球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第二章 球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 球殼球瓣結(jié)構(gòu)尺寸計算2.1.1 設(shè)計計算參數(shù)： 球罐內(nèi)徑：D=12450mm 幾何容積：V=974m3 公稱容積：V=1000m3球殼分帶數(shù)：N=3 支柱根數(shù)：F=8各帶球心角/分塊數(shù)： 上極：112.5°/7 赤道：67.6°/16 下極：112.5°/7 圖 2-1混合式排板結(jié)構(gòu)球罐2.1.2混合式結(jié)構(gòu)排板的計算：1.符號說明： R-球罐半徑6225 mm N-赤道分瓣數(shù)16 (看上圖數(shù)的) -赤道帶周向球角22.5° （360/16） -赤道帶球心角70° -極中板球心角44° -極側(cè)板球心角11&#

2、176; -極邊板球心角22° 2赤道板（圖2-2）尺寸計算： = 2001.4 = 7601.4圖2-2 弧長= =7601.4mm 弦長=2Rsin()=2x6225×sin()=7141mm 弧長=cos()=×cos=2001.4mm 弦長=2Rcos()sin()=2x6225×cos35sin=1989.6mm 弧長=2443.3mm 弦長=2Rsin=2x6225×sin(）=2428.9mm弦長=2R=2x6225x = 7413.0mm弧長=arcsin()=arcsin() = 7936.4mm極板（圖2-3）尺寸計算：=

3、6204.1=7167.1=9731.7圖2-3對角線弧長與弦長最大間距： H= = 1.139mm弦長=5953.3mm弧長=arcsin()=arcsin()=6204.1mm弦長=×6204.1=8774.0mm弧長=arcsin()=arcsin()=9731.7mm弦長=2Rsin()=2x6225xsin()=6780.8mm弧長=7167.1mm(1) 極中板（圖2-4）尺寸計算：= 4065.2=4663.9=7167.1=6744.0圖2-4對角線弦長與弧長的最大間距： A=0.979mm弧長=4778.0mm弦長=2Rsin()=4663.9mm弧長=7167.1

4、mm弦長=2Rsin()=6780.8mm弦長=6421.9mm弧長=arcsin()=6744.0mm弦長=3995.3mm= 1069.6=1194.5=5953.3=6744.0弧長=arcsin()=4065.2mm弦長=7563.3mm弧長=arcsin()=8124.5mm(2) 側(cè)極板（圖2-5）尺寸計算： 圖2-5 弦長=2Rcos()sin()/A=6421.9mm 弧長=arcsin（）=6744.0mm 弦長 =2Rsin()/H=5953.3mm 弧長 =arcsin()=6204.0mmK=2Rsin()cos()/A=3995.3mm式中 A.H 同前=arcsin

5、()-arcsin（）=9.85mm 弧長=1194.5mm 弦長=2Rsin()=1193.3mm 弧長=1069.6mm 弦長=6183.5mm 弧長=arcsin()=6467.7mm4.極邊板（圖2-6）尺寸計算：= 1107.6=1194.5=6204.1=8005.8圖2-6 弧長=cos()=8005.8mm 弦長=Rcos()=7210.3mm 弦長=2Rsin()/H=5953.3mm弧長=arcsin()=6204.1mm弧長=1194.5mm弦長=2Rsin()=1193.3mm 式中 =arcsin()=10.2M=Rsin()/H=8419.2 =90°-+

6、arcsin()=97.55 =2 arcsinsin()=64.25弧長=1107.6mm弦長=2Rsin()=1106.7mm弦長=4600.2mm弧長=arcsin()=4709.4mm弧長=6977.0mm弦長=Rsin()=6621.3mm第四章 強度計算4.1球殼計算設(shè)計壓力：1.6MPa設(shè)計溫度：-20 40試驗壓力：1.6 + H*g*10-6 = 1.76MPa殼壁厚度 球殼材料采用1Gr17，b=450MPa，常溫下許用應(yīng)力為t=150MPa.取焊縫系數(shù)：=1.01P110腐蝕裕量C=2mm，鋼板厚度負偏差C=0mm，故厚度附加量C=C+C=2mm.液柱高度H： H=K1R

7、=1.6084*6225=9960mm液體的靜壓力P=gH = 6225*9.8*9960*10-9 =0.061MP計算壓力：Pc = 1.76+0.061 = 1.821MP球殼所需壁厚：=38mm1=35.2 + 2 = 37.2mm圓整可取=38mm4.2 接管和法蘭的選擇接管根據(jù)JBM0503-08選用DN25 DN40 DN50接管。法蘭由JBT 811994選擇。4.3人孔尺寸 組合如下圖所示：4.4 盤梯近似球面的螺旋形盤梯的設(shè)計計算R1 = R + + t R1-假想圓球的半徑；t = 200R1 = 6463R2 =2000r = 3329.2終=149.0R = 6225

8、mm-球罐的內(nèi)半徑= 38mm-球甲壁板厚度t = 200 梯子或者頂平臺與球面最小距離R1 =6225 + 38 + 200 = 6463mmR2max = (R12-(R+1 b1)2)0.51 = 5mm頂平臺板厚度b1 = 180mm梯子側(cè)板寬R2max =2273mmR2 <= R2max 選R2 =2000mmR2 頂部平臺半徑Z1 = b1 + (R12-R22)0.5 = 6325.7mmb = 1500mm 梯子寬度r = = 3329.2mm 梯子中心回轉(zhuǎn)半徑|X0| = = 3883.8mm 盤梯圓柱中心軸線與球心的距離 X0在坐標(biāo)中的值為負終 = arccos()

9、 = 149.04.5 灑水孔Q=980D=11N = 82個1000m3以上的中型球罐可設(shè)置內(nèi)部轉(zhuǎn)梯，本球罐采用內(nèi)部轉(zhuǎn)梯淋水管的灑水孔徑為4mm以上球罐直徑： Df = 12450mm壁厚 t = 38mm設(shè)計壓力P = 1.821Mpa球罐外表面： A = 4R2 = 486.7m2 灑水量 2 L/min*m2水流速度 v = 2m/s = 120m/min水壓： 0.1Mpa所需撒水量 Q = 486.7 * 2 = 980L/min*m2所需管徑： D = 2d = 3.162 * ()0.5 = 10.20mm 11mm灑水孔數(shù)：算的N = 80.98 82個保冷措施：4.6 壓力

10、表壓力表的最大刻度為正常運轉(zhuǎn)壓力的1.5倍以上（不要超過3倍） ?。?最大刻度 3.6 Mpa壓力表表面直徑應(yīng)大于150mm壓力表前應(yīng)安裝截止閥，以便于在儀表標(biāo)校時可以取下壓力表4.7支柱拉桿球罐支座是球罐中用以支承本體質(zhì)量和儲存物料質(zhì)量的結(jié)構(gòu)部件，為了對付各種影響因素，結(jié)構(gòu)形式比較多，設(shè)計計算也比較復(fù)雜。支撐主要可分為柱式支撐和裙式支撐，此外，還有 V型柱式支撐，三樁合一型柱式支撐，裙式支撐，錐底支撐，鋼筋混凝土連續(xù)基礎(chǔ)支撐，半埋式支撐，高架式支撐，可脹縮的支撐赤道正切柱式支座設(shè)計a) 赤道正切柱式支座必須能夠承受作用于球罐的各種載荷，支柱構(gòu)建要由足夠的強度和穩(wěn)定性b)拉桿結(jié)構(gòu)：拉桿是作為承

11、受風(fēng)載荷以及地震載荷的部件，增加球罐的穩(wěn)定性而設(shè)置的，欄桿結(jié)構(gòu)可分為可調(diào)式和固定式。目前，國內(nèi)自行建造的球罐和引進球罐的大部分采用可調(diào)式拉桿，本球罐的支承結(jié)構(gòu)采用單層可調(diào)式拉桿結(jié)構(gòu)，如圖（3-13）d0 = 526d1=506L=8000N = 8 = 301 -支柱 2 - 支耳 3 長拉桿 4 調(diào)節(jié)螺母 5 段拉桿支柱外直徑d0 = 526mm；內(nèi)直徑 d1=506mm支柱計算長度L=8000mm支柱金屬橫截面積 A：648096mm2支柱橫截面的慣性矩： (d04-d14) = 5.4*108mm4基本雪壓值q：550N/m2支柱材料：支柱材料屈服極限s ：235Mpa支柱數(shù)目n: 8

12、根支柱載荷計算靜載荷球殼質(zhì)量計算：球殼平均直徑：D=12450+42=12492mm M1 =D2* =3.14*124922x38 x10-9x7900Kg/m3 162.6 (噸)液體NH3 質(zhì)量(裝滿0.9) M2 = 1000 x 625kg/m3 x10-9x 0.9 562.5(噸)液壓實驗時液體的質(zhì)量：M3=1000*1000Kg/m3 *0.9=900噸 雪壓質(zhì)量 M4=（/4g）D2 qCs*10-6= 4.55(噸)保溫層質(zhì)量M5=(D+ t)2 t*10-9 +400 = 1.5噸支柱和拉桿的質(zhì)量：M6=11.103噸附件的質(zhì)量：M7=9.750噸操作狀態(tài)下的球罐質(zhì)量：M

13、0 = M1+M2+M4+M5 +M7=740.8噸液壓狀態(tài)下的球罐的質(zhì)量：Mf = M1+ M3+ M6+M7 = 1083.5噸球罐最小質(zhì)量Mmin = M1+M6+M7=183.45噸球罐每根支柱承受的靜載荷：G0 = = = 907480N液壓試驗條件下：液壓實驗時液體的質(zhì)量：M3=1000*1000Kg/m3 *0.9=900噸 Mt = M1+M3+M6+M7 Gt = = = 1327噸動載荷地震水平載荷拉桿影響系數(shù)： = 1 ()2 (3-) = 1- ()2 (3-) = 0.384球罐中心處單位力引起的水平位移v = *103 =0.384*103 = 2.3*10-8基本

14、自震周期T= 2 = 0.82 S 設(shè)計地震烈度為7度，按表4-2，地震影響系數(shù)的最大值max = 0.23，= ()0.9max = 0.093地震水平力Qz = Czm0g = 0.45*0.093*740800*9.8 = 303824N風(fēng)載荷 球罐建造的基本風(fēng)壓值： q0 = 600N/m2 查表4-9，風(fēng)壓值高度變化系數(shù)f1 = 1.00,查表4-10，動載荷系數(shù)= 1.58，故風(fēng)振系數(shù)k2 = 1+m=1.553水平風(fēng)力：Qf = (D0 + 2t)2 k1k2q0f1f2*10-8 =*3.14*(12450 + 2*65)2 0.4*1.553*600*1.0*1.1*10-6

15、 = 50933NQz > Qf 取水平載荷F = Qz = 303824N推到彎矩形成的支柱垂直力推到彎矩：M=FL2 = 303824* 2500 = 7.6×108 N*mm由M對各支柱產(chǎn)生的垂直力Fi = = Fa = = 30522NFb = = 21579NFc = = 0N剪切力形成的支柱垂直載荷 如圖4-8， 水平力F的方向為A向，拉桿構(gòu)架的方為角AB =22.5，AC=67.5于是：Cij = Cab = = 33555NCbc = =80410NTijmax = = = 91009.5N拉桿直徑：d=2()0.5+C = 2()0.5 + 2 =29.2mm

16、取拉桿直徑為30mm連接部位強度計算支柱與拉桿，支柱與球殼以及支柱底座等結(jié)構(gòu)圖4-13 圖4-15相同4.8 銷釘、耳板銷釘直徑的計算 銷釘材料選用Q235-A鋼d銷 =( )0.5 = ( )0.5 = 24.8mm取銷釘直徑為25mm耳板和翼板厚度計算 耳板和翼板都選用Q235-A鋼。耳板和翼板厚度t = = = 17.04mm取耳板厚度為18mm。翼板厚度為9mm支柱附加壓縮載荷 本球罐無允許沉降差的數(shù)據(jù)，為示例起見，以允許沉降誤差為1mm計算附加壓縮載荷，操作條件下：L = 液壓試驗條件下：P = Gt = 1327噸L = = = 4.44mmPT = = 1027872NPe = = =149564N載荷組合 在載荷組合中，以每根支柱都可以承受附加壓縮載荷計，那么在操作狀態(tài)下每根支柱的載荷情況最大的一組如下：G0=Pg = 907480N Qmax=Pg+Fc+Cbc+ Pe = 907480 + 0 + 80410 + 149564 = 1137454N(參考支柱載荷組合表得出公式p82)Qt = Pt + Pe = 1345682N此鋼許用應(yīng)力 = 0.89*0.9*235 = 188.235MPa支柱壓縮應(yīng)力= = 107.6 MPa < 滿足條件Cbc = =80410NF ijmax = Cbc tan= 80410*= 146201N (4764 為