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玻璃钢立式储罐设计计算

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贮罐相关参数
序号 名称 输入
1 用户 **工程 输入
2 介质 **液 输入
3 设计温度 60℃ 输入
4 使用温度 50℃ 输入
5 压力(Mpa)(顶部表压+液柱静压力之和) 常压 输入
6 数量(个) 1 输入
7 安装方式(立式=1,卧式=2) 1 输入
8 封底封头形式 平封底、椭圆封头 输入
9 平封头数量(个) 1 输入
10 椭圆封头数量(个) 1 输入
11 贮罐直径(㎜) 3500 输入
12 贮罐筒体长度(m) 9.5 输入
13 内衬纤维 聚酯表面毡 输入
14 内衬树脂 907# 输入
15 内结构树脂 963# 输入
16 中间结构层树脂 191# 输入
17 外表结构层树脂 963# 输入
18 椭圆及平封头直边高度 50 输入
19 立式贮罐液位高度(m) 9.5 输入
20 溶液密度(Kg/m3) 1100 输入
21 体积(m3) 97.1 
一、标准椭圆封头表面积及体积计算
    1、椭圆封头表面积计算(单个椭圆封头而言) 1
Di:
椭圆封头内径(mm) 3500
h 椭圆直边高度(mm) 40
r: 椭圆封头半径(mm) 1750
h1: 椭圆封头曲面深度(mm)(按Di/(2hi)=2)计算 875
H: 椭圆封总高度(mm) 915
表面积公式S=πr[r+c×h1+2h),(㎡)则S= 13.71 
      其中:标准椭圆封头c=0.760346,hi=H-h
体积公式V=0.1227Di3+πDih),(m3)则V= 5.70 

贮罐技术参数(HG/T20696-1999标准提供的参考数据) 玻璃钢立式贮罐参数(其他厂家提供)(内衬907,结构199,不含税的出厂价)
序号 项目 数值 设计取值 备注 手糊玻玻钢板的最低力学性能保证值(HG/T20696-1999) 序号 容积(m3) 直径(mm) 筒体高度(mm ) 厚度(mm) 重量(㎏) 无税单价   (元/台) 无税单价(元/㎏) 备注
1 比重 1.8~2.0 1.9 板厚(mm) 拉伸强度(M Pa) 弯曲强度(M Pa) 弯曲弹性模量(MPa ) 封头 筒体 筒底
2 泊桑系数 ~0.3 0.3 3.5一5.0 ≥63 ≥110 ≥4.8×10^3 1 20 Φ2600 3300 11 500-23㎜;2800-11㎜ 12 1100 ¥17,600.00  ¥16.00 
3 巴氏硬度 ≥40 40 5.1一6.5 ≥84 ≥130 ≥5.5×10^3 2 30 Φ2600 5200 11 500-25㎜;2000-13㎜;2700-11㎜ 13 1250 ¥20,000.00  ¥16.00 
4 断裂延伸率(%) ≥0.8 0.8 6.6一10  ≥95 ≥140 ≥6.2×10^3 3 50 Φ3000 6600 12 500-30㎜;2000-16㎜;2000-14㎜;2100-12㎜ 14 2100 ¥33,600.00  ¥16.00 
5 环向拉伸强度(Mpa) 120~180 150 管道取值300Mpa >10 ≥110 ≥150 ≥6.86×10^3 4 120 Φ4000 8900 12 500-35㎜;2000-18㎜;2000-16㎜;2000-14㎜;2400-12㎜ 16 3900 ¥62,400.00  ¥16.00 
6 轴向拉伸强度(Mpa) 45~60 47.5 管道取值150Mpa 注:此板是指包括耐腐蚀层(1.2一2.5.m)和增强层的玻璃钢板,试验条件温度20℃、湿度65% 。 5 200 Φ6000 6100 14 500-45㎜;2000-28㎜;2000-24㎜;1600-16㎜ 20 5900 ¥94,400.00  ¥16.00 
7 环向弯曲强度(Mpa) ≥250 250 6 300 Φ6500 8000 14 500-55㎜;2000-30㎜;2000-24㎜;2000-20㎜;1500-16㎜ 21 8400 ¥134,400.00  ¥16.00 
8 抗压强度(Mpa) 118~245 181.5 管道取值240Mpa 7 400 Φ7000 9200 16 500-50㎜;2000-30㎜;2000-24㎜;2500-20㎜;2200-16㎜ 22 9900 ¥158,400.00  ¥16.00 
9 环向弹性模量(Mpa) 1.41~2.45×104 1.93E+04 管道环向弯曲弹性模量1.36E+04Mpa 8 500 Φ8000 8600 17 500-50㎜;2000-30㎜;2000-24㎜;2500-20㎜;1600-17㎜ 24 11000 ¥176,000.00  ¥16.00 
10 轴向弹性模量(Mpa) 1.09~1.27×104 1.18E+04 管道轴向拉伸弹性模量6.8E+03Mpa 9 600 Φ8500 9100 18 500-50㎜;2000-30㎜;2000-28㎜;2500-24㎜;2100-18㎜ 26 13200 ¥211,200.00  ¥16.00 
11 剪切模量(Mpa) 0.69×104 6.90E+04 10 800 Φ9500 9700 19 500-50㎜;2000-32㎜;2000-30㎜;2500-25㎜;2700-20㎜ 28 16300 ¥260,800.00  ¥16.00 
12 内衬厚度(mm) ≥2.5 3.13  1层表面毡+4层针织毡+3层网眼布 11 1000 Φ10000 11000 20 500-60㎜;2500-34㎜;3000-28㎜;3000-24㎜;2000-22㎜ 30 20400 ¥326,400.00  ¥16.00 
13 外保护层厚度(mm) ~1.5 0 不考虑 12 Φ4000 5000 14 1000-25㎜;4000-18㎜ 16 3355 平底,锥顶带5根加强筋(湖北大峪口云南设计院)
14 强度曾厚度附加量(mm) 当δ<5,δi=δ+3mm δ:强度层计算厚度;                                                δi:强度层设计厚度 13 Φ3500 9500 15 1200-40㎜;1000-30㎜;1000-20㎜;6300-18㎜ 15 平底,椭圆封头(湖北大峪口云南设计院)
当5≤δ<10,δi=δ+2mm
当10≤δ<15,δi=δ+1mm
当δ≥15,δi=δ+0mm
15 设计安全系数 ≥10 10 管道取值6.3
16 材料的许用应变值[ε] ≤0.1% 0.10%
17 稳定安全系数
对于受外压的圆筒,其稳定安全系数m≥5;对于受外压的凸形封头其稳定安全系数m≥15
18 压力试验
1 设备制成后应以1.5倍设计压力进行水压试验,对仅受液体静压力的设备只进行盛水试漏。
2 外压容器和真空容器以内压进行压力试验,试验压力P
T=Max(1.5P,P+0.1)确定。(P为设计压力)
JC/T587-1995纤维缠绕增强塑料贮罐要求缠绕角为80º,轴向拉伸强度≥15MPa。

玻璃钢-立式贮罐设计(玻璃钢HG/T20696-1999)
1
1-1、 圆筒段强度层壁厚计算公式                                                                 其中: 取值 根据贮罐理论设计壁厚计算刚度
δ: 圆筒的计算厚度(mm) 管道规格(mm) 3500 
n: 安全系数 10 t-管道厚度(mm)(强度层+内衬层厚度3.13㎜) 18.59 
Di: 圆筒内径(m) 3.5 D-平均管径(mm) 3518.59 
σb: 圆筒在设计温度条件下环向拉伸极限强度(Mpa) 150 E-管壁环向弯曲弹性模量(N/㎡) 1.93E+10
H: 罐体计算点至最高液位的高度(m) 9.5 I-单位长度管的环弯曲惯性矩,I=t3/12(m4/m) 5.35647E-07
γ: 介质密度(Kg/m3),当γ<1000时,取γ=1000 1100 则:管道刚度SN=EI/D3(N/㎡) 240 
1 缠绕系数,取0.8(钢制件叫焊缝系数,见GN150-89的1.8要求 0.8
得:圆筒强度层计算壁厚为
δ= 14.46  mm
强度曾厚度附加量(mm)
1 mm 强度层厚度附加量(mm) 当δ<5,δi=δ+3mm δ:强度层计算厚度;                                                δi:强度层设计厚度
则:圆筒强度层设计壁厚为
δi= 15.46  mm 当5≤δ<10,δi=δ+2mm
1-2、 按罐体的刚度计算圆筒段壁厚公式 1 取值 当10≤δ<15,δi=δ+1mm
δ: 圆筒的计算厚度(mm) 当δ≥15,δi=δ+0mm
n: 安全系数 10
Di: 圆筒内径(m) 3.5
H: 罐体计算点至最高液位的高度(m) 9.5
γ: 介质密度(Kg/m3),当γ<1000时,取γ=1000 1100
[ε] 材料的许用应变值 0.10% 钢制材料的弹性模量及抗拉强度查GB150-89的附录I-材料的高温性能
E 玻璃钢轴向弹性模量(Mpa) 1.18E+04
得:圆筒强度层计算壁厚为
δ= 15.19  mm 强度曾厚度附加量(mm) 当δ<5,δi=δ+3mm δ:强度层计算厚度;                                                δi:强度层设计厚度
强度曾厚度附加量(mm)
0 mm 当5≤δ<10,δi=δ+2mm
则:圆按刚度强度层设计壁厚为
δi= 15.19  mm 当10≤δ<15,δi=δ+1mm
则:
圆筒段强度层壁厚为
δi= 15.46  不含内衬及外保护层厚度) 当δ≥15,δi=δ+0mm
二、贮罐稳定性校核
1-1、 储罐罐壁设计外压力计算 1 264235.500   = 0.2642  1
K1——风压系数。对建筑地区为接近海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区是,K1=1.38;对田野、丘陵、乡村、丛林以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区时,K1=1.0,对有密集建筑的大城市区时,K1=0.71 1.38 
qo——10米高度处的基本风压值,N/㎡ 85100.0  按12级台风(85.1KN/m2)计算
K2——对于安装呼吸阀的储罐,考虑到阀打开后的动作之后系数,取K2=1.2;对不安装呼吸阀的贮罐,取K2=1.0. 1.0 
P——罐内操作负压,pa; 0.0 
1-2、 罐壁的许用临界压力[Pc]计算 1 #N/A  = #N/A Mpa
1 #N/A
1 序号  总厚度t(mm) 有效厚度δei(t×90%)(mm) 各段高度hi(m) 各段当量高度Hei(m)
式中:Hei——第i圈罐壁板的当量高度,m 第1段 30 27 1 #N/A
          hi——第i圈罐壁板的实际高度,m 第2段 20 18 2.5 #N/A
         δei——第i圈罐壁板的有效厚度,mm 第3段 25 22.5 3 #N/A
         δl——最薄层罐壁板的有效厚度,mm 第4段 20 18 3 #N/A
小计: 9.5 #N/A
1-3、罐壁的稳定性校核应满足如下要求: 1
1
2-2、 罐顶最小壁厚(未加内衬层厚度)
贮罐公称直径DN(㎜) 0.6~1.8 1.8~3.5 ≥3.5
强度层最小有效厚度(㎜) 4.8 6.4 9.6
2-3、 罐底最小壁厚(未加内衬层厚度2.5㎜)
贮罐公称直径DN(㎜) 0.6~1.8 1.8~3.5 ≥3.5
强度层最小有效厚度(㎜) 5 7 10
2-4、 平底贮罐底部转角半径r:40≤r≤150,厚度为底板与筒体厚度之和。
三、平底立式储罐的锚固(螺栓)计算
应考虑的因素:(1)静水压、内压;    (2)风的倾覆力;    (3)地震力,但不与(2)同时考虑;    (4)储墩筒体、幼顶及附件重量;    (5)试验压力。
3-1、 贮罐的倾覆力矩计算(取地震弯矩计算值)(N·m) 1 902766.5 
H: 贮罐高度,m 9.5 
Fk1 1 190056.1 
Cz:综合影响系数,对于常压立式储罐Cz=0.4 0.4
αmax:地震影响系数的最大值见右表,根据实测和计算 ,一般立式储罐自振周期均小于0.2s 0.45 基本烈度 7级 8级 9级
αmax 0.23  0.45  0.90 
1 107631.7  1
          m1:贮罐内储液质量,(㎏) 106760.2 
         Ft:动液系数,按右表取值 1.01 
g: 重力加速度,g=9.81m/s2 9.81 注:中间值用内插法。H一储罐罐底面到罐液面的高度,m; R一自罐底往上数第一圈罐的内半径,m
3-2、 每一个螺栓最大总拉力计算(N) 1 5572.1 
M: 总的倾覆力矩,(N·m);取地震弯矩计算值; 902766.5 
Dcp:  螺栓分布圆直径,(m) 3.75
F: 1 0
P —罐顶内压,(Mpa); 0
Di— 储罐内径,mm 3500
n:  螺栓个数,个数应为4的倍数,且其沿弧长间距不得超过 1500m m 12
G: 储罐的最小质量,kg 3000
3-3、 螺栓许用应力校核计算 1 36.2  1
f: 1 153.86
d— 螺栓的根径,mm 14
1 螺栓许用应力(Mpa)使用温度<100℃时取78 78
四、抗震设计:
1、水平地震载荷计算(见以上螺栓锚固计算) 1 190056.1 
2、地震弯矩计算(见以上螺栓锚固计算) 1 902766.5 
3、第一圈底部的最大应力σ1: 1 3.57  1
式中  N1——第一圈罐壁底部的垂直载荷,包括罐体质量(按罐体质量的80%计算)和保温           层质量,㎏ 4600
         A1——第一圈罐壁的截面积,A1=3.14D1δe         m2 0.30 
1 0.26 
         D1——第一圈罐壁的平均直径    m 3.527
         δe——第一圈罐壁的有效厚度    m 0.027
4、第一圈罐壁的许用临界压力[σt]: 1 489.68 
      式中  R1——第一圈罐壁的平均半径,R1=0.5D1,近似值R1=R,          m; 1.7635
               He——基础顶面到罐顶面的高度,m; 9.5
1
贮罐参数
技术参数
FRP-立式储罐
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