大型储罐计算过程优化

4000m3大型低压储罐设计计算
储罐的设计计算需要考虑以下几个方面：容积计算、结构设计和压力计算。

下面是一个简单的设计计算步骤：
1. 容积计算：
首先，根据储罐的使用需求确定其容积。

对于一个4000m3的低压储罐，可以假设其直径为D，高度为H。

容积（V）= 面积（A）* 高度（H）
储罐的底部为一个圆形，面积（A）= π* (D/2)^2
根据容积V=4000m3，可以计算出储罐的高度H。

2. 结构设计：
根据储罐的容积计算结果，可以确定储罐的直径D和高度H。

结构设计包括材料选择、支撑结构设计和防腐处理等。

根据设计要求，选择适合的材料和结构。

3. 压力计算：
低压储罐需要进行压力计算，以确保其在正常操作范围内能够承受内部压力。

根据储罐的设计压力和使用要求，计算出储罐的壁厚和支撑结构。

这只是储罐设计计算的简单步骤，并且可能需要根据具体要求和设计规范进行进一步的计算和验证。

设计一个大型低压储罐需要经验和专业知识，建议寻求专业
工程师的协助。

大型ＬＮＧ储罐隔震简化计算方法杨淋亦 李光辉　中国成达工程有限公司　成都　６１００４１摘要　鉴于目前ＬＮＧ储罐隔震设计计算方法过于繁琐的问题，本文提出一种整体理论分析结合反应谱弹性数值分析的方法，通过两阶段分析，准确计算带有隔震支座的大型ＬＮＧ储罐在地震作用下结构产生的效应，为带有隔震支座的ＬＮＧ储罐在地震作用下的计算提供了一种简便、可靠的工程计算方法。

关键词　ＬＮＧ储罐　隔震　地震　反应谱　两阶段杨淋亦：工程师，注册土木工程师（岩土）。

２０１７年毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业获工学学士学位。

现主要从事石油化工结构设计工作。

联系电话：１３８８０４９１４３５，Ｅ ｍａｉｌ：Ｙａｎｇｌｉｎｙｉ＠ｃｈｅｎｇｄａ ｃｏｍ。

由于全球清洁能源的需求，各国对ＬＮＧ的消耗持续增加，ＬＮＧ储罐的建设越来越大型化，但由于ＬＮＧ具有易挥发、易燃、易爆等特性，一旦发生泄漏将产生极大的灾害，所以，对ＬＮＧ储罐的设计有着极高的要求。

ＬＮＧ储罐有多种形式，目前国内较为常用的有全容罐和薄膜罐。

这两种罐体皆由混凝土外罐、金属内罐以及保温材料组成。

基础多采用高承台桩基础，以防止低温ＬＮＧ液体对土体的冻胀破坏。

由于ＬＮＧ储罐的重要性，在抗震上采用中震弹性、大震不屈的抗震设防目标。

对于场地烈度较高时，在地震作用下，上部结构及下部基础都难以满足抗震设防要求。

为使结构更加安全、经济、合理，需对结构采取隔震措施。

文献［１］介绍了ＬＮＧ储罐隔震技术，提供了可行的隔震工程设计方法。

文献［２－３］介绍了隔震支座在ＬＮＧ储罐中的地震响应分析，证明采用隔震支座能够有效降低地震作用效应，采用隔震支座后能满足工程设计需求。

文献［４］研究了保温层对隔震效果的影响，认为设计时需考虑保温层对隔震的影响。

文献［５］介绍了ＬＮＧ储罐的隔震时程分析方法。

文献［６］提供了一种ＬＮＧ储罐基础基于反应谱设计的简化方法。

目前国内对ＬＮＧ储罐隔震设计已经有了较多研究，但分析时多采用非线性动力时程方法，分析繁琐，后处理复杂，不适用于工程设计。

本科毕业设计说明书3000m3液化气球罐的优化设计THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANK学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日3000m3液化气球罐的优化设计摘要球形储罐作为一种有压储存容器，相对于一般圆筒形储存容器，具有用材少、受力情况好、占地面积小等显著优点，在石油、化工、冶金等领域广泛用于储存气体、液体或者液化气体。

本文设计了在常温下工作的3000m3的液化气球罐及其相应附件。

查阅相关资料后，确定采用16MnR钢作为球壳用钢，对其储罐形式进行了优化设计，计算比较后确定采用混合式三带球罐，支柱形式为赤道正切式，支柱根数为10根，拉杆采用可调式拉杆，根据相关设计标注进行结构设计和强度校核，最后完成相关附件的设计。

最终的成果为一张装配图和三张主要零件的零件图。

关键字：球形储罐，材料选择，结构优化，强度校核THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANKABSTRACTCompared to the general cylindrical storage container, the spherical tank is a kind of pressure storage containers with less material, good force, cover a small area, etc, which is widely used in storage of gases, liquids, or liquefied gas in petroleum, chemical industry, metallurgy and other fields.This paper designs the 3000㎡LPG spherical tank working at room temperature and its corresponding accessories. Referring to relevant data, I determine using 16 MnR steel as the steel spherical shell. The optimization design is carried out on the form of storage tank. After computation and comparison, I determine using hybrid three zones spherical tank with the pillar form of the equator tangent type, prop root number of 10, and adjustable draw-pole. The structure is designed and the strength is checked according to related design marks, and finally the design of the related accessories is completed. The final result of this study is a assembly drawing and three parts drawing of major parts.KEYWORDS: the spherical tank, material selection, structure optimization,strength chec目录摘要................................................ 错误!未定义书签。

3型高压储罐优化设计方法P. Francescato，A. Gillet，D. Leh，P. Saffr波尔多大学，法国国家科学研究中心摘要本研究承受内压下比较不同的优化设计方法生产的两个角缠绕结构。

近些年，研究集中在材料和他们破坏行为以及绕组优化技术在船舶几何关系和制造过程，但这些研究没有建立明确的设计规则。

在本文中，两种方法，一种是基于一个基本的CPT和渐进破坏和枚举优化，另一个更复杂的有限元<FE）的渐进破坏法和遗传算法(GA>优化相比最近结果基于清洁发展机制的理论和一个3 d 有限元技术将一个改进遗传算法。

结果被用来比较的优点每种方法的局限，并推导出简单的设计规则和计算策略，将可靠地获得一个很好的CPU成本/效益比。

关键词：储氢罐；缠绕结构；高压储罐.1.介绍因为他们的高剪裁功率，和他们的非常有趣的与常规材料相比，复合材料的特定的属性材料越来越多地用在高性能的域，例如为航空航天，汽车和船舶等行业。

特别地，在过去的十年中，大量的研究已经做了各种方法设计纤维缠绕储氢罐。

但是尚未找到明确的解决方案进行氢车辆在绝对安全的条件下，在可接受的成本。

最流行的存储解决方案，包括高压的筒形罐<压力高达35兆帕存储）与制造纤维缠绕技术，采用高强度UD碳纤维/环氧树脂复合材料的金属<3型船）或塑料<类型4艘）眼线。

长丝缠绕是一个过程，得到最佳的纤维/基体的比例，因此，最佳的刚性/重量比在长丝卷绕过程中，纤维束被放置在一个旋转的可拆卸的芯棒和纤维的取向范围内是纤维滑移限制。

高压储罐和一般轴对称结构是典型的类型的复合部件它可以是高度根据他们必须承受的负荷进行优化，幸好可能性的纤维取向的纤维缠绕的过程提供。

优化的重量复合贮氢罐在爆破压力下是一个很大的挑战，因为最佳的复合物取决于物理结构和机械性能的材料，形状，制造，处理以及经济和环境的制约。

鉴于高的参数数目，定义一个最优配置是复杂的，一般需要计算机辅助设计工具。

⼤型储罐计算书4000m3储罐计算书⼀、计算个圈壁板厚度1、计算罐壁板厚度，确定罐底板、罐顶板厚度：⽤GB50341-2003中公式（6.3.1-1）计算罐壁厚度σρd d ][0.3)-(H 9.4t D =式中：d t —储存介质条件下管壁板的计算厚度，mm D —油罐内径（m ）（21m ）H —计算液位⾼度（m ），从所计算的那圈管壁板底端到罐壁包边⾓钢顶部的⾼度，或到溢流⼝下沿（有溢流⼝时）的⾼度（12.7m ）ρ—储液相对密度（1.0）d ][σ—设计温度下钢板的许⽤应⼒，查表4.2.2（157MPa ） ?—焊接接头系数（0.9）第1圈： mm 7.89.0163.010.3)-(12.7219.4t d ==n δ=8.7+2.3=11mm 取12mm 第2圈： mm 38.79.0163.011.88)-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=7.38+2.3=9.68mm 取12mm 第3圈： mm 06.69.0163.011.88)2-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=6.06+2.3=8.36mm 取10mm 第4圈： mm 74.49.0163.011.88)3-0.3-(12.7219.4t d ==n δ=4.74+2.3=7.04mm 取8mm根据表6.4.4，罐壁最⼩厚度得最⼩厚度为6+2=8mm ，故第5、6、7圈取8mm 。

⼆、罐底、罐顶厚度、表边⾓钢选择（按GB50341规定）罐底板厚度：查表5.1.1，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为6mm ，加上腐蚀余量2mm ，中幅板厚度为8mm查表5.1.2，不包括腐蚀余量的最⼩公称直径为11mm ，加上腐蚀余量2mm ，取边缘板厚度为14mm 罐顶板厚度：查7.1.3，罐顶板不包括腐蚀余量的公称厚度不⼩于4.5mm ，加上1mm 的腐蚀余量后取6mm包边⾓钢：按GB50341表6.2.2-1，选∠75×10 罐顶加强筋：-60×8 三、罐顶板数据计算：①分⽚板中⼼⾓（半⾓）55.2425200302/21000arcsin 302/arcsini 1?=-=-=）（）（SR D α②顶板开孔（φ2200）中⼼⾓（半⾓）5.2252001100arcsin r arcsin2?===SR α顶板开孔直径参照《球罐和⼤型储罐》中表5-1来选取注：中⼼顶板与拱顶扇形顶板的搭接宽度⼀般取50mm ，考虑到分⽚板最⼩弧长不⼩于180mm ，故取φ2200mm③分⽚板展开半径mm 1151144.25tg 25200tg 11=??==αSR R mm 1100.52tg 25200tg 22=??==αSR R ④分⽚板展开弧长：⌒AD = mm 96985.255.24360252002360221=-=-?）（）（πααπSR ⑤分⽚板⼤⼩头弧长：⼤头：⌒ABmm 1535446021000n302i =?+-?=?+?-=）（）（ππD ⼩头：⌒CDmm 1974411002n r 2=?+??=?+=ππ⑥中⼼顶板展开弧长⌒Lmm 22995023605.22520022502360222=?+=?+??=）（）（παπSR四、拱顶⾼度计算内侧拱顶⾼：mm 227830)-(21000/2252002520030)-/2(D h 222i 2n =--=--=SR SR外侧拱顶⾼：mm 228462278h w =+=五、盘梯计算计算参数：g H —罐壁⾼度，mm （12700） i R —罐内半径，mm （10500）W SR —拱顶半径，mm （25206）α—内侧板升⾓（45°）n R —内侧板半径，mm （n R =10500+12+150=10662mm ） B —盘梯宽度（内外板中⼼距）取656mm ，板宽150mm ，板厚6mm1、平台⾼度WW SR SR --+=2i 2w 1L)-(R h h425mm 252061000)-(1050025206228422=--+=mm 3125142512700=+=H式中：1h —平台⽀撑⾓钢上表⾯⾄包边⾓钢上表⾯的距离，mmL —平台端部⾄罐内表⾯的距离，⼀般取800-1000mm ，取L=1000mm2、内侧板展开长度mm 184202100)-(1312523n =?=-=）（H H L式中：3H —盘梯下端⾄罐底上表⾯的距离，mm ，≮50mm ，取100mm3、外侧板展开长度mm 189951066265611184207071.0117071.022n n w =++??=++=?R B L L ）（）（ 4、三⾓架个数个）（717001225)-(13125x n 3==-=L H式中：x —第⼀个三⾓架到罐底上表⾯的距离，mm 取1225mm 3L —相邻三⾓架的垂直距离，mm ⼀般1500-2000mm5、三⾓架在罐壁上的⽔平位置a n =n01n 2b h R R）（- 式中：1b —内侧板及外侧板的宽度，mm ，⼀般取150mm —n h 第n 个三⾓架平台表⾯的距离，n ×1700mm0R —底圈壁板外半径，mm （10500+12=10512mm ） n R —内侧板半径mm （10662）a 1=mm 1467106621051221507001=-）（ a 2=mm 31431066210512215070012=-?）（ a 3=mm 48191066210512215070013=-?）（ a 4=mm 64951066210512215070014=-?）（ a 5=mm 81711066210512215070015=-?）（ a 6=mm 98471066210512215070016=-?）（ a 7=mm 115231066210512215070017=-?）（ 6、盘梯包⾓=-=-=96.691801066210013119180n 3b ππαR H H ≈70° 六、带肋球壳稳定性验算21mn 2s m t t t 0001.0][）（）（?=R E P （C.2.1-1）式中： ][P —带肋求壳的许⽤外载荷，KPaE —设计温度下钢材的弹性模量，MPa 查表4.1.6得192×103 MPaS R —球壳的曲率半径，mm S R =SR=25200mm n t —罐顶板有效厚度，mm n t =6-C=6-1-0.6=4.4mm m t —带肋球壳的折算厚度，mm332m3n 31m m 4t t 2t t ++= （C.2.1-2）式中：]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t 21n 13n 2nn 121s 11131m-+++?=）（L （C.2.1-3）]e t n 12t 4t 2t h 3h b h [12t22n 23n 2nn 222s 22232m-+++?=）（L （C.2.1-4） SL 1n 111t b h 1n += （C.2.1-5） SL 2n 222t b h 1n += （C.2.1-6）式中：31m t —纬向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm1h —纬向肋宽度，mm （⾼度60）1b —纬向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2） 1s L —纬向肋在径向的间距，mm （1228） 1n —纬向肋与顶板在径向的⾯积折算系数058.112284.42.5061t b h 1n 1n 111=??+=+=S L 1e —纬向肋与顶板在径向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm（按CD130A6-86《钢制低压湿式⽓柜设计规定》算出下⾯公式）78.1)602.54.41214(2)4.460(602.5)(2)(e 1111111=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n32m t —径向肋与顶板组合截⾯的折算厚度，mm 2h —径向肋宽度，mm （⾼度60）2b —径向肋有效厚度mm （8-（2×1+0.8）=5.2）2s L —径向肋在纬向的间距，mm 下⾯求2s L ：a) 先求第1圈纬向肋的展开半径3R 先求第圈纬向肋处的⾓度（半⾓3α）∵600360/252002=πα∴364.1=?α° ?=?-?=?-=186.23364.155.2413ααα再求第1圈纬向肋处展开半径3Rmm 10793186.23tg 25200tg R 33=??==αSRb) 求第1圈纬向肋的每块分⽚板肋板的弧长2s Lmm 14152]186.23cos 10790244360sin[L 2s ==）（ 2n —径向肋与顶板在径向的⾯积折算系数05.114154.4602.51t b h 1n 2n 222=??+=+=S L 2e —径向肋与顶板在纬向组合截⾯的形⼼到顶板中⾯的距离，mm537.1)602.54.41415(2)4.460(602.5)(2)(e 2222222=?+??+??=++=h b t l t h h b n s n带肋球壳按下图布置把上⾯各参数代⼊C.2.1-3中求31m t4082]78.14.4058.1124.444.424.40636012152.506[12t232231m=??-++?+=）（把上⾯各参数代⼊C.2.1-4中求32m t3492]4537.14.405.1124.444.424.40636014152.506[12t232232m=??-++?+=）（c) 把31m t ，31m t 代⼊C.2.1-2中，求m tmm 46.12492434.424082t 33m =+?+=d) 把m t 代⼊C.2.1-1中求[P]78.246.124.42.2546.12101920001.0][2123==）（）（P KPae) 验算：设计外载荷（外压）L P 按7.1.2条规定取1.7KPaL P <[P] 即1.7<2.78 ∴本带肋球壳是稳定的（L P 是外载荷，按7.1.2条规定，取1.7MPa ）七、加强圈计算1、设计外压，按6.5.3-3q 25.2P k o +=W （6.5.3-3）式中：o P —罐壁筒体的设计外压（KPa ） ?W k —风载荷标准值（KPa ）见式6.4.7q —罐顶呼吸阀负压设定压⼒的1.2倍（KPa ），取1.2（按SYJ1016 5.2.2条规定）风载荷标准值：按式6.4.7o z s z k w µµβ=?W （6.4.7）式中：?z β——⾼Z 处见风振系数，油罐取1s µ—风载体系形数，取驻点值，o w —基本风压（取0.4KPa ）z µ—风压⾼度变化系数z µ风压⾼度变化系数，查表6.4.9.1，建罐地区属于B 类（指⽥野、乡村，丛林及房屋计较稀疏的乡镇和城市郊区，本储罐⾼度为12.7m ，介于10和15中间，要⽤内插法求x=z µ=1.08（15m —1.14 10—1.0 12.7—x ）风载荷标准值：432.04.008.111k ==?W KPa 把k w =0.432KPa 代⼊6.5.3-3中a 2.22.1432.025.2P o KP =+?=2、计算罐壁筒体许⽤临界压⼒ 2.5min cr )Dt (48.16][P E H D = （6.5.2-1）∑=ei H H E 5.2imin iei t t h ）（=H 式中：][P cr —核算区间罐壁筒体的需⽤临界压⼒，KPa E H —核算区间罐壁筒体的当量⾼度，mmin t —核算区间最薄板的有效厚度，mm(8-2.3=5.7) i t —第i 圈罐壁板的有效厚度，mmi h —第i 圈罐壁板的实际⾼度，mm （1880） ei H —第i 圈壁板的当量⾼度E H 表∑==95.8ei H H E m把E H 代⼊（6.5.2-1）中48.1)215.7(95.82148.16][P 2.5cr =??=KPa ∵o P =2.3>1.48MPa ∴需要加强圈具体⽤⼏个加强圈依据6.5.4的规定∵22.3][P 2.3 cr ≥＞∴应设1个加强圈，其位置在1/2E 处根据6.5.5规定，在最薄板上，不需要换算，到包边⾓钢的实际距离就是4.5m （距包边⾓钢上表⾯4.5m ）根据表6.5.6选取加强圈规格，本设计选∠125×80×8⼋、抗震计算（CD130A 2-84） 1、⽔平地震载荷W a Q max 0Z C =式中：0Q —⽔平地震载荷 kgfZ C —综合影响系数 0.4max a —地震影响系数，按附表A 选0.45W —产⽣地震荷载的储液等效重量（波动液体）’w F W f =式中：f F —动液系数，由R H W /的⽐值，按附表A 2选取，如遇中间值则⽤插值法求。

大型立式储罐计算1.结构设计：2.承载能力计算：大型立式储罐承受的力主要有罐内液体压力、风载荷、地震力等。

液体压力是主要的载荷，在计算时需要考虑罐壁和罐底的强度和稳定性。

风载荷是罐体受到的风压力，在计算时需要考虑罐体表面积、风速和风压系数。

地震力是由地震产生的水平力，在计算时需要考虑地震加速度和罐体的地震反应。

3.容积计算：大型立式储罐的容积取决于其结构形状和尺寸。

对于圆筒形罐身，可以使用体积公式V=π*r^2*h计算容积，其中r为罐身半径，h为罐身高度。

对于锥形或平底罐底，需要额外考虑底部的容积。

容积计算对于储罐的使用和管理非常重要，通常需要精确计算并定期校验。

4.材料厚度计算：大型立式储罐的材料厚度是保证其结构强度和安全性的重要因素。

材料厚度计算需要考虑储罐的最大内压力、最大外压力、材料的强度参数和安全系数等。

一般来说，材料厚度计算需要满足强度条件、稳定条件和安全条件，同时也要满足相关规范和标准的要求。

5.其他计算参数：大型立式储罐还需要计算其他一些参数，如罐体温度、密封性和防腐蚀措施等。

罐体温度需要考虑储罐内液体的蒸发和凝结情况，以及外部环境温度的影响。

密封性是为了保证储罐内外压力不会互相干扰和泄漏，需要考虑密封材料和结构的选择。

防腐蚀措施是为了延长储罐的使用寿命，需要选择合适的防腐蚀涂层和防腐蚀材料。

综上所述，大型立式储罐计算涉及结构设计、承载能力、容积、厚度等多个方面。

通过合理计算和分析这些参数，可以确保储罐的安全性、可靠性和经济性。

当进行大型立式储罐计算时，需要仔细考虑并遵守相关规范和标准，以确保储罐的设计和使用符合行业要求和安全要求。