Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thành bể được thiết kế theo quy phạm : ASME section VIII DIVISION 2.

(TL[1])



2.2.3 Tiêu chuẩn vật liệu cho thân bồn

Tiêu chuẩn vật liệu ASTM A516 Gr 70 (TL[2]) Tiêu

chuẩn vật liệu ASME section II part D (TL[3]).

2.2.4 Tiêu chuẩn vật liệu cho thép gia cường và họng ống

Tính tốn theo tiêu chuẩn vật liệu ASTM A516 Gr 70 (TL[2]).

2.2.5 Tiêu chuẩn vật liệu cho giá đỡ bồn

Tính tốn theo tiêu chuẩn vật liệu API 5L (TL[5]).

2.3. Các loại vật liệu dùng trong thiết kế

2.3.1 Vật liệu dùng để thiết kế thân bể chứa:

Loại thép tấm A516 Gr70, có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Trọng lượng riêng : γ = 7,85 (T/m3).

- Giới hạn chảy thiết kế Sy = 260 Mpa = 260 ( N/mm2 )

- Giới hạn bền thiết kế St = 485 Mpa = 485 ( N/mm2 )

- Mô đun đàn hồi : E= 2.1.105MPa= 2.1.105 (N/mm2)

Theo appendix 2 ( ASME section II part D ) , Tra bảng Table 2 – 100 (a ) ta sẽ lấy :

2



- Giới hạn chảy thiết kế



S



3



- Giới hạn bền thiết kế



1

3



=



t



x 26 0 = 1 7 3, 33 ( N/mm2 )



3



y



S =



2



1

3



x 48 5 = 16 1,6 ( N/mm2 )



Lấy giá trị nhỏ hơn

Vậy ta lấy giá trị Sm = 161,6 ( N/mm2 ) để tính tốn



CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ BỂ CHỨA THEO QUY PHẠM

3.1 Tính tốn các loại tải trọng tác dụng lên bể chứa

3.1.1 Tải trọng gió:

Tải trọng gió được tính theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.

Giá trị tiêu chuẩn thành phẫn tĩnh của tải trọng gió :

Wg= γ.Wo.k.c.As.



(3.1)



Trong đó :

-



Wg : Giá trị tiêu chuẩn thanh phần tĩnh của tải trọng gió



-



Wo : Giá trị của áp lực gió theo vùng.



-



k : Là hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao lấy theo

bảng 5 (TCVN 2737 – 95 )



-



c : Hệ số khí động lấy theo bảng 6 (TCVN 2737 – 95 )



-



As là diện tích chắn gió hiệu quả ( m2 ) As

= π.(Ro.sinβ )2



-



Ro là đường kính ngồi của bể chứa



-



Hệ số độ tin cậy của tải trọng gió lấy bằng 1,2.



Xác định hệ số k :

Trọng tâm bể có cao độ : h= Ri+ ao= 10,96+ 2=12,96 (m)

Trong đó :

-



Ri: Bán kính trong của bể chứa, Ri = 10,96 (m).



-



a0: khoảng cách từ cốt 0.00 đến đáy bể chứa, ao = 2(m).



Tra bảng 5 ( TCVN 2737 -95 ) với dạng địa hình B ta có : k=1,05



3.1.1.1 Xác định hế số khí động c :

Do bể chứa có dạng hinh cầu nên tra bảng 6, tương ứng với sơ đồ 32, ta có

Hệ số rây non Re= 0,88.d. W o.k.γ .105 = 0,88.2.10,96. 115.1, 05.1, 2.105

Re= 232,2.105 > 4.105.

Với d= 2.Ri là đường kính khối cầu, (m).

Bảng 3.1 -Bảng chỉ dẫn hệ số khí động tại một số điểm ứng với góc β.

β(độ)



0



15



30



45



60



75



ce



+1,0



+0,8



+0,4



-0,2



-0,8



-1,2



β(độ)



90



105



120



135



150



175



180



ce



-1,25



-1,0



-0,6



-0,2



+0,2



+0,3



+0,4



Hình dạng gió tác dụng lên một nửa bể chứa



h¦íng giã



Hệ số khí động ở mặt đón gió c = 0,8

Hệ số khí động ở mặt hút gió c = 0,4



3.1.1.2 Tính diện tích chắn gió hiệu quả:

Diện tích chắn gió hiệu quả được tính theo công thức sau;

A = π .(R .sin β ) .

2



S



o



Từ bảng 6, ta thấy diện tích chắn gió hiệu quả ở mặt đón gió tương ứng với

β=450

AS1 = π .(10,96.sin 450 )2 = 188,7 ( m2 )

Diện tích hút gió hiệu quả ứng với góc β=300

AS2 = π .(10,96.sin 300 )2 = 94,3 ( m2 )

3.1.1.3 Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa

Ở mặt đón gió Wg1 = 1,2.115.1,05.0,8.188,7 = 21874,1 ( daN ) =218741 ( N )

Ở mặt hút gió Wg2 = 1,2.115.1,05.0,4.94,3 = 5465,6 ( daN )=54656 ( N )

Vậy tổng tải trọng gió :

Wg = Wg1 – Wg2 = 164085 ( N )

Kết luận :

Tải trọng gió tác dụng lên bể chứa là Wg = 164085 ( N )



3.1.2 Tải trọng của kết cấu phụ trợ

Các loại kết cấu phụ trợ như : ống công nghệ, sàn công tác, cầu thang lên

xuống, họng ống , trong qua trính bảo dưỡng cơng nhân sữa chữa kiểm tra,... gây ra tác

dụng lên bể chứa và tổng tải trọng các kết cấu phụ trợ là:

G3= 12 (T) =12000.9,81= 117720 (N).

3.1.3 Tải trọng do áp lực thuỷ tĩnh của chất lỏng

Tính chiều cao h chất lỏng ( chất lỏng chiếm 90% thể tích bể ) :



V = π .m .(R −

2



( 3.2 )



)



c



3

1



Ta có phương trình sau :

VC =



φι



m



π m2 (R −

i



10



V



m



1 4

3

) = . π .R

3

10 3



Trong đó :

- a là khoảng cách từ mặt chất lỏng đến tâm bể (m )

- Ri là bán kính trong của bể ( m )

- Vc là thể tích phần chỏm cầu khơng chứa chất lỏng

- V là thể tích bể chứa

Giải phương trình trên ta có nghiệm m = 4,29 (m )

Vậy chiều cao cột chất lỏng là :

H = 2.R – m = 2.10,96 – 4,29 = 17,63 (m )

Áp lực thủy tĩnh được xác định theo công thức :

g.h.9,81 ( N/mm2 )

Pi =

1000



( 3.3 )



Trong đó :

- γ là trọng lượng riêng của chất lỏng chứa trong bể (T/m3 )

- Pi là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm2 )

- h là chiều cao cột chất lỏng ( m) Với γ = 0,56

(T/m3 ) ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.2: Tính áp lực thuỷ tĩnh và tổng áp lực tại các điểm



Điểm

tính



θ ( độ )



Mức chất

lỏng (m)



Áp lực

thủy tĩnh

Pi(N/mm2)



Tổng áp

PiTK(KN/m2)



lực

P(N/m2)



A



55o



0,383



0,002



1,6



1,602



B



90o



6,668



0,037



1,6



1,637



C



125o



12,953



0,071



1,6



1,671



D



180o



17,63



0,097



1,6



1,697



3.2 Tính tốn chiều dày thép thân bể

3.2.1 Tính tốn chiều dày thân bể chịu áp lực trong

Theo phần AD-202 (TL[1]), ta có cơng thức tính chiều dày bể chứa:

t=



0,5.P.R

+c.

S − 0,

25.P



(3.4)



Tại những điểm chịu thêm ứng suất kéo, ta có cơng thức sau:

t=



0,5.P.R + F

S − 0, 25.P



+c.



(3.5)



Trong đó:

-



t: Chiều dày thành bể tính tốn (mm).



-



P: Tổng áp lực trong tính tốn tại điểm đang xét,

(N/mm2) P = Pi +Ptk



-



Ptk là áp suất thiết kế trong bể chứa 1,6 ( N/mm2 )



-



Pi là áp suất thủy tĩnh ứng với mực chất lỏng trong bể (N/mm2 )



-



F: Lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành

bể có giá trị dương khi gây kéo trong thành vỏ(N/mm).



-



R: Bán kính trong của bể chứa khơng tính đến ăn mòn (mm).



-



S Là ứng suất giới hạn mà phần tử vỏ có thể chịu

được Tính theo công thức: S= k.Sm (N/mm2 )



-



k: Hệ số được lấy theo bảng AD150.1(TL[1]).



k=1 ứng với tổ hợp tải trọng:áp suất thiết kế, tải trọng bản thân và

tải trọng phụ trợ,áp lực thuỹ tĩnh.



k=1,2 ứng với tổ hợp trên và thêm tải trọng gió.

-



Sm là ứng suất giới hạn thiết kế vật liệu , Sm= 161,66 (N/mm2).



-



c : Giá trị chiều dày ăn mòn cho phép, bao gồm ăn mòn bên trong và

bên ngồi. c=1,6+0,5=2,1(mm).



a). Tính tốn sơ bộ bề dày thành bể ( chỉ tính với áp lực trong tính tốn )

Áp dụng cơng trên ta có bảng tính chiều dày thân bể tại 1 số điểm với :

C =2,1 ( mm ) ; Ri = 10,96 ( m )

Ptk = 1,6 N/mm2

S=k.Sm=1.161,6 = 161,6 (N/mm2).

Ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.3: tính sơ bộ chiều dày thành bể tại các điểm



Điểm



θ ( độ )



tính



Mức chất



Áp lực



lỏng (m)



thủy tĩnh



Tổng áp

lực

P(N/m2)



t

( mm )



A



55o



0,384



0,002



1,602



56,544



B



90o



6,670



0,037



1,637



57,720



C



125o



12,956



0,071



1,671



58,897



D



180o



17,63



0,097



1,697



59,772



b). Tính lực dọc trong phần tử vỏ :

Giả sử đã biết chiều dày thành bể chứa là t= 60 ( mm ).

Ta thiết lập được công thức sau để tính lực dọc trong phần tử vỏ :

2π .R (1 − cosθ ).t.γ

2



F1=



F2=



2π .R.sin

θ



2



w2

2 .

2.π .R.sin

θ



( 3.6 )



( 3.7 )



F = F1 +F2



( 3.8 )



Trong đó :

-



W1 là trọng lượng bản thân của bể



-



W2 là trọng lượng các thiết bị phụ trợ



-



F1 là lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành bể

sinh ra do trọng lượng bản than phần bên trên điểm tính tốn



-



F2 là lực dọc theo phương thẳng đứng trong các tấm thép thành bể

sinh ra do lực W2



-



Ra là bán kính trung bình của bể chứa Ra = Ri + t/2 ( mm )



-



Ri là bán kính trong của bể ( mm )



-



t là chiều dày thành bể ( mm )



-



θ là góc hợp bởi bán kính tại điểm đang xét và phương thẳng

đứng



-



γ là khối lượng riêng của thép là bể ( T/m3 ) với t

= 60 (mm ) nên Ra = Ri + t/2 = 10960 + 60/2 =

10990 ( mm )



Bảng 3.4: giá trị lực dọc tại các điểm xét.

F1



F2



F



Điểm tính



θ(độ)



(N/mm)



(N/mm)



(N/mm)



A



55o



-32,895



-2,541



-35,436



B



90o



-51,763



-1,705



± 53,468



C



125o



32,895



0.000



32,895



D



180o



0.000



0.000



0.000



c) Tính chiều dày thành bể tại các điểm



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×