/m2.min

第二章球罐结构设计

第二章球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P 几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数：上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L =1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B =N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B =N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1B=L =1B=2B = 0D =弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B =90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B=2×=弧长0D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)= 弧长2B =180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B =1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L =180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L =90R πarcsin(R L 21)=1B =2B =2L = 1L =弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B =90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D =90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L =90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=1B=2B =2L= 1L =弧长1B =1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D =90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L =2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L =90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=1B=2B = 3L =1L=弧长D =90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa.[]14143-表P 取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ，故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm.[]1363-表P 液柱高度H ： H=K 1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 = 计算压力：Pc = + = 球壳所需壁厚： δ1=CP D P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P = + 2 =圆整可取δ=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。

大型储罐计算书

⼤型储罐计算书4000m3储罐计算书⼀、计算个圈壁板厚度1、计算罐壁板厚度，确定罐底板、罐顶板厚度：⽤GB50341-2003中公式（6.3.1-1）计算罐壁厚度σρd d ][0.3)-(H 9.4t D =式中：d t —储存介质条件下管壁板的计算厚度，mm D —油罐内径（m ）（21m ）H —计算液位⾼度（m ），从所计算的那圈管壁板底端到罐壁包边⾓钢顶部的⾼度，或到溢流⼝下沿（有溢流⼝时）的⾼度（12.7m ）ρ—储液相对密度（1.0）d ][σ—设计温度下钢板的许⽤应⼒，查表4.2.2（157MPa ） ?—焊接接头系数（0.9）第1圈： mm 7.89.0163.010.3)-(12.7219.4t d ==n δ=8.7+2.3=11mm 取12mm 第2圈： mm 38.79.0163.011.88)-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=7.38+2.3=9.68mm 取12mm 第3圈： mm 06.69.0163.011.88)2-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=6.06+2.3=8.36mm 取10mm 第4圈： mm 74.49.0163.011.88)3-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=4.74+2.3=7.04mm 取8mm根据表6.4.4，罐壁最⼩厚度得最⼩厚度为6+2=8mm ，故第5、6、7圈取8mm 。

⼆、罐底、罐顶厚度、表边⾓钢选择（按GB50341规定）罐底板厚度：查表5.1.1，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为6mm ，加上腐蚀余量2mm ，中幅板厚度为8mm查表5.1.2，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为11mm ，加上腐蚀余量2mm ，取边缘板厚度为14mm 罐顶板厚度：查7.1.3，罐顶板不包括腐蚀余量的公称厚度不⼩于4.5mm ，加上1mm 的腐蚀余量后取6mm包边⾓钢：按GB50341表6.2.2-1，选∠75×10 罐顶加强筋：-60×8 三、罐顶板数据计算：①分⽚板中⼼⾓（半⾓）55.2425200302/21000arcsin 302/arcsini 1?=-=-=）（）（SR D α②顶板开孔（φ2200）中⼼⾓（半⾓）5.2252001100arcsin r arcsin2?===SR α顶板开孔直径参照《球罐和⼤型储罐》中表5-1来选取注：中⼼顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度⼀般取50mm ，考虑到分⽚板最⼩弧长不⼩于180mm ，故取φ2200mm③分⽚板展开半径mm 1151144.25tg 25200tg 11=??==αSR R mm 1100.52tg 25200tg 22=??==αSR R ④分⽚板展开弧长：⌒AD = mm 96985.255.24360252002360221=-=-?）（）（πααπSR ⑤分⽚板⼤⼩头弧长：⼤头：⌒ABmm 1535446021000n302i =?+-?=?+?-=）（）（ππD ⼩头：⌒CDmm 1974411002n r 2=?+??=?+=ππ⑥中⼼顶板展开弧长⌒Lmm 22995023605.22520022502360222=?+=?+??=）（）（παπSR四、拱顶⾼度计算内侧拱顶⾼：mm 227830)-(21000/2252002520030)-/2(D h 222i 2n =--=--=SR SR外侧拱顶⾼：mm 228462278h w =+=五、盘梯计算计算参数：g H —罐壁⾼度，mm （12700） i R —罐内半径，mm （10500）W SR —拱顶半径，mm （25206）α—内侧板升⾓（45°）n R —内侧板半径，mm （n R =10500+12+150=10662mm ） B —盘梯宽度（内外板中⼼距）取656mm ，板宽150mm ，板厚6mm1、平台⾼度WW SR SR --+=2i 2w 1L)-(R h h425mm 252061000)-(1050025206228422=--+=mm 3125142512700=+=H式中：1h —平台⽀撑⾓钢上表⾯⾄包边⾓钢上表⾯的距离，mmL —平台端部⾄罐内表⾯的距离，⼀般取800-1000mm ，取L=1000mm2、内侧板展开长度mm 184202100)-(1312523n =?=-=）（H H L式中：3H —盘梯下端⾄罐底上表⾯的距离，mm ，≮50mm ，取100mm3、外侧板展开长度mm 189951066265611184207071.0117071.022n n w =++??=++=?R B L L ）（）（ 4、三⾓架个数个）（717001225)-(13125x n 3==-=L H式中：x —第⼀个三⾓架到罐底上表⾯的距离，mm 取1225mm 3L —相邻三⾓架的垂直距离，mm ⼀般1500-2000mm5、三⾓架在罐壁上的⽔平位置a n =n01n 2b h R R）（- 式中：1b —内侧板及外侧板的宽度，mm ，⼀般取150mm —n h 第n 个三⾓架平台表⾯的距离，n ×1700mm0R —底圈壁板外半径，mm （10500+12=10512mm ） n R —内侧板半径mm （10662）a 1=mm 1467106621051221507001=-）（ a 2=mm 31431066210512215070012=-?）（ a 3=mm 48191066210512215070013=-?）（ a 4=mm 64951066210512215070014=-?）（ a 5=mm 81711066210512215070015=-?）（ a 6=mm 98471066210512215070016=-?）（ a 7=mm 115231066210512215070017=-?）（ 6、盘梯包⾓=-=-=96.691801066210013119180n 3b ππαR H H ≈70° 六、带肋球壳稳定性验算21mn 2s m t t t 0001.0][）（）（?=R E P （C.2.1-1）式中： ][P —带肋求壳的许⽤外载荷，KPaE —设计温度下钢材的弹性模量，MPa 查表4.1.6得192×103 MPaS R —球壳的曲率半径，mm S R =SR=25200mm n t —罐顶板有效厚度，mm n t =6-C=6-1-0.6=4.4mm m t —带肋球壳的折算厚度，mm332m3n 31m m 4t t 2t t ++= （C.2.1-2）式中：]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t 21n 13n 2nn 121s 11131m-+++?=）（L （C.2.1-3）]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t22n 23n 2nn 222s 22232m-+++?=）（L （C.2.1-4） SL 1n 111t b h 1n += （C.2.1-5） SL 2n 222t b h 1n += （C.2.1-6）式中：31m t —纬向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm1h —纬向肋宽度，mm （⾼度60）1b —纬向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2） 1s L —纬向肋在径向的间距，mm （1228） 1n —纬向肋与顶板在径向的⾯积折算系数058.112284.42.5061t b h 1n 1n 111=??+=+=S L 1e —纬向肋与顶板在径向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm（按CD130A6-86《钢制低压湿式⽓柜设计规定》算出下⾯公式）78.1)602.54.41214(2)4.460(602.5)(2)(e 1111111=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n32m t —径向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm 2h —径向肋宽度，mm （⾼度60）2b —径向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2）2s L —径向肋在纬向的间距，mm 下⾯求2s L ：a) 先求第1圈纬向肋的展开半径3R 先求第圈纬向肋处的⾓度（半⾓3α）∵600360/252002=πα∴364.1=?α° ?=?-?=?-=186.23364.155.2413ααα再求第1圈纬向肋处展开半径3Rmm 10793186.23tg 25200tg R 33=??==αSRb) 求第1圈纬向肋的每块分⽚板肋板的弧长2s Lmm 14152]186.23cos 10790244360sin[L 2s ==）（ 2n —径向肋与顶板在径向的⾯积折算系数05.114154.4602.51t b h 1n 2n 222=??+=+=S L 2e —径向肋与顶板在纬向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm537.1)602.54.41415(2)4.460(602.5)(2)(e 2222222=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n带肋球壳按下图布置把上⾯各参数代⼊C.2.1-3中求31m t4082]78.14.4058.1124.444.424.40636012152.506[12t232231m=??-++?+=）（把上⾯各参数代⼊C.2.1-4中求32m t3492]4537.14.405.1124.444.424.40636014152.506[12t232232m=??-++?+=）（c) 把31m t ，31m t 代⼊C.2.1-2中，求m tmm 46.12492434.424082t 33m =+?+=d) 把m t 代⼊C.2.1-1中求[P]78.246.124.42.2546.12101920001.0][2123==）（）（P KPae) 验算：设计外载荷（外压）L P 按7.1.2条规定取1.7KPaL P <[P] 即1.7<2.78 ∴本带肋球壳是稳定的（L P 是外载荷，按7.1.2条规定，取1.7MPa ）七、加强圈计算1、设计外压，按6.5.3-3q 25.2P k o +=W （6.5.3-3）式中：o P —罐壁筒体的设计外压（KPa ） ?W k —风载荷标准值（KPa ）见式6.4.7q —罐顶呼吸阀负压设定压⼒的1.2倍（KPa ），取1.2（按SYJ1016 5.2.2条规定）风载荷标准值：按式6.4.7o z s z k w µµβ=?W （6.4.7）式中：?z β——⾼Z 处见风振系数，油罐取1s µ—风载体系形数，取驻点值，o w —基本风压（取0.4KPa ）z µ—风压⾼度变化系数z µ风压⾼度变化系数，查表6.4.9.1，建罐地区属于B 类（指⽥野、乡村，丛林及房屋计较稀疏的乡镇和城市郊区，本储罐⾼度为12.7m ，介于10和15中间，要⽤内插法求x=z µ=1.08（15m —1.14 10—1.0 12.7—x ）风载荷标准值：432.04.008.111k ==?W KPa 把k w =0.432KPa 代⼊6.5.3-3中a 2.22.1432.025.2P o KP =+?=2、计算罐壁筒体许⽤临界压⼒ 2.5min cr )Dt (48.16][P E H D = （6.5.2-1）∑=ei H H E 5.2imin iei t t h ）（=H 式中：][P cr —核算区间罐壁筒体的需⽤临界压⼒，KPa E H —核算区间罐壁筒体的当量⾼度，mmin t —核算区间最薄板的有效厚度，mm(8-2.3=5.7) i t —第i 圈罐壁板的有效厚度，mmi h —第i 圈罐壁板的实际⾼度，mm （1880） ei H —第i 圈壁板的当量⾼度E H 表∑==95.8ei H H E m把E H 代⼊（6.5.2-1）中48.1)215.7(95.82148.16][P 2.5cr =??=KPa ∵o P =2.3>1.48MPa ∴需要加强圈具体⽤⼏个加强圈依据6.5.4的规定∵22.3][P 2.3 cr ≥＞∴应设1个加强圈，其位置在1/2E 处根据6.5.5规定，在最薄板上，不需要换算，到包边⾓钢的实际距离就是4.5m （距包边⾓钢上表⾯4.5m ）根据表6.5.6选取加强圈规格，本设计选∠125×80×8⼋、抗震计算（CD130A 2-84） 1、⽔平地震载荷W a Q max 0Z C =式中：0Q —⽔平地震载荷 kgfZ C —综合影响系数 0.4max a —地震影响系数，按附表A 选0.45W —产⽣地震荷载的储液等效重量（波动液体）’w F W f =式中：f F —动液系数，由R H W /的⽐值，按附表A 2选取，如遇中间值则⽤插值法求。

卧式容器及球罐体积标定计算

图1　4参数计算程序框图同样进行函数U 对V 线性回归分析可求得P h 和C h 值,所不同的是:U =ln αh(λh /D eh )Pr0.3 V =ln Re h3　数据处理软件用计算机按上述方法进行数据处理,用C 语言编制的程序框图见图1。

4　结语①测试数据的获取方法和传热准则方程式的具体形式与数据处理方法是相互关联的,在具体的测试中,要将测试方法与数据处理作为一个完整的系统来考虑。

②在求取P h 、C h 、P c 和C c 时,需要一定数目的测试点才能够得到准确的结果。

在实际性能测试中,笔者尽可能在最大雷诺数范围内选取尽可能多的点,每点最少采集上升、下降各3组数据,以保证传热准则方程式较高的准确度。

比较近100台换热器传热性能测试数据处理结果,回归出的准则方程式计算值与测试值之间的拟合误差σK 均不大于2%。

参考文献:[1]　兰州石油机械研究所1换热器(上)[M ]1北京:中国石化出版社,19861[2]　杨崇麟1板式换热器工程设计手册[M ]1北京:机械工业出版社,19981[3]　肖明耀1误差理论与应用[M ]1北京:计量出版社,19851(张编) 收稿日期:2004211229作者简介:林明富(19692),男(汉族),浙江杭州人,工程师,现从事压力容器的设计、制造和新产品开发工作。

文章编号:100027466(2005)0320034203卧式容器及球罐体积标定计算林明富(杭州利源实业有限公司,浙江杭州　310019)摘要:介绍了利用VB6编程软件,快速准确地计算出具有任意椭圆形封头的卧式容器及球罐不同标高液位所对应体积的方法,该方法不受容器规格限制。

关键词:容器;球罐;体积;标定中图分类号:TP 391113;TQ 0511302 文献标识码:AV olume marked calculation for horizontal vessel and spherical vesselL IN Ming 2f u(Hangzhou Liyuan Co 1L td 1,Hangzhou 310019,China )Abstract :Using VB6programming software ,the different marked volume of corresponding absolute altitude forthe horizontal vessel which have arbitrary ellipse head and spherical vessel can be calculated more rapidly and accu 2　第34卷　第3期石　油　化　工　设　备 Vol 134　No 13 2005年5月 PETRO 2CH EMICAL EQU IPM EN T May 2005　rately ,and the method was not restricted by vessel specifications 1K ey w ords :vessel ;spherical vessel ;volume ;marked 在化工、医药、石油等行业的生产过程中,使用着大量球形储罐和如图1所示的卧式容器,用以储存各种液体物料。

球罐及贮槽计算书

3 3
根据日历小时平衡量计算
3座转炉吹氧重叠由于制氧连续生产，而炼钢作业时间只有 7200h，有可能集中安排抢产等集中生产繁忙期
Vc1 Vc2 nc Vc Va Ve P1 P2 V
Og*(TL-Tc) Vda-Vc1 Vc2*nc Vs*Ob Vda+Va+Vc
8121 3856 2.5 9641 否 0 21618.00 2.60 1.70
3
根据日历小时平衡量计算
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正常操作时波动吸收总量考虑1个冶炼周期内充罐差额单个非溅渣期内充罐量充罐差额充罐差额持续周期总的充罐差额考虑保安量 1炉钢水冶炼完成用量所需球罐有效储量球罐充气压力球罐排气压力所需球罐水容积氮气球罐规格、数量（3）氩气球罐转炉出钢量炼钢氩气单耗转炉底吹用氩单耗平均冶炼时间转炉底吹用氩时间转炉底吹用氩强度氩气平衡供氮量正常操作时波动吸收量（单座）炉数正常操作时波动吸收总量考虑保安量 1炉溅渣完成用量所需球罐有效储量球罐充气压力球罐排气压力所需球罐水容积氩气球罐规格、数量
100 2 0.8 38 12 16.67 5.26 136.84 4 547.37 否
t钢水/炉 m3/t钢水 m /t钢水 min min m /min炉 m /min炉 m /炉座 m
3 3 3 3 3
单座炼钢转炉
Va Ve P1 P2 V
0 547.37 2.90 1.90
m3 m MPa MPa m
青钢球罐容积计算书
序号名称一球罐容积计算 100t炼钢转炉5座（1）氧气球罐年产钢水量转炉出钢量氧气单耗平均冶炼时间平均吹氧时间吹氧强度氧气平衡供氧量同时吹氧炉数正常操作时波动吸收总量考虑1个冶炼周期内充罐差额单个非吹氧期内充罐量充罐差额充罐差额持续周期总的充罐差额考虑保安量 1炉钢水冶炼完成用量所需球罐有效储量球罐充气压力球罐排气压力所需球罐水容积氧气球罐规格、数量（2）氮气球罐年产钢水量转炉出钢量氮气单耗平均冶炼时间溅渣护炉用氮时间溅渣护炉用氮强度氮气平衡供氧量同时溅渣炉数 S Vs Nb TL Tc Nc Ng n Vs*Nb/Tc S*Nb/8760/60 322.2 100 16 38 3 533.33 94.17 2

xx工程200m3氮气球罐设计计算书

xx 工程200m 3氮气球罐设计计算书D1 设计条件设计压力： p= 1.68 M Pa 设计温度： t= －19~80 ℃水压试验压力： P T = 1.25p = 1.25x1.68 M Pa =2.1 MPa 球壳内直径：D i = 7100 mm ( 200 m 3 ) 储存物料：氮气充装系数： K ＝ 1 地震设防烈度：7 度10ｍ高度处的基本风压值：ｑ０＝ 350 Ｎ/ｍ２支柱数目：ｎ＝6支柱选用 φ 219 ｘ8 无缝钢管拉杆选用 φ 32 圆钢球罐建造场地：III 类场地土D2 球壳计算D2.1 计算压力设计压力: p= 1.68 Mpa球壳各带的物料液柱高度: (储存介质为气体,不计算物料液柱高度) 物料密度: ρ0 =1.251kg/m 3 (标准状态下) 重力加速度:=9.81m/s 2球壳各带的计算压力:(储存介质为气体, 各带的计算压力相等)D2.2 球壳各带的厚度计算: (储存介质为气体, 各带的计算厚度相等) 球壳内直径: D i = 7100 mm设计温度下球壳材料16MnR 的许用应力:[]σt=163 Mpa焊缝系数: ϕ = 1厚度附加量: c =c 1 +c 2 = 0 + 1 = 1 mm[]mm c p D p ctid 34.19134.18168.111634710068.1411=+=+-⨯⨯⨯=+-=φσδ取球壳名义厚度δ n = 22 mm. 有效厚度δe = δn -C = 22 - 1 = 21mm 。

设计温度下球壳的最大允许工作压力 p w =4δe[σ]t Ф/(Di+δe)=4*21*163*1/(7100+21)=1.92MPa设计温度下球壳的计算应力 σt = p c (Di+δe)/4δe = 1.68*(7100+21)/(4*21)=142.4<[σ]t Ф=163(MPa)D3 球罐质量计算球壳平均直径: D c p = 7122 mm 球壳材料密度: ρ 1 = 7850 kg / m 3物料密度: ρ 0 = 1.251 kg / m 3 气体密度: ρρ2000=⨯T T P P =3/9.231.01.068.119273273251.1m kg =+⨯- 充装系数: K = 1水的密度: ρ 3 = 1000 kg / m 3 球壳外直径: D 0 = 7144 mm 基本雪压值: q = 250 N / m 2; 球面的积雪系数: C s = 0.4 球壳质量:m 1 =π D 2c p δη ρ1 ×10-9 = π×71222 ×22×7850×10 -9 =27520 kg . 物料质量: m 2 =kg K D i 5.44781019.237100610693923=⨯⨯⨯⨯=⨯--πρπ液压试验时液体的质量: m 3 =⨯⨯=⨯-393371006106πρπi D 1000×10 - 9 = 187402 kg积雪质量: m 4 =ππ4104981026gD qC s ⨯=⨯⨯-.71442× 250 ×0.4 ×10 -6 = 408.6 kg保温层质量 m 5 = 0支柱和拉杆的质量:m 6 = ~2020 kg 附件质量:m 7 = ~3000 kg (包括盘梯、人孔、接管、安全阀等) 操作状态下的球罐质量:m 0 =m 1 + m 2 + m 4 + m 5 + m 6 + m 7 = 27520 + 4478.5 + 408.6+ 0 +2020 + 3000 = 37427.1 kg液压试验状态下的球罐质量:m T =m 1 + m 3 + m 6 + m 7 = 27520 + 187402 + 2020 +3000 = 219942 kg 球罐最小质量:m min = m 1 + m 6 + m 7 = 27520 + 2020 + 3000 = 32540 kgD4 地震载荷计算 D4.1 自震周期支柱底板底面至球壳中心的距离: H 0 = 5030 mm 支柱数目: n= 6支柱材料10号钢的常温弹性模量: E s = 192×103 Mpa 支柱外直径: d 0 = 219 mm 支柱内直径: d i = 203 mm 支柱横截面的惯性矩: I=()ππ6464044d d i-=( 219 4－203 4 )= 2.955×10 7 mm 4支柱底板底面至上支耳销子中心的距离: 3530=l mm 拉杆影响系数:ξ=21375.050303530235030353012312020=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-H l H l 球罐的基本自振周期:7333330010955.210192*********.050302.33491310⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--πξπInE H m T s=0.2967 s . D4.2 地震力综合影响系数: C Z = 0.45地震影响系数的最大值: αmax = 0.23 (查表15) 对应于自振周期T 的地震影响系数: αα==max .023球罐的水平地震力:F C e Z = α m 0 g = 0.45 × 0.23 × 37427.1× 9.81 =38001 ND5 风载荷计算风载体形系数: K 1 =0.4系数ζ1 : ζ1 = 1.0747 (按表17选取)风振系数: K 2 =1+0.35ζ1 = 1+0.35×1.0747 = 1.376 10m 高度处的基本风压值: q 0 = 350 N/m 2支柱底板底面至球壳中心的距离: H 0 = 5.03 m 风压高度变化系数: f 1 =0.8012 (按表18选取) 球罐附件增大系数: f 2 =1.1 球罐的水平风力: F w =6262102120101.18012.0350376.14.071444104--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ππf f q K K D= 6805 ND 6 弯矩计算(F e +0.25F w )与F w 的较大值 F max :F e +0.25F w = 38001 +0.25×6805= 39702 NF w = 6805 N F max =39702N力臂: L =H 0 - l = 5030 - 3530 =1500 mm 由水平地震力和水平风力引起的最大弯矩:M max =F max L = 39702 × 1500 = 5.96×10 7 N ·mmD7 支柱计算D7.1单个支柱的垂直载荷 D7.1.1 重力载荷操作状态下的重力载荷 G 0 =681.91.374270⨯=n g m = 61193N液压试验状态下的重力载荷 G T =681.9219942⨯=ng m T = 359605 ND7.1.2 支柱的最大垂直载荷支柱中心圆半径: R=R i = 3550 mm最大弯矩对支柱产生的垂直载荷的最大值(按表19计算) : α=Mmax/R=5.96x107/3550=16789 b=lFmax/R=3530x39702/3550=39478 (Fi)max=0.333 3a= 5596 N拉杆作用在支柱上的垂直载荷的最大值 (Pi-j)max=0.333 3b= 13158 N据表19. (Fi+Pi-j)max=0.333 3a+0.333 3b=18754 ND7.2 组合载荷操作状态下支柱的最大垂直载荷:W 0 =G 0 +(F i +P i - j )max =61193 +18754= 79947 N 液压试验状态下支柱的最大垂直载荷: W T =G T +0.3(F i +P i - j )max397026805187543.0359605max ⨯⨯+=F F w = 360569ND7.3 单个支柱弯矩 D7.3.1 偏心弯矩操作状态下赤道线的液柱高度: h 0e = 0 mm;液压试验状态下赤道线的液柱高度: h Te = 3550 mm; 操作状态下物料在赤道线的液柱静压力:p 0 e =h 0 e ρ2 g ×10-9 = 0 × ×9.81×10-9 = 0 MPa; 液压试验状态下液体在赤道线的液柱静压力:p Te =h Te ρ3 g ×10-9 = 3550×1000×9.81×10-9 = 0.0348 MPa; 球壳的有效厚度: δ e =δ n - C = 22 - 1= 21 mm; 操作状态下物料在球壳赤道线的薄膜应力: ()()()()4.142214217100068.1400=⨯+⨯+=++=ee i e e D p p δδσ MPa ;液压试验状态下液体在球壳赤道线的薄膜应力: ()()()()1812142171000348.01.24=⨯+⨯+=++=ee i Te T Te D P p δδσ MPa ;球壳内半径: R i = 3550 mm 球壳材料的泊松比: μ = 0.3球壳材料16MnR 的弹性模量: E = 206×103 MPa ; 操作状态下支柱的偏心弯矩 : ()()3.01102067994735504.142130001-⨯⨯⨯⨯=-=μσEW R M i e= 1.37×105 N . mm液压试验状态下支柱的偏心弯矩 : ()()3.01102063605693550181131-⨯⨯⨯⨯=-=μσEW R M Ti Te T = 7.87×105 N .mmD 7.3.2 附加弯矩操作状态下支柱的附加弯矩 :()()3.0110206503035504.14210955.210192616327320002-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=μσEH R I E M i e s = 2.31×106 N .mm液压试验状态下支柱的附加弯矩 :()()3.01102065030355018110955.2101926163273202-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=μσEH R I E M i Te s T = 2.94×106 N .mmD7.3.3 总弯矩操作状态下支柱的总弯矩:M 0=M 01 +M 02 = 1.37×105 +2.31×106 =2.447×106 N.mm . 液压试验状态下支柱的总弯矩:M T =M T 1 +M T 2 = 7.87×105 +2.94×106 =3.727×106 N.mm .D 7.4 支柱稳定性校核单个支柱的横截面积 : ()()222220530320321944mm d d A i =-=-=ππ单个支柱的截面系数 : ()()354444010699.22193220321932mm d d d Z i ⨯=⨯-=-=ππ计算长度系数 : K 3 = 1 ; 支柱的惯性半径 : mm A I r i 65.74530310955.27=⨯==支柱长细比 : 38.6765.745030103=⨯==i r H K λ 支柱材料10 , σs =205 MPa支柱换算长细比70.01019220538.673=⨯==-πσπλλS s E >0.215对于轧制钢管 α1 =0.41, α2 =0.986, α3 =0.152弯矩作用平面内的轴心受压柱稳定系数()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++=222322322421λλλααλλααλφp =()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-+⨯+-+⨯+⨯222227.047.07.0152.0986.07.07.0152.0986.07.021=0.862等效弯矩系数：βm =1截面塑性发展系数：γ=1.15欧拉临界力：W EX =л2E S A/λ2=л2x192x103x5303/67.382 =2.2134x106 N支柱材料的许用应力 : []σσc sMPa ===1520515137..操作状态下支柱的稳定性校核 :MPaW W z M A W EX m p6.25102134.2799478.0110699.215.110447.21862.05303799478.0165600=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+γβφ< [σ] c ;液压试验状态下支柱的稳定性校核 :MPaW W z M A W EX T Tm pT69.92102134.23605698.0110699.215.110727.31862.0530********.01656=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+γβφ< [σ] c ;稳定性校核通过。

球罐计算书

摘要：介绍了液化烃的性质及发生火灾的特点，对液化烃储罐火灾的危险性及水喷雾冷却、灭火机理进行了分析，列举了液化烃球罐水喷雾系统的设计计算实例，提出了设计中应注意的问题。

关键词：液化烃球罐火灾水喷雾灭火系统报警消防冷却1、概述液化轻烃的主要成分是：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烃类组成，在气态时比重比空气重，（是空气的1.5~2.0倍）。

液化烃储罐发生火灾的根源是液化烃泄漏。

液化烃一旦泄漏，迅速汽化且难以控制。

汽化时，从周围环境吸收大量的热量，使空气中的水份冷却成为细小雾滴，形成液化烃的蒸气云。

液化烃的蒸气云从泄漏点沿地面向下风向或低洼处漂移、积聚。

液化轻烃爆炸极限低（2%~10%体积比），如大量泄漏遇明火可造成大面积的火灾或可燃蒸气云爆炸事故。

液化轻烃的燃烧热值高，爆炸迅速、威力大，破坏性强，其火焰温度达200℃以上，极易引起邻罐的爆炸。

液化轻烃的体积膨胀系数比水大，过量超装十分危险。

液化轻烃生产出来，为了便于储存和运输，通常进行加压和冷却使其汽化，储存在密闭的压力储罐内，由于球罐耐压大且受力均匀，储存量大，因而石化企业普遍采用球罐和卧式罐做为储存液化气的压力容器。

液化轻烃球罐发生火灾时，若球罐内尚有剩余可燃气体时就将火扑灭，剩余的可燃气体泄漏出来与空气混合到一定的浓度，遇明火就会发生爆炸，产生更大的危害。

因此，控制液化气球罐火灾的根本措施是切断气源和紧急排空。

在完成放空之前应维持其稳定燃烧，同时对着火罐及相邻罐进行喷水冷却保护，使球罐不会因受热发生破坏。

因为液化烃会吸收热量而大量蒸发，导致罐内温度、压力升高。

罐壁的热量不能及时的传出，温度迅速升高，强度急剧下降。

如果不及时供给冷却水，一般在火灾持续10min 左右将出现热塑裂口，储罐破裂。

因此对储罐壁进行及时有效的冷却，是防止球罐发生破裂而引起灾难性火灾事故的重要措施。

笔者在春晓气田群建设开发项目陆上终端的轻烃球罐区采用水喷雾冷却系统，对液化烃球罐实施了固定式消防冷却水系统。

球罐设计_精品文档

球罐设计第一章确定设计参数、选择材料一、确定设计参数（一）设计温度储罐放在室外，罐的外表面用150mm的保温层保温。

在吉林地区，夏季可能达到的最高气温为40℃。

最低气温（月平均）为-20℃。

（二）设计压力罐内储存的是被压缩且被冷却水冷凝的液氨。

氨蒸汽被压缩到0。

9，1、4MPa，被冷却水冷凝。

液氨40℃时的饱和蒸汽压由[1]查得为：P汽=1、55MPa(绝对压力)。

为保证安全,在罐顶装有安全阀,故球罐设计压力为安全阀的启动压力，即：P=(1、05-1、1)P汽=(1、05-1、1)1、45=1、523，1、595MPa取设计压力P=1、6MPa(三)焊缝系数球罐采用坡口,双面对接焊,并进行100%的无损探伤,由[2]知=1、0(四)水压试验压力由[4]知水压试验压力为:PT=1、25Pt球壳材料为16MnDR，初选板厚为36mm,由[3]表3查得=157MPa,PT=1、25P157、157=1、251、61=2、06MPat=157MPa则试验时水温不得低于5℃。

（五）球罐的基本参数球罐盛装量为170吨／台。

液氨-20℃的密度为0。

664吨／M3，40℃时0。

58吨／M3。

球罐所需容积（按40℃计）为：V=1700。

58=293、1M31700。

5已给盛装系数为0。

5，即不得装满，故实际所需容积为：V==340M3，其小于400M3，余容较大，足够用，相差17。

6%，符合标准要求。

按公称容积4003设计，由[2]附录一P41查得球罐基本参数如表一1-1公称容积内径㎜几何容积m支座型式支柱根数分带数3表，1-1球罐基本参数400各上极带9200408赤道正切式85带球心角45°／345°／1645°／1645°／1645°／3上温带赤道带下温带各带下极带分块数1二．材料的选择按操作条件要求及各种材料的性能特点，分别选择如下。

（一）球壳钢板操作最低气温为-20℃。

球罐计算公式

球形容器充液高度准确计算假设球形容器的几何体积为V，内直径为D，内半径为r，在充装系数为k的情况下液相空间高度为H，气相空间的高度为h，见图1，则可得：图1 计算模型πh2(r-h/3)=V(1-k),即πh2r-πh3/3=V(1-k) (1)H+h=D (2)式(1)为一元三次方程。

由于引入充装系数k后，式中的系数将有多位小数，因此很难用常规的分解因式来准确求解该方程，多数情况下只能采用试算法。

对式(1)进行化简，得：（3）式(3)仍不是一个容易求解的公式，等式右端的代数式中含有未知数h，但可以采用迭代法进行计算，层层逼近，最后求得真值［2］。

2 框图及程序程序框图见图2，计算程序如下。

图2 程序框图10 INPUT “球罐内半径r=(m)?”;r20 V = 4 * 3.1415926#*r^3 / 330 INPUT “充装系数k=?”; k40 INPUT “气相空间高度初试值h0=(m)?”; h50 FOR i = 1 TO 99960 IF r - h/ 3 <= 0 THEN 11070 A = SQR ［V*(1 - k)/3.1415926#/(r- h/3)］80 IF ABS (A - h) <=10^(-5) THEN 14090 h= A100 NEXT i110 PRINT “数值超界,请重新输值”120 PRINT “------------------”130 GOTO 40140 hh=2*r- h150 PRINT “液相高度为H=”;hh;“m”160 PRINT “气相空间高度为h=”;A;“m”170 PRINT “共迭代计算了”; i; “次.”180 PRINT “计算结束! ”999 END3 使用说明①该程序仅适用于盛装介质为液体或液化气体的球形容器。

②在输入“气相空间高度初试值h0”时，必须满足0≤h≤D。

否则，计算式中将有可能出现负值开平方的情况，导致计算无法正常进行。

立式储罐抗震设计计算SH3048

三、计算总结及优化设计建议
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2.3、水平地震作用及效应计算序号 2.3.1 2.3.2 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 综合影响系数Kz 储液质量mL(kg) 动液系数ψ 等效质量meq(kg) 近震水平地震影响系数α 远震水平地震影响系数α 计算项目计算值 0.4 1498428.623 0.734489679 1100580.358 0.45 FALSE 表4.3.2-1 mL=ρ *V2 公式7.3.2-1/2 公式7.3.1-2 图4.2.1 图4.2.1 说明
3 3
计算条件项目
计算值 1557.540945 1498.428623 59.11232182 0.82388511
校核结果 / 不合格不合格合格
说明
第7.1.1条第7.1.1条第7.1.1条
2.2、自振周期计算序号 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 计算项目储罐的罐液耦联振动基本自振周期T1(s) 储液晃动基本自振周期Tw(s) 近震特征周期Tg(s) 远震特征周期Tg(s) 计算值 0.10686949 3.812513145 0.30 FALSE 公式7.2.1 公式7.2.2 表4.2.3 表4.2.3 说明
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2.5.9.2 2.5.9.3 2.5.9.4 2.5.9.5 2.5.9 2.5.10 2.5.11
锚固螺栓的规格锚固螺栓的个数n 锚固螺栓的有效截面积Abt(m2) 锚固螺栓许用拉应力[σ bt](Pa) 锚固螺栓的拉应力σ bt(Pa) 锚固螺栓拉应力校核锚固罐底部压应力校核（有锚固时）
M36 24 0.000817 147000000 129705822.9 合格合格参见《钢结构》附表11 第4.1.5条公式7.5.3-3 公式7.5.3-4 公式7.5.3-2

球罐计算表20131227

1、设计依据1.1设计规范1、建筑结构荷载规范 GB 50009-20122、混凝土结构设计规范 GB 50010-20103、建筑地基基础设计规范 GB 50007-20114、构筑物抗震设计规范 GB 50191-20125、钢制球形储罐 GB 12337-19996、石油化工球罐基础设计规范 SH/T 3062-20071.2数据输入以下数据来自附图1和设备专业的球罐计算书, 基础简图见附图2.球罐直径 D (m) =15支柱所在直径 D1 (m) =15罐中心高度 h (m) =10.8支腿数目 n =10保温外径 D0 (m) =7.85球壳重 m1 (kN) =3285储液重 m2 (kN)=12429水重 M (kN) =20360保温重 m3 (kN) =0支柱拉杆重 m4 (kN) =0附件重 m5 (kN) =0L(m)= 3.3l (m) =7.5自振周期T1=0.8821β=30基本风压 w0 (kPa)=1场地粗糙度类别B 设防烈度9场地类别Ⅱ设计分组第二组1.3 地基基础数据输入地基承载力(修正后）（kPa）=200基础高度 he (m) = 1.2基础埋深 hd (m) =2基础几何尺寸：9.38.77.05 6.67.880.8381SH/T 3062 5.4.2条 1.18时，应0.80未通过134.87471.50r2 (m) =r1 (m) =r4 (m) =r3 (m) =基底面积基底抵抗矩W (m 3) =π*（r14-r44)/（4*r1)=A (m 2) =π*（r12-r42)=r z (m) =(r2+r3)/2=r1/rz=r 4/rz<r 4/rz=r4r3h dh er2r1rz2、荷载计算2.1 风荷载 Fwk根据石油化工球罐基础设计规范 SH/T 3062-2007 4.2.5条Fwk=0.25*π*D0*D0*βz*μs*μz*μc*w0=34kN 其中:βz 风振系数 SH/T 3062-2007 4.2.2条=1.5702μs 风荷载体形系数 SH/T 3062-2007 4.2.2条=0.4μz 风压高度变化系数 GB 50009-2012 8.2.1条=1.023μc 附件增大系数 SH/T 3062-2007 4.2.4条=1.12.2 地震荷载 Fek根据构筑物抗震设计规范GB 50191-2012 20.2.4条Fek=а*Mep*g=2042kN 其中：а 相应于球罐自振周期的水平地震影响系数，由构筑物` 抗震设计规范GB50191-2012 ，5.1节确定=0.170ζ 阻尼比=0.035Mep*g 重力荷载代表值，由构筑物抗震设计规范GB50191-2012 ，20.2.3条节确定=119852.3 球罐自重标准值G0k 球罐自重（m1+m3+m4+m5)=32852.4 球罐储液标准值Q1k 储液自重（非直接给出时注意换算）=124292.5 球罐储液标准值Q2k （非直接给出时注意换算）=203603.1S G0k = G 0k /n S Q1k =Q 1k /n S Q2k =Q 2k /n3.23.3 基础短柱顶面荷载组合(独立基础计算数据）注：两方向剪力可不同时考虑。

放样下料计算

球面经线法近似放样下料说明本例为球罐按经线法近似放样下料的构件。

球面为不可展曲面，因此分近似法和拱曲法两种放样方法作展开图计算。

经线法近似放样是将球面的经线方向分成若干等分按多边形来计算下料，按此制作后是多边形的近似球面，外形不够美观，但具有加工简单、对工人的技术要求不高、成本低等优点，等分数较大时，可接近球状。

示意图中d为球罐的内径，b为板材厚度。

要求d、b>0，以上数据由操作者确定后输入。

球罐经线方向须分成n1等分，纬线方向须分成n2等分来计算每一条素线的实长，n1、n2的数值由操作者根据直径和精度要求自定，但必须取4的整倍数，n1、n2的数值越大，展开图的精度越高，但画展开图的工作量相应增加。

用人工画线一般取n1、n2=16~36已可比较准确下料，用数控切割机下料或是刻绘机按1:1画样板，n1、n2值可取大一些。

展开图所输出数据已作板厚处理，操作者可直接根据数据在板材上下料，具体可参照展开示意图按如下方法放样：(1)、画一任意线段，长度等于ls，将线段分成n2等份，每份长度等于m2。

(2)、过各等分点在线段的两侧画垂直线，按图在各垂直线上对称依次量取ms(1)～ms(n2/2+1)长度。

(3)、用光滑曲线连接量取的各点，即为球罐一片的展开图，共需画n1片同样的展开图，弯曲后拼接起来即成近似的球罐。

球面经线法拱曲放样下料说明本例为球罐按经线法拱曲放样下料的构件，由于球面为不可展曲面，拱曲法每块料中线按球面尺寸计算下料，边线则加一定的收缩量，加工时用热胀冷缩或压延的办法使边线收缩中间拉伸拱曲成球面形状，用压延方法加工，要有大型压力机和模具，用热胀冷缩法对工人的技术要求高，成本费用大。

使用哪种方法放样下料，须根据构件的要求，工人的技术水平，设备状况以及成本的高低来确定。

示意图中d为球罐的内径，d1为球罐顶圆直径，b为板材厚度。

要求d1、b>0、d1<d，以上数据由操作者确定后输入。