1、115、内容器与外壳支承应力计算和校核：15.1、内容器支撑承受载荷计算15.1.1 内容器支撑承受静载荷满载时内容器及其附件质量为 m27722KgG2.72X10 5 N15.1.2 内容器支撑承受动载荷支座承受的力 向上：1G （由上部四个支撑承受）向下：2G （由下部四个支撑承受）轴上：2G （由右端四个支撑承受）由此可知：下部四个支撑承受的力最大。15.1.3 支撑选用环氧玻璃管，材料性能如下：压缩强度：180MPa；拉伸强度：180MPa；下部支撑环氧玻璃管承受向下载荷为：P 轴 2G cos30/41.2010 5NP 切 l2G sin30/40.6910 5N选用的环氧玻璃管
2、尺寸为：18020102(L)环氧玻璃管截面积为：A（D 2-d2）/4=10053mm 2抗弯截面模量为：W=（D 4-d4）/（32D）=363028mm 3弯矩为：M 1=P 切 1L=73.14105Nmm弯曲应力为： bM 1/W=20.15Mpa b=87.5 Mpa满足要求剪切应力为：P 切 1/A=6.86 MPa=12 Mpa满足要求压缩应力为： cP 轴 /A=11.95 MPa c=75 Mpa满足要求15.1.4 右部支撐环氧玻璃管承受轴向截荷为P 切 2=2G/4=1.38105N右下部选用的环氧玻璃管尺寸为：18040102（L）环氧玻璃管截面积为：A（D 2-d2
3、）/4=17593mm 2抗弯截面模量为：W=（D 4-d4）/（32D）=518014mm 32弯矩为：M 2=P 切 2L=1.41107 Nmm组合弯曲力矩为：M= =158.6105 Nmm21M弯曲应力为： bM/W=30.62Mpa b=87.5 Mpa满足要求剪切应力为： /A=8.8MPa=12 Mpa21切切 P满足要求压缩应力为： cP 轴 /A=6.82MPa c=75 Mpa满足要求15.2 内容器筒体应力计算内容器筒体可视为承受均布载荷的两支撑点的外伸梁，其最大弯矩位于容器支承处的截面上或圆筒中间处的截面上。15.2.1 圆筒轴向弯矩计算圆筒中间处截面的弯矩：4/)3
4、/41/()(212 LAhLhiRmLMimN086.495/0854 )920351(90)(3. 52 式中：R 支座反力 R1.36X10 5NL圆筒长度（两封头切线之间的距离） L9200mmRm圆筒的平均半径 Rm1008mmhi封头曲面深度 hi500mmA支座形心至封头切线的距离 A1825mm支座处截面上的弯矩： )3/41/(2)(/122 LhihiRmLRMmN 525 04.8)903/4( /920185/50891.15.2.2 圆筒轴向应力计算在圆筒中间处横截面上，由于压力及轴向弯矩引起轴向应力：3a .最高点处 ememRMpR2114.3/2/Pa8.6 5
5、2.8104.3/86.95055式中： p计算压力 p1.065Mpae 有效厚度 e 8.52mmb.最低点处 ememRMR212 4.3/Pa8.70 52.8104.3/86.956515在支座处圆筒横截面上，由于压力及轴向弯矩引起的轴向应力：a. 靠近水平中心线处 ememRKMpR2123 4.3/Pa XXX68.90 52.8107.43/)0.58(155式中：K 1系数 K10.107b. 在横截面最低点处ememRMpR224 4.3/Pa6.5 52.81092.43/)10.58(1085 式中：K 2系数 K20.19215.2.3 圆筒轴向应力校核以上计算所得的
6、轴向拉应力 1、 2、 3、 4 均不超过设计温度下材料许用应力 l=137 Mpa，故满足要求。15.2.4 切向剪应力计算在圆筒支座处横截面上的剪应力：)3/4(/)2(3 hiLRALKemMPa15. )350492(5.810/290.905 式中 K3系数 K30.319415.2.5 切向剪应力的校核圆筒的切向剪应力 不超过设计温度下材料许用应力的 0.8 倍，即 0.8l109.6Mpa ，故满足要求。14、114X6 钢管支撑强度校核14.1 钢管与加强垫板间焊缝剪切应力校核：3 根钢管所支撑的重量 P G1+G2+G3式中 内筒体重量 G1=3470 Kg装液重量 G221
7、000 Kg内筒顶上夹层珠光砂重量 G3=500 KgP=24970Kg由公式 得： =80 Mpalap MPa17324907.8.式中：a 焊角高度，mm焊缝系数l焊缝长度，mm焊缝金属的剪切应力，Mpa 焊缝金属的许用剪切应力，Mpa抗剪强度校核满足要求。14.2 钢管抗弯强度校核每根钢管承受的载荷为 P/3,弯矩 mNegPM3.465183弯曲应力 MPawZ0.9Pa14式中： 34 1.5232)0()(32 mdDZ e=57mm偏心距，mm 故抗弯强度满足要求515、支腿的强度校核15.1. 支腿所受载荷15.1.1 储罐的满重 m038675kg储罐的空重 m8500kg
8、总高度 H7070mm外容器外直径 D02516mm支腿个数 n3支腿材料113Mpa15.1.2 容器受水平风力P=K1K2q0f1l1D0x10-6=0.71.706001.637070251610-6=1.27X104NP水平风力K1体形系数，取 K10.7；K2风振系数，取 K11.70；q0该地区基本风压值，取 q0600N/m 2; f1风压高度变化系数，选取 f11.63；l1容器高度，l 17070mm；D0容器的外直径，D 02516mm。15.1.3 容器受水平地震力gmCaF01 N4103.8936751.5F水平地震力；C综合影响系数，取 C0.5；a1容器基本自振周
9、期 T1 的地震影响系数，a 10.16；基本振型参与系数，1；6m0容器的操作质量，m 038675 kg其中 313.9ieDEHT s07.1250.692.7870. 35a10.16，由 T0.077s 查得Wm0g=70709.8=6.9X104N;H容器的总高度，H7070mm；E弹性模量，E1.92X10 5MpaDi外容器内直径，D i2500mm。 e外容器筒体有效厚度，e 6.2mmF1=P=1.27X104NF2=F+0.25P=3.03X104N+0.25X1.27X104=3.35X104N容器受水平力：F H=F2=3.35X104N (在 F1 与 F2 中取大
10、值)15.1.4 支腿水平反力 nFQ40.35.15.1.5 支腿垂直反力 4410738.96.212WtgHL支腿个数 n3 时， 5.070hDt15.2.支腿的应力计算15.2.1 支腿弯曲应力MPaWeFQLb 47.18102.7831.644min 36333in 02.6 mHhBWmin支腿最小截面系数 mm37e从容器壳体外壁到支腿型钢重心处的距离 mmm17265L支腿高度 L873mm15.2.2 支腿压缩应力 MPaAFTLc 7.51204 c压缩应力 Mpa；FL支柱垂直反力 NAT支腿截面积 mm2AT=386262-374238=12120mm2综合应力：
11、MPacb 5.17.47.182则 ，满足要求。15.3.支腿稳定性校核柔度： 64.7318iLkLk支腿纵向弯曲长度 Lk873mm支腿截面的最小惯性半径： mAIiT3.142058.I支腿截面惯性矩 mm4 48333 105.12876812bhBHAT支腿截面积，A T12120mm 2临界柔度 16736.096.052 EcE材料弹性模量，E1.92X10 5Mpa8 c压缩许用应力 c 计算MPacc 27.55.13674.04.0122 5.132c c c 则满足要求。15.4 地脚螺栓的强度计算地脚螺栓反力 NnWtgFHL41072地脚螺栓中的拉应力 B MPaA
12、nBbLB 25.443524nb地脚螺栓个数，n b3AB地脚螺栓截面积， 2221.96435mdABd螺栓最小直径。螺栓选用 M38，腐蚀裕量 3mm，则 d35mm。地脚螺栓中的剪应力 ： MPanAWQb 08.543519.6012.244Q支脚水平反力，Q1.12X10 4N底板与基础间的静摩擦系数，0.15nb地脚螺栓个数，n b3。 许用剪应力 67.8Mpa15.5 底板9支脚作用混凝土基础上，其上面的最大压应力为MPabFBL 35.065817421FL支脚的垂直反应力 Nb1,b2底板的长和宽 mm底板厚度 mBab 04.7135.730a0支脚边至底板的距离实取底
13、板厚度 b20mm 满足要求。15.6 外支脚与外筒体连接处焊接接头的强度计算剪切应力： MPaAFL 67.91026387.0.4焊接接头剪切应力 MpaA焊接接头在厚度方向的截面面积 mm2角焊缝计算取 10mm。弯曲应力： MPaZQLa 36.102.781.064 a焊接接头弯曲应力 MpaZ焊接接头本体对环向轴的截面系数 mm3 3633 102.268786 mHbhB组合应力 MPaa 9.4.1.920 ，满足要求。16、内容器径向支撑载荷计算10内容器及其附件质量为 M3470kg在运输过程中，取 2 倍重力，即 NG4.6801.93472此重力由下部的两环向支撑承受，
14、如图受力分析可得： 1503907cos12NN1=54867.8每个支撑结构承受的载荷为： 8.467Np选用的环氧玻璃板尺寸为：1207512mm环氧玻璃板截面积为： 290175mA压缩应力为： MPaPaPcc 759.6/8.46/ 满足要求。目 录一、漏热计算第 2 页二、蒸发率的计算第 3 页三、夹层内 5A 分子筛吸附剂重量计算第 4 页四、贮藏自然升压时间的计算第 4 页11一、漏热计算型号 参数 说明 公式 来源 结果 单位 备注1.1 基本参数1 Vis 有效容积 结构 28 m3 2 绝热层厚度 结构 0.025 m 3 q 多层绝热比热流 1.05 W/m. 2 4
15、T 246 5 P 夹层真空度 设计 1X10-1 Pa 6 DN1 顶底部进液管 结构 57x3.5 mm 7 DN2 液面计气液相管 结构 10x2 mm 8 DN3 放空管 结构 57x3.5 mm 9 DN4 增压管 结构 32x2.5 mm 10 DN5 溢流管 结构 14x2 mm 11 DN6 低部进液管 结构 57x3.5 mm 12 DN7 压力表管 结构 10x2 mm 11 B1 玻璃钢支撑棒 结构 180x20 mm L1021212 B2 玻璃钢支撑棒 结构 180x40 mm L10213 2 不锈钢平均导热率 结构 9 W/m.K 1.2 绝热体综合漏热量1 Q1
16、 绝热体综合漏热量 Q1=q.Fm 70.1 W 2 F1 绝热层内表面积 结构 65.93 m2 3 F2 绝热层外表面积 结构 67.51 m2 4 Fm Fm=(F1-F2)/In(F1/F2) 66.79 m2 1.3 管材漏热量1 Q2 管材漏热量 Q21+Q22+Q23+Q28 5.78 W 2 Q21 顶部进液管漏热量 Q21 2Fm1.T/L 1 0.456 W 3 Fm1 顶部进液管截面积 Fm1（R 2-r2) 5.88X10-4 m2 4 L1 管长 结构 2.85 m 5 Q22 底部进液管漏热量 Q22 2Fm2.T/L 2 0.95 W 6 Fm2 底部进液管截面积
17、 Fm2（R 2-r2) 5.88X10-4 m2 7 L2 管长 结构 1.37 m 8 Q23 液面计液相管漏热量 Q23 2Fm3.T/L 3 0.036 W 9 Fm3 液面计液相管截面积 Fm3（R 2-r2) 5.02X10-5 m2 10 L3 管长 结构 3.04 m 11 Q24 液面计气相管漏热量 Q24 2Fm4.T/L 4 0.074 W 12 Fm4 液面计气相管截面积 Fm2（R 2-r2) 5.02X10-5 m2 13 L4 管长 结构 1.5 m 14 Q25 放气管漏热量 Q25 2Fm5.T/L 5 0.42 W 15 Fm5 放气管截面积 Fm5（R 2
18、-r2) 5.88X10-4 m2 16 L5 管长 结构 3.12 m 17 Q26 增压管漏热量 Q26 2Fm6.T/L 6 0.39 W 18 Fm6 增压管截面积 Fm6（R 2-r2) 2.31X10-4 m2 19 L6 管长 结构 1.29 m 20 Q27 压力表管漏热量 Q27 2Fm7.T/L 7 0.14 W 21 Fm7 压力管截面积 Fm7（R 2-r2) 5.02X10-5 m2 22 L7 管长 结构 0.8 m 23 Q28 压力表管漏热量 Q28 2Fm8.T/L 8 0.068 W 24 Fm8 压力管截面积 Fm8（R 2-r2) 7.5X10-5 m2
19、 25 L2 管长 结构 2.45 m 1.4 玻璃钢支撑漏热量计算（固定端） 1 Q31 支撑漏热量 Q31n 3Fm.T/L 1 41.87 W 固定 端2 4 玻璃钢平均导热率 企业标准 0.31 W/mK 133 Fm 玻璃钢截面积 Fm（R 2-r2) 结构 0.014 m2 4 L1 固定端玻璃钢有效长度 结构 0.102 m 5 n 固定端玻璃钢数量 设计 4 1.5 玻璃钢支撑漏热量计算（滑动端）1 Q32 支撑漏热量 Q32n 3Fm.T/L 2 29.9 W 滑动 端2 4 玻璃钢平均导热率 企业标准 0.31 W/mK 3 Fm 玻璃钢截面积 Fm（R 2-r2) 结构
20、0.01 m2 4 L2 滑动端玻璃钢有效长度 结构 0.102 m 5 n 滑动端玻璃钢数量 设计 4 总漏热量计算1 Q 总漏热量 Q=Q1+Q2+Q31+Q32 147.6 W 二、蒸发率计算型号 参数 说明 公式 来源 结果 单位 备注1 Q 总漏热量 计算 147.6 W 2 hfg 汽化潜热 202.5 KJ/Kg 3 V 容器有效容积 结构 28 m3 4 LN2密度 810 Kg/m3 5 LNG 日蒸发率 LN2Q243.6(h fgV）0.278% Kg/d 6 A 标准日蒸发率 JB/4783-2007 0.290% Kg/d 三、夹层内 5A 分子筛吸附剂重量计算型号
21、参数 说明 公式 来源 结果 单位 备注1 a 吸附剂容量 0.02 Pa.m3/g 2 V1 5 年内及附剂所吸附的 气体量 V1=Qn365243600 157.68 Pa.m3 3 Q 夹层静态漏放气率 1E-0.6 Pa.m3/S 4 n 有效期 设计 5 Y 5 W1 所需分子筛质量 W1=V1/a 10.5 kg 6 V2 吸附筒容量 结构 28 L 7 W2 吸附筒容吸附剂量 W2=V2X0.8 22.4 kg 四、贮藏自然升压时间的计算4.1 基本技术参数4.1.1 几何容积 V31m 34.1.2 有效容积 V 28 m 34.1.3 充装介质质量 G22680 Kg144.
22、1.4 日蒸发率 在外界温度为 20时： 200.29%/d4.2 饱和 LN2 的有关物理参数4.2.1 物理性质参数 （注：表中压力为绝压）饱和蒸气压 饱和温度 比热 汽化潜热 参数状态 MPa K KJ/Kg.K KJ/Kg0.1MPa 0 77.24 2.02 199.840.9MPa 0.8 100.78 2.32 162.74.2.2 内容器气相空间容积： VV-V 2.5m 34.2.3 日蒸发量： dKgGg/7.6520204.3 无损贮存自然升压时间在自然升压过程中，由于液体饱和蒸汽压升高，使其处于过冷状态，而吸收外界传入的热量而升高温度，以与其饱和蒸汽压相适应。4.3.1
23、 压力由 0Mpa 升至 0.81Mpa 时，其吸收热量为：KJQ179232680/3.02.4.78.10 液体升温所需热量 Q 只能由表征传热性能的日蒸发率 所平衡。4.3.2 外界温度为 20、饱和蒸汽压由 0.1Mpa 升至 0.7Mpa 时，其无损贮存时间为： 天92/7.1684.9/2020 gT（单独表格）3 外壳完好，保温绝热层损坏、真空失效，夹层中充满最高温度（火灾）的罐体安全阀计算1、贮罐安全泄放量计算1 Ws12.61(650-T2) 3A0.82(q 3) JB/T4783-2007 1889 Kg/h2 Pdi1.3Ps+0.1 JB/T4783-2007 1.1
24、66 Mpa3 T2 介质在泄放压力下的温度 实用热物理性质手册 2-171107.6（-165.4） K4 3火灾下气体导热系数 MATHESON 气体数据手册附录 23 0.907 KJ/mh155 Q3 在泄放压力下的汽化潜热 实用热物理性质手册 2-172 144 a6 A 内容积受热面积 3.14D0（L+0.3D 0） 68.4 m27 D0 内容积外径 结构 2.016 m8 L 内容器总长 结构 10.200 m9 保温层厚度 结构 0.1 m2、安全阀最小泄放面积计算1 As1As1W s17.610-2CK Pdi(M/ZT)0.5 JB/T4783-2007 174 mm22 C 气体特性系数 容规附表 5-1 356 3 K 安全阀额定泄放系数 选定 0.675 4 Z 气体压缩系数 GB150-1998 附录 B 0.78 5 M 气体摩尔质量 28 Kg/mo16 ds1ds1=(As1/0.785)0.5 17.3 mm结论：外壳完好，保温绝热层损坏、真空失效，夹层中充满最高温度（火灾）的罐体安全阀阀座的通径17.3mm因此，选用 DN25 的全启式安全阀符合要求。
