儲(chǔ)罐風(fēng)速與風(fēng)壓

風(fēng)速和風(fēng)壓可按照伯努利方程可以相互轉(zhuǎn)換：

w0=V^2/16.

而油罐的實(shí)際所受風(fēng)壓要比基本風(fēng)壓w0大，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓wk需要再基本風(fēng)壓基礎(chǔ)上考慮風(fēng)振系數(shù)1，駐點(diǎn)1，高度變化系數(shù)。根據(jù)研究，在罐的外表的迎風(fēng)面上只有大約60°的范圍是受壓的，而其他范圍是吸力。受壓的60°范圍內(nèi)，有20°范圍的弧長(zhǎng)受壓近似為常數(shù)，值近似為wk，而整個(gè)60°范圍內(nèi)的風(fēng)壓圖形近似為正弦曲線，正對(duì)著風(fēng)的那點(diǎn)為駐點(diǎn)，值為wk.

但是計(jì)算儲(chǔ)罐的風(fēng)壓不能直接使用wk，因?yàn)閣k是以基本風(fēng)壓為基礎(chǔ)的，我國(guó)基本風(fēng)壓是采用每10分鐘的最大平均風(fēng)壓值，世界上采用時(shí)間間隔有60分鐘，20分鐘，10,5,1分鐘等。當(dāng)間隔越短，其最大平均風(fēng)壓值就越高。儲(chǔ)罐在使用時(shí)，有可能在某一瞬間當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到臨界值時(shí)就被吹癟，所以在儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中不是以10分鐘最大平均風(fēng)速，而是以3秒鐘（同API650）瞬時(shí)最大平均風(fēng)速。其折算系數(shù)=1.5^2=2.25.

計(jì)算儲(chǔ)罐的實(shí)際風(fēng)壓值

對(duì)于與大氣聯(lián)通的內(nèi)浮頂油罐：P0=2.25wk

其敞口浮頂油罐，駐點(diǎn)的實(shí)際外壓為wk，加上內(nèi)壁的吸力為0.5wk，兩者之和為1.5wk，所以P0=2.25*1.5*wk

對(duì)于固定頂油罐，由于風(fēng)的抽力在儲(chǔ)罐內(nèi)壁引起的負(fù)壓為0，但是需要考慮呼吸閥引起的負(fù)壓q，所以固定頂?shù)膶?shí)際風(fēng)壓值：P0=2.25wk+q

罐頂抗風(fēng)圈的計(jì)算

儲(chǔ)罐需要計(jì)算頂部抗風(fēng)圈的最小截面模數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行了很多假設(shè)。

1.作用于罐壁迎風(fēng)面的風(fēng)壓按照正弦曲線分布Wk*sin(πa/θ)

2.風(fēng)壓分布范圍內(nèi)的抗風(fēng)圈為兩端鉸支的圓拱，范圍為60°。

3.罐全高1/2的迎風(fēng)面風(fēng)壓均由該圓拱承擔(dān)。

風(fēng)力作用下圓拱的最大彎矩為Mmax=P1*R*R/[(π/θ)^2-1],其推導(dǎo)見(jiàn)《浮頂油罐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》，中國(guó)科學(xué)院北京力學(xué)研究所。

抗風(fēng)圈所需的最小抗彎模量為W=Mmax/[σ], 將P1和0.32W0*H的關(guān)系，θ=60°, [σ]取A3鋼=211MPa，并取一定安全系數(shù)代入,可以得到GB50341式6.4.6

Wz=0.083D^2*H1*wk.

API650的頂部抗風(fēng)圈公式為

Z=D^2H2/17*(V/190)^2

其公式來(lái)源和GB非常類(lèi)似，只是一個(gè)用基本風(fēng)壓一個(gè)用基本風(fēng)速，API650將風(fēng)速190km/h當(dāng)做基本風(fēng)速，如果風(fēng)速不等于190，可以進(jìn)行修正。

API650不僅要求頂部抗風(fēng)圈，也要求中間抗風(fēng)圈達(dá)到最小截面模數(shù)的要求。

GB50341根據(jù)中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所的研究結(jié)果，罐壁加強(qiáng)圈的慣性矩可按下式計(jì)算：

I=100t^3*Sqrt(Rt)

GB50341表6.5.6采用的加強(qiáng)圈最小尺寸，即是按照上式確定的。下表可以看到，除了20m以下，單單是角鋼的慣性矩（不含筒體組合部分）已經(jīng)比所需要的要大。

由上可知：

1.GB通過(guò)設(shè)置默認(rèn)的加強(qiáng)圈最小尺寸保證最小截面要求。

2. 采用更大的角鋼對(duì)于提高臨界壓力作用不大。