埋地油罐计算书

《油罐与管道强度设计》课程设计题目所在院（系）专业班级学号学生姓名指导教师完成时间此页为任务书，请同学将任务书放入目录1 设计总说明 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 ................................................................................................. 错误！未定义书签。

1.2………………………………………………………………………………………………………...2 计算说明书........................................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1设计原始数据 ......................................................................... 错误！未定义书签。

2.2 油罐尺寸确定......................................................................... 错误！未定义书签。

2.3油罐罐壁的设计计算 ............................................................. 错误！未定义书签。

2.3.1 油罐罐壁钢板的尺寸和排板确定...................................... 错误！未定义书签。

2.3.2 罐壁各层钢板厚度的计算.................................................. 错误！未定义书签。

2.4 油罐罐底的设计计算........................................................... 错误！未定义书签。

2.5 罐顶的设计计算................................................................... 错误！未定义书签。

2.5.1 计算载荷（设计压力）的确定.......................................... 错误！未定义书签。

2.5.2 油罐罐顶的校核………………………………………………………………….参考文献……………………………………………………………………………. 错误！未定义书签。

附录 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。

1 设计说明书2 设计计算书2.1 设计的基本参数设计压力 P ＝0.1MPa 设计温度 T ＝200C 介 质 汽油 焊缝系数 ψ＝1腐蚀裕量 C 2＝2mm 筒体内径 D i1=2600mm 筒体长度 L=8400mm 封头内径 D i2=2600mm 主体材料 16MnR 其设计温度下许用应力 []M P a t170=σ水压试验压力 P T =0.125MPa 钢板厚度负偏差 C 1=0.25mm2.2 壳体壁厚计算2.2.1 筒体壁厚计算由设计书中的公式(2-1)计算筒体壁厚[]m mPPD ti 764.01.01170226001.021=-⨯⨯⨯=-ψ=σδ 壁厚附加量 C ＝C 1＋C 2＝2＋0.25＝2.25mm 由于最小壁厚规定mm 3min ≥δ并且m m D i 2.5100021min =≥δ 所以min δ＋C ＝5.2＋2.25＝7.45mm 圆整后，实选壁厚7.5n δ=mm2.2.2 封头壁厚计算由设计书中的公式(2-2)计算封头壁厚[]m mP PD ti 765.01.05.01170226001.05.022=⨯-⨯⨯⨯=-ψ=σδ 由于最小壁厚规定mm 3min ≥δ并且m m D i 2.5100021min =≥δ 壁厚附加量C=C 1＋C 2＋C 3＝0.25＋2＋2＝4.25mmmin δ＋C ＝5.2＋4.25＝9.45mm圆整后实选壁厚n δ＝10mm 2.2.3 许用外压力[P]许用外压力[P]是根据油罐内压强度得到有效壁厚，再据GB150－1998《钢制压力容器》，按外压圆筒和外压椭圆形封头进行确定。

2.2.3.1 设计外压Py地下油罐的设计外压Py 由覆土外压P1决定。

土是由土粒、水和气所组成的非连续介质，若把土体简化为连续体，而应用连续体力学来研究土中应力的分布时，应注意到，土中任意截面上都包括有骨架和孔隙的面积在内，所以在计算土中自重应力时只考虑土中某单位面积上的平均应力。

在计算土中自重应力时，假设天然地面是一个无限大的水平面，因此在任意竖直面和水平面上均无剪应力存在。

设地下罐筒体内半径为R ，则在天然地面下任意深度H 处(如图1)，作用于筒体外表面上竖向混土自重应力CH σ为：式中1γ一混土的浮容重/(KN/m 3)，=1γ17000KN/m 3图3-1 任意深度H 处，圆筒上任一点M 的静压力分析图竖直面上还作用有水平向的侧向自重应力CX σ，由于CH σ沿任意水平面均匀地分布，所以混土在自重下只能产生竖向变形，而不能有侧向变形和剪切变形，从这一条件出发，在天然地面下任意深度H 处除有作用于水平面上的竖向混土自重应力CH σ外，在根据弹性力学理论，作用在圆筒外表面的侧向混土自重应力应CX σ与CH σ成正比，而剪应力均为零，即：式中K 0――土的侧压力系数，其中碎石土K 0＝0.18～0.25，砂石土K ＝0.25-0.33，粘土K ＝0.33。

取K 0＝0.25。

则在任意深度H 处，圆筒上任一点M 的静压力P 1为：圆筒最大静压力在X-X 剖面上，但此点CH σ与圆筒外表面相切，不存在混土对圆筒产生静压力，而只有侧向静压力，因此根据华南理工大学等合编的《地基及基础》中计算挡土墙的土压力的方法，圆筒最大静压力的作用点假设在距离圆心1/3R 处，即：MPak H R P 036193.025.012.13.1321700013222011=+⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯=+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=γ则 13619.0036193.01.01=+=+=P P P Y MPa 式中Ho――地面距罐体顶部表面的距离/m ，H 0＝1.2m2.4 0.1362MPa 外压校核2.4.1 筒体0.1362MPa 外压校核已知：mmn 5.7=δ25.525.25.7=-=-=C n e δδmm筒体计算长度：89136503124028400=⨯⨯+⨯+=L mm圆筒外径：D 0＝2600＋15＝2615mm 所以095.49825.526150==eD δ 41.3261589130==D L查GB150－98中图4－2，内差法求得：A ＝0.0000345用A 值查GB150－98中图4－5知，A 落在设计温度下材料线的左方，所以许用外压力用GB150-98中4－2式计算：[]eD AEP δ032=式中E――材料弹性模量，由GB150-98中表I5内差法得：E=2.049⨯106MPa则[]0931.025.52620310049.20000345.023260=⨯⨯⨯⨯==eD AE P δMPa 因为[]MPa P 0931.0=〈P Y ＝0.136193MPa 所以圆筒选10mm 的壁厚不满足要求。

2.4.2 封头0.136193MPa 外压校核已知 n δ＝10mm 75.525.410=-=-=C n e δδmm 其当量半径R i =0.9D i =0.923402600=⨯mm 则96.40675.52340==eiR δ 由GB150-98中4－6式得 000307.096.406125.0125.0===ei R A δ 查GB150－98中图4－5内差法求得B ＝565 由GB150－98中4－7式计算许用外压力[]1559.01081.940=⨯⨯=δiR B P MPa因为[]MPa P 1559.0=〉P Y ＝0.136193MPa 所以封头壁厚选10mm 的钢板满足条件。

2.7 筒体加强圈的设计计算假设筒体壁厚取10n δ=mm 圆筒计算壁厚7.75e δ=mm圆筒计算长度L ＝8913mm 2.7.1 加强圈数的确定计算设3个加强圈后，计算长度L s =8913297133L ==mm 则134.1262029710==D L s 065.33875.726200==e D δ 查GB150－98中图4－2，内差法求得：A=0.00035用A 值查GB150-98中图4－5知，A 落在设计温度下材料线的右方，则有内差法求得：B=475，按下式计算许用外压力：[]4404759.81109.81100.13784338.065eB P D δ=⨯⨯=⨯⨯=MPa 因为[]MPa P MPa P Y 136193.013784.0=>= 所以该筒体采用10mm 厚的16MnR 钢板制造，设置3个加强圈，其结果满足外压强度要求。

2.7.2 加强圈尺寸的设计 2.7.2.1 加强圈的选择选择加强圈的尺寸规格为100×20mm 的扁钢，加强圈两侧的腐蚀裕量为2mm ，加强圈的计算尺寸为100⨯16mm 。

2.7.2.2 计算加强全横截面积As 即组合截面的惯性矩加强圈的和截面积：As=100⨯16=1600mm 2加强圈的惯性矩：31161002064516.1297.75I ⨯==m 4 加强圈两侧起加强作用的宽度：0.7.7578.1b ===mm 筒体起加强作用部分的截面积：2227.7588.11365.55e A b δ==⨯⨯=mm 2筒体起加强作用部分的惯性矩：32278.17.759381.767.75I ⨯⨯==mm 4 形心离筒壁厚中心线的距离a ：27.757.75501600502229.116001365.55As a As A ⎛⎫⎛⎫+⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===++mm 计算加强圈与壳体组合段的惯性矩Is ：44222222110212.41.2955.136576.93811.29275.7501600129.2064516275.745m m a A I a A I I S S ⨯=⨯++⎪⎭⎫⎝⎛-+⨯+=++⎪⎭⎫⎝⎛-++=2.7.2.3 由下式计算参数B ：97.4035.1485160075.72620361.10=+⨯=+=S S e Y L A D P B δ式中 P Y ――设计外压 P Y ＝0.1361MPa=1.361kgf/cm 2 根据B 值查GB150－98图4－4得系数A ＝0.00028 计算加强圈与壳体组合截面所需的惯性矩I ：()462201052.200028.09.105.1485160075.75.148526209.10m m AL A L D I S S e S ⨯=⨯+⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=δ 因为I S ＝4.2126461052.210⨯=>⨯I mm mm 4所以满足要求。