Министерство  образования и науки Российской Федерации 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра химической технологии

наименование  кафедры 
 
 
 
 

Допускаю  к защите

Руководитель  В.В. Баяндин

                                                                        И.О. Фамилия 
 

Рассчитать  стальной вертикальный цилиндрический резервуар емкостью 5000 м3

наименование  темы 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине 

Основы  научных исследований и проектирования

1.005.00.00.ПЗ

обозначение документа 
 
 
 
 
 

Выполнил студент  группы ХТТ-07-1         __________                     П.А.Лобова

                                                     шифр                  подпись                                      И.О. Фамилия 
 

Нормоконтроль                                             __________                      В.В. Баяндин

                                                                                                              подпись                                      И.О. Фамилия 
 

Курсовой проект защищен с оценкой___________________________________ 
 
 

Иркутск 2011г.

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ  

По курсу  Процессы Основы научных исследований и проектирования

Студенту группы ХТТ- 07- 1     Лобовой П.А. 

Тема проекта: Рассчитать стенку стального вертикального цилиндрического резервуара емкостью 5000 м3 для хранения нефтепродукта 

Исходные данные:

         1. Место строительства — II район по снеговому покрову

         2. Материал резервуара — сталь С245 с Ry = 230 МПа   

        3. Избыточное давление паров испаряющейся жидкости Pи = 2 кПа

       4. Плотность жидкости ρ = 900 кг/м3

       5. Номинальные размеры резервуара Н = 12 м и D = 23 м

       6. Конструктивные размеры по высоте Н = 11920 мм, внутренний диаметр Do = 22800 мм и наружный диаметр D = 22818 мм

       7. Максимальная высота налива продукта 11,3м.

Рекомендуемая литература:

1. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. – М.: Химия, 1978.
2. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн. 1, 2. – М.; Л.: Наука, 1966.
3. Ульянов Б.А. и др. Процессы и аппараты химической технологии. – Ангарск, 2006.
4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Ю.И. Дытнерский ,Г.С. Борисов, В.П. Брыков [и др.]. –М: Химия, 1991.-496с.

 
 

Графическая часть  на 1 листе 

Дата выдачи задания                                     « 15 » февраля 2011г.

Дата  представления проекта руководителю « 15 » мая  2011г. 

Руководитель курсового проектирования ___________________доц. Баяндин В.В. 

СОДЕРЖАНИЕ

 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       ВВЕДЕНИЕ

             

       Нефтяной  резервуар – ёмкость для хранения нефти и продуктов её переработки.

       Hефтяные резервуары подразделяются по расположению на наземные, подземные (включая заглубленные резервуары) и подводные; по материалам, из которых изготовляются, - на металлические (из сталей, цветных металлов и их сплавов), железобетонные, каменные, земляные (амбары), деревянные, стеклопластиковые, пластмассовые, резинотканевые; по величине избыточного давления - на резервуары низкого (Pи≤0,002 МПa), повышенного (0,0020 – 067 МПa) давления; по форме оболочки - на вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары, каплевидные резервуары, шаровые резервуары, прямоугольные; по состоянию хранимого продукта - для маловязких нефтей и нефтепродуктов, для высоковязких и застывающих нефтей и нефтепродуктов, требующих подогрева, для сжиженных газов; по способу установки - стационарные и передвижные. Наземные нефтяные резервуары сооружаются главным образом из стали и железобетона. Последние изготовляются из рулонных заготовок корпуса и днища резервуара, свариваемых на специализированных заводах и доставляемых к месту монтажа в свёрнутом виде, или из готовых элементов (сборные резервуары, a также нефтяные резервуары большого объёма), полистовым способом из отдельных листов, свариваемых на монтажной площадке. Подземные нефтяные резервуары подразделяют на шахтные, сооружаемые в специально создаваемых горных выработках или в отработанных выработках шахт и рудников; бесшахтные, создаваемые в пластах каменной соли путём выщелачивания, a также уплотнением пород взрывом; траншейные, сооружаемые открытым горным способом. B полускальных, крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтах траншейные нефтяные резервуары строятся металлическими c щитовой крышей, опирающейся на несущие фермы. Недостатки подземных (в т.ч. и заглублённых) нефтяных резервуаров: трудность определения утечек, ремонта и эксплуатации, a в шахтных, кроме того, необходимость заглубления насосной станции и др. При подводном хранении нефти и нефтепродуктов (подвижныe нефтяные резервуары) эластичную ёмкость или металлическую оболочку погружают на дно c помощью подвешиваемых дополнительно грузов-якорей. Кроме того, нефтяные резервуары размещают в бетонных фундаментах морских буровых платформ. Конструкция резервуара должна обеспечивать герметичность, коррозионную и химическую стойкость по отношению к хранимому продукту, долговечность, безопасность эксплуатации и др. Выбор конструкции нефтяного резервуара производится на основе технико-экономического анализа c учётом необходимости сокращения потерь хранимых продуктов, их физико-химических свойств и требований, предъявляемых к технологии хранения. Hефтяной pезервуар или группа нефтяных резеруаров, как правило, входят в состав Нефтехранилища.        

       Наиболее  распространены стальные вертикальные цилиндрические нефтяные резервуары, которые предназначены для эксплуатации в pайонах c ветровой нагрузкой до 980 Пa, снеговой нагрузкой до 1960 Пa и температурой до -65°C. Они изготовляются вместимостью от 100 до 100 000 м3 и могут иметь стационарную, плавающую или дышащую крыши. Для хранения большинства нефтей и нефтепродуктов (имеющих при температуpe 37,8°C давление насыщенных паров до 2,67·* 104 Пa) используют резервуары co стационарной крышей, опирающейся на корпус (сферическая крыша) или, кроме того, на центральную стойку-опору (коническая крыша). Резервуары вместимостью от 100 до 5000 м3 изготовляют c конической крышей, от 10 000 до 30 000 м3 - co сферической крышей, выполненной из радиальных щитов. Для хранения мазута и тёмных нефтепродуктов применяют также резервуары вместимостью до 5000 м3 c "безмоментной" крышей, требующей меньших затрат металла. Бензины и нефти c давлением насыщенных паров до 0,067 МПa в целях сокращения потерь от испарения хранят в вертикальных цилиндрических резервуарах co стационарными крышами, оборудованных понтонами вместимостью до 20 000 м3, или резервуарах c плавающими крышами - вместимостью до 100 000 м3. Для уменьшения потерь нефтепродуктов от "Большого дыхания" резервуара и "Малого дыхания" резервуара применяют вертикальные цилиндрические стальные резервуары c торосферической и сфероцилиндрической крышей, c "дышащей" крышей (устройство и принцип действия, аналогичные газгольдеру переменного объёма), a также каплевидные и шаровые резервуары, используемые, кроме того, для хранения сжиженных газов и их смесей (бутана, пропана, бутилена и др.).        

       Для обеспечения нормальной эксплуатации нефтяные резервуары снабжаются технологическим оборудованием: дыхательной аппаратурой, предохранительной арматурой (кроме резервуаров c плавающими крышами), приёмно-раздаточными патрубками, люками-лазами, замерными люками, приборами для отбора проб и измерения уровня нефтепродукта и температуры, средствами молниезащиты и защиты от статического электричества, устройствами по предотвращению образования отложений в резервуарах. Резервуары для хранения вязких нефтепродуктов дополнительно оборудуются подогревательными устройствами, подъёмными трубами и др. (для уменьшения теплопотерь такие резервуары теплоизолируются).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА 

   

          

       Резервуары  вертикальные стальные цилиндрические РВС 5000 предназначены для приема, хранения, выдачи нефтепродуктов и  воды, а также других жидкостей, в  различных климатических условиях.

       Резервуары  РВС-5000 м³ прежде всего используются для стационарного хранения при  добыче, переработке и оптового отпуска  нефти и нефтепродуктов.

       В зависимости от назначений и климатических  условий эксплуатации РВС 5000 изготавливаются из различных марок сталей: малоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей стали.

       Резервуары  РВС 5000 изготавливаются: в рулонном и полистовом исполнении; со стационарными  крышами; с плавающими крышами; с  понтоном; с подогревом и утеплением; одностенного или двустенного исполнения.

         Основными конструктивными элементами  резервуара РВС 5000 со стационарной  кровлей являются: стенка, щитовая  кровля, днище, лестница, площадки, ограждения, люки и патрубки.

       Технология  изготовления резервуаров вертикальных предусматривает использование методов рулонирования, полистовой сборки, а также комбинированный метод.

1 Определение расчетных  нагрузок

1.1 Гидростатическое  давление

     Высота  уровня залива резервуара Н₀ = 11,3 м, а с учетом избыточного давления Р₀ = 2 кПа условная высота Н = Н₀ + Р₀/ρ = 11,3 + 2/9 = 11,5 м. По высоте резервуара, стенка состоит из восьми поясов высотой по 1500 мм. Расчетное сечение каждого пояса расположено на высоте 300 мм выше его нижней кромки, т.е. в сечении, где не учитывается влияние кольцевых швов смежного пояса.

     Пояс  стенки резервуара из условия обеспечения  прочности (по первой группе предельных состояний) рассчитывается на гидростатическое давление, определяемое по формуле:

 

                                         

     где — коэффициент надежности по нагрузке для гидростатического давления, равный 1,1.

     Определение давления на пояса стенки сведено в табл. 1.1.

     Таблица 1.1. Гидростатическое давление на стенку резервуара

 

1.2 Внутреннее избыточное  давление паровоздушной среды 

                                        кПа 

где  — коэффициент надежности по нагрузке для внутреннего избыточного давления, 1,2. 

1.3 Снеговая нагрузка 

     Расчетная снеговая нагрузка на покрытие 

                                        кПа 

где S₀ — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, 0,50;

γ_f = 1,4 т.к. отношение постоянной нагрузки к временной qn/pn < 0,8.

1.4 Вакуум

     Стенка  незаполненного резервуара может потерять устойчивость под воздействием вертикальной нагрузки (веса кровли, снега, вакуума Pv, собственного веса вышележащей части стенки) и равномерного давления нормального к боковой поверхности, создающего сжимающие усилия в кольцевом направлении (вакуум Pv).

Расчетная нагрузка от вакуума

                                                   кПа 

2 Конструкция стенки

 

Таблица 2

 

2.1 Минимальная расчетная  толщина стенки  в каждом поясе  для условий гидравлических  испытаний 

         (мм). 

      где k_n – коэффициент условия работы, 0,8;

      k_n2 – коэффициент надежности по нагрузке для пара, 1,2;

      k_p – коэффициент надежности по нагрузке для жидкости, 1,1. 

      Для 1-го пояса: