Đồ Án Tính Toán Thiết Kế Bồn Chứa Xăng

Vì vậy việc cung cấp nhiên liệu cho xe gắn máy chủ yếu là xăng là rất cần thiết và đây cũng là một ngành kinh doanh cung cấp xăng bán lẻ cho các phơng tiện xe găn máy bằng cách bố trí

Gi¸o viªn híng dÉn : ThS Vò Hång Th¸i

Sinh viªn thùc hiÖn : D Huy TuÊn

Đề tài.

Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa xăng hình trụ nằm

ngang cho cửa hàng xăng dầu có thể tích là 60m3.

Yêu cầu:

Mở đầu

Ngày nay với việc kinh tế xã hội phát triển với tốc độ chóng mặt thì các phơng tiện giao thông cũng tăng rất nhanh Đặc biệt ở nớc ta tăng nhanh nhất là xe gắn máy còn các phơng tiện khác tăng không đáng kể

Vì vậy việc cung cấp nhiên liệu cho xe gắn máy ( chủ yếu là xăng )

là rất cần thiết và đây cũng là một ngành kinh doanh cung cấp xăng bán lẻ cho các phơng tiện xe găn máy bằng cách bố trí các trạm bán lẻ xăng dầu dọc các đờng có mật độ xe qua lại cao Chính vì thế ta cần phải thiết kế hợp

lý các bồn chứa xăng ở các trạm bán lẻ đó đảm bảo đợc việc nhập hàng từ các xe bồn và việc bán lẻ xăng cho các phơng tiện giao thông Để thiết kế hợp lý đòi hỏi ngời thiết kế phải hiểu rõ về tính chất vật lý cũng nh tính chất hoá học của xăng , điều kiện làm việc của bồn chứa để tìm loại vật liệu chế tạo thích hợp và tính toán đủ bền cho các bồn chứa đó Cần chú ý đến tính phòng cháy nổ và tính độc hại của xăng , bố trí hợp lý các bồn chứa sao cho diện tích và không gian chiếm chỗ là ít nhất

4

Kết hợp với các yếu tố khác và việc thiết kế hợp lý các bồn chứa xăng

có thể đem lại đợc nhiều lợi ích về kinh tế cho đất nớc nói chung và các chủcửa hàng nói riêng

Phần ITổng quan về xăng dầu

Công nghệ chế biến dầu mỏ đợc xem nh đợc bắt đầu từ năm 1859.Khi ở nớc Mỹ ông Edwin Drake khai thác đợc dầu thô Chỉ một năm sau

Từ các số liệu trên cho thấy , thế giới đã khai thác và chế biến một ợng dầu khổng lồ và với tốc độ tăng trởng hàng thập niên rất nhanh

l-Ngành công nghiệp dầu khí tăng trởng nhanh trở thành ngành côngnghiệp mũi nhọn nhằm đáp ứng hai mục tiêu chính

Cung cấp các sản phẩm năng lợng cho nhu cầu về nhiên liệu động cơ,nhiên liệu công nghiệp và các sản phẩm về dầu mỡ bôi trơn

Cung cấp các hoá chất cơ bản cho ngành tổng hợp hoá dầu và hoáhọc tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu phát triển các chủng loại sản phẩm củangành hoá chất, vật liệu

ở Việt Nam, dầu khí đã đợc phát hiện và ngày 26/6/1986 tấn dầu đầutiên đã khai thác đợc từ mỏ Bạch Hổ Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí ở thềmlục địa phía Nam đã đi vào khai thác nh mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng

Đông Năm 1994 chúng ta đã khai thác đợc 6,7 triệu tấn dầu, năm 1995 là7,5 triệu tấn, năm 1997 là 10,1 triệu tấn Nớc ta đã bắt đầu tiến hành xâydựng nhà máy chế biến dầu đầu tiên với công suất 6 triệu tấn/năm

Các sản phẩm chính trong lọc dầu

KhíLPG( khí hoá lỏng )Xăng ôtô

Sản phẩm nhẹ Xăng máy bay

Xăng công nghiệpNhiên liệu phản lựcChất đốt dân dụngDung môi pha sơnNhiên liệu DiezenDầu nhờn cọc sợi Sản phẩm TB Dầu nhờn máy

Dầu tuabinDầu thuỷ lựcCác dầu nhờn khác

Dầu công nghiệp Dầu nhờn động cơSản phẩm nặng Dầu hộp số

Sản phẩm nặng Các dầu khác

Sáp mềmDầu cắt gọt kim loạiDầu cặn FO

PetrolactumTrong số các sản phẩm lọc dầu, Xăng động cơ là sản phẩm quantrọng nhất Nó là hỗn hợp của xăng chng sơ bộ, xăng crăcking, xăngrefoming và alkylat, kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cầuhoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và cả trongcác điều kiện tồn chứa, dự trữ khác nhau …

Các yêu cầu đối với chất lợng xăng

- Bật máy tốt

- Động cơ hoạt động không bị kích nổ

- Khởi động nhanh và không gặp khó khăn

- Không kết tủa, tạo băng trong bộ chế hoà khí

- Không có nút hơi trong hệ thống nhiên liệu của phơng tiện

- Trị số Octane đợc phân bố tốt trong khoảng nhiệt độ sôi

- Hệ thống đầu vào của động cơ phải sạch

Các chỉ tiêu hoá lý của xăng

- Độ hoá hơi.

Khoảng nhiệt độ bay hơi để bay hơi 97-97,5% phải nhỏ ,nó đặc trngcho tính đồng đều của xăng ,nếu khoảng này lớn thì xăng sẽ ngng tụ và làmhỏng động cơ

- Trị số Octane

Là một đơn vị đo quy ớc dùng để đặc trng cho khả năng chóngkích nổ của nhiên liệu và nó đợc đo bằng % thể tích của izoOctane (2.2.4Trimetyl Pentane C8H18 ) trong hỗn hợp của nó với n.Heptane tơng đơng vớikhả năng chống kích nổ của nhiên liệu thử nghiệm ở điều kiện tiêu chuẩn.Xăng thờng có trị số Octane từ 80-95

- Thành phần hoá học cơ bản của xăng (theo bảng 2.2-tài liệu 1).

8

Thành phần pha chế của

xăng Phần cất Các tính chất đặc trng

o C T

o sôi 50%

o C

Octane RON

RON (+1,5chì) OctaneMON (+1,5chì)MON RVP

40-60

80-90

93

83- 90

80- 93 0,7 690

83-Naphtha cất trực tiếp

Ngoài ra còn có các phụ gia khác để tăng tính chống kích nổ và tồnchứa, vận chuyển tốt hơn nh phụ gia chống oxy hoá, biến đỏi cặn, chất tẩyrửa, chất chống gỉ …

Tiêu chuẩn về xăng của Việt Nam –TCVN 5690-1998TCVN 5690-1998

(Dựa theo bảng 2.13 tài liệu 1 )

70 120 190 210 2,0

70 120 190 210 2,0

3 Ăn mòn tấm đồng ở 50 o C/3h max TCVN2694-1995 N o 1 N o 1 N o 1

4 Hàm lợng nhựa thực tế, mg/100ml

max-(sản xuất/tồn chứa,sử dụng) ASTM-D381-94 5/8 5/8 5/8

6 Hàm lợng lu huỳnh tổng%KL ASTM-D1266-95 0,15 0,15 0,15

7 Hàm lợng chì g/l, max TCVN6020-1995 0,15 0,15 0,15 8áp suất hơi bão hoà ở 37,8 o C kPa TCVN5731-1993 43-80 43-80 43-80

Phần IITính toán thiết kế bể

I.Công nghệ tồn chứa xăng

Tại cửa hàng xăng lợng xăng cần dự trữ khoảng 60m3(cha kể cácloại dầu khác),để tồn chứa tốt xăng ta chia làm 2 bồn chứa mỗi bể 303 dợckết nối với nhau

Xăng đợc xe bồn chở đến và dùng bơm để bơm vào bồn, thời giannhập hàng khoảng một giờ đồng hồ.Khi bán hàng thì dùng bơm để hút ra ởcột bơm xăng

Sơ đồ bố trí bồn chứa xăng

Khi nhập hàng áp suất bơm vào khoảng 200 mmH2O, khi hút xăng

ra thì độ chân không khoảng 60 mmH2O Vì vậy bể đồng thời chụi cả ápsuất trong cả áp suất ngoài

Theo bảng XIII.6 tài liệu 3

Xả cặn

Cột bơm

- Tính chiều dài phần hình trụ của bồn chứa.

Để đảm bảo việc tồn chứa tốt thì bồn chứa cần có hệ số chứakhoảng 85% khi đó thể tích cần thiết của bồn chứa là

312 , 31 4

4

2

D

V l

t



Chọn l=6,9 m =6900 mm

Tổng chiều dài bồn chứa là

L= l + 2.(ht +h ) =6,9+ 2(0,6 +0,04)=8,18 (m)

Sơ đồ bố trí bồn chứa trên 2 giá đỡ.

II.Tính chiều dày bồn chứa

Phần vỏ hình trụ đợc hàn nối từ các đoạn vỏ hình trụ Các đoạn này

đợc máy lốc cuốn sau đó hàn từ các tấm thép phẳng

a).Tr ờng hợp bồn nhập hàng.(vỏ chịu áp suất trong).

Chiều dày vỏ trụ đợc xác định theo công thức(XIII.8 tài liệu 3)

h t

4180

8180 2400

  p c

p D

.

(m)Trong đó:

+ Dt (m) :Đờng kính trong của bồn chứa Dt=2400mm=2,4 m

+ p (N/m2) : áp suất trong của bể

Khi làm việc bể chịu áp suất d p1khoảng 200mmH2O =2000N/m2 và

áp suất thuỷ tĩnh của xăng lên bồn p2=.g.h

Tra bảng( 2.7 tài liệu 1)  xăng=750 kg/m3

Ta có p2=750.9,81.2,4=17660 (N/m2)

p=p1+p2 =2000+17660=19660(N/m2) +[](N/m2): ứng suất cho phép của vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo là thép số N0 1020 (theo tiêu chuẩn Mỹ AISI )

Tra bảng ( 3.32 tài liệu 4 )

-,:Hệ số điều chỉnh =1,0 (theo bảng XIII.2.tài liệu 3)

-,nc=1,5 (theo bảng XIII.3 tài liệu 3)

  61 0 220 , 6 10 6

5 , 1

10 9 , 330

 (N/m2)-,nb :hệ số an toàn =1,5 (theo bảng XIII.3.tài liệu 3)

  61 0 298 , 8 10 6

5 , 1

10 2 , 448

c=0,002+0+0,001 =0,003 (m) +  :Hệ số làm yếu

Trên hình trụ có bố trí các lỗ cửa ngời 500 cửa vào 50 ,cửa ra 40

) 40 50 500 ( 6900

0032 , 0 003 , 0 19660 9

, 0 10 6 , 220 2

19660 4 , 2





b).Tr ờng hợp bơm nhiên liệu ra (bồn chịu áp suất ngoài).

Chiều dày tính theo công thức (XIII-32 tài liệu 3)

c D

l E

p D

25 ,

Trong đó:

+D(m):Đờng kính trong của bồn chứa D=2,4 m

+pn(N/m2):áp suất ngoài ở đây bồn chứa làm việc với áp suất chân không khoảng 60 mmH2O =600 N/m2

+E (N/m2) :Mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo E=185.109 N/m2+l(m):Chiều dài phần tính toán l =l1 +2.l2

l1 chiều dài phần hình trụ ,l1 =6,9 ml2 =1/3 chiều cao phần nắp, l2 =1/3(0,6 +0,004)=0,213 m

l =6,9 +2.0,213 = 7,326 (m)Thay số vào công thức trên ta có

004885 ,

0 003 , 0 4

, 2

326 , 7 10 185

600 4

, 2 25

,

1

4 , 0

c).Kiểm tra bền khi thử thuỷ lực với áp suất p =1,5plv =3000N/m 2

.(

2

) (

0 c

c s

c s

10 9 , 330 10

20 27000 09

).

003 , 0 005 , 0

.(

2

) 003 , 0 005 , 0 ( 4

2 Tính chiều dày nắp

ở đây ta chọn nắp có đờng kính trong Dt =2400 mm đợc hàn từ 2

nửa nh hình vẽ và dập thành nắp elíp có kích thớc nh hình vẽ sau

Kích thớc đợc tra theo bảng XIII.10-tài liệu 3

D :đờng kính của phôi D =2900 mm

a) Tr òng hợp chịu áp suất trong .

Chiều dày nắp của bồn chứa đợc tính theo công thức(XIII.47-tài liệu 3)

c h

D p k

p D s

t

t h

.

].

.[

8 , 3

4 , 2 19660 9

, 0 1 10 6 , 220 8

,

3

19660 4 , 2

Theo công thức XIII 50 tài liệu 3 ta có

) (

2

.

].

.[

8 , 3

1

m c h

D p k

k

p D s

t

t n h

n t

4 , 2 600 9 , 0 74 , 0 1 10 6 , 220

c)Kiểm tra bền khi thử thuỷ lực cho nắp

Theo công thức XIII.49 tài liệu 3 ta có

2 , 1 ) (

6 , 7

) ( 2

2

c t

h

o t

t

c s h k

p c s h

10 330 10

20 )

003 , 0 005 , 0 (

6 , 0 9 , 0 1

6

,

7

27000 ) 003 , 0 005 , 0 (

6 , 0 2 4

Vậy khi kiểm tra thuỷ lực bồn chứa đủ bền

3 Kiểm tra độ bền của bồn chứa theo ứng suất uốn gây

mg L l G

Trong đó:

l (m) :Khoảng cách giữa 2 gối đỡ l =4,180 m

L(m) :Chiều dài bồn chứa L =8,180 m

3

10 43 , 5 ) 180 , 8 180 , 4 2 ( 8

81 , 9 24600

( 4

m c s

4 , 2

3

10 6 , 0 10 05 , 9

10 43 , 5

) (

c s

p c s

003 , 0 005 , 0 (

2

19660 )

003 , 0 005 , 0 ( 4 , 2

2 2

2 2 2

) (

4

)]

( [ ] [

2 , 1







c s

p c s

D t td

2

2 2

2

9 , 0 ) 003 , 0 005 , 0 (

4

19660 )]

003 , 0 005 , 0 ( 4 , 2 [ ) 10 6 , 220 (

b Kiểm tra độ ổn định của bồn chứa

Điều kiện kiểm tra theo công thức XIII.24 tài liệu 3

) 4 (

125 , 0 ) 2 1 (

1 )

t

D

M p

k k k

k E c

2

( Theo công thức XIII.25 –TCVN 5690-1998tài liệu 3 )

10 43 , 5 4 , 2 19660 25 , 0

10 43 , 5 2

10 43 , 5 4 19660 (

8 , 9 1 , 3 125 , 0 ) 2

63 , 0 1 (

1 , 3 10

c.Kiểm tra độ võng của bồn chứa

Từ mô hình ở trên ta có độ võng tại điểm chính giữa 2 gối đỡ là

EJ

A l

l L

mg

64

) 2

4 , 0 64

) 2 (

3

2 2

2

c s D E

A l

l L

3 3

9

2 2

2

10 0373 , 0 ) 003 , 0 005 , 0 (

4 , 2 4 , 0 10 185 64

) 2 2 18 4 ( 18 4 18

8

81 , 9

10 92 , 8 18

, 4

10 0373 ,

Bệ đỡ cho bồn chứa xăng có các kích thớc chọn nh sau

a) Kiểm tra độ bền của vỏ tại vị trí gối đỡ

Tại vị trí gối đỡ thì vỏ chịu áp suất ngoài và áp suất tới hạn cho phép là

Pth = 8EJ/R3 (N/m) (Theo trang 200 –TCVN 5690-1998 tài liệu 5 )

J là mô men quán tính của phần vỏ đỡ và đợc tính nh sau

J=

12

) (s c 3

S(m) :là chiều dày phần vỏ đỡ và tấm lót hàn trên bệ đỡ dày 16mm

B(m): là bề rộng bệ đỡ chọn b = 400mm = 0,4 m

9 3

10 4 , 194 12

) 003 , 0 021 , 0 (

4 ,

, 1

10 4 , 194 10 185 8

3

9 9

2 (N/m) (theo trang 200 –TCVN 5690-1998Tài liệu 5 ).

P(N) :Phản lực trên 1 gối đỡ

P=mg/2 =24600.9,81/2 =120663 (N)

58054 886

, 0 2 , 1 2

pth/p5 (Theo trang 200 –TCVN 5690-1998 tài liệu 5 ).

ở đây pth/p =166500/58054 =2,87 < 5 cho nên cha đạt yêu cầu.Vì vậy ta cần đặt thêm tấm lót dày 5mm(bằng chiều dày vỏ ) hàn với vỏ

Khi đó mô men quán tính của phần vỏ đỡ mới là

12

) 003 , 0 026 , 0 (

4 , 0



303994 2

, 1

10 355 10 185 8

3

9 9

2.Tính neo bể và chọn bích

a) Tính neo cho bồn chứa

Khi bồn hút hết xăng bồn chịu lực đẩy Acsimet của không khí, đểcho bồn đứng vững thì ta cần làm thêm neo bể bằng cách làm các vòng thép

ôm lấy bồn và bắt bu lông xuống móng bê tông tránh trờng hợp phải làm bulông bệ đỡ quá lớn

Lực đẩy Acsimet đợc tính nh sau

Chọn bích nắp cửa ngời nh sau.

Chọn đờng ống dẫn xăng vào có đờng kính trong 50mm, dày 5mm.Chọn đờng ống dẫn xăng ra có đờng kính trong 40mm, dày 5mm.Chọn bơm để bơm xăng vào

2

ô   

d

l g

w H

10 02 , 0 ( 05 , 0 3600 14 , 3 81 , 9 2

30 4 750

2

Công suất của động cơ kéo bơm là:

22

KW gQH

5 , 8 7 , 0 3600 1000

30 81 , 9 750

C¸c s¶n phÈm dÇu má vµ ho¸ dÇu

Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi-1999

2 Lª V¨n HiÕu

C«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu má

Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi-2000

3.TrÇn Xoa-NguyÔn Träng Khu«ng-Hå Lª Viªn

Sæ tay qu¸ tr×nh vµ c«ng nghÖ ho¸ häc

Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi-1999

4 Nghiªm Hïng

S¸ch tra cøu thÐp, gang th«ng dông

5 Hå H÷u Ph¬ng

C¬ së tÝnh to¸n thiÕt bÞ ho¸ chÊt

Khoa §¹i Häc t¹i chøc §HBK HN xuÊt b¶n-1977

6 Nguyễn Văn May

Bơm quạt máy nén Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội-2001

Kết luận

Qua quá trình tìm hiểu tài liệu và đợc sự hớng dẫn của thầy giáoThạc sĩ Vũ Hồng Thái em đã thiết kế đợc bồn chứa xăng cho các cửa hàngxăng dầu,và có thể ứng dụng đợc cho các cửa hàng xăng dầu sử dụng trongcuộc sống.Với sự hạn chế về kiến thức là đồ án môn học và kiến thức thực

tế cho nên trong quá trình thiết kế còn có phần sai sót mong đợc sự chỉ dẫncủa các thầy cô giáo để em có đợc sự hiểu biết nhiều hơn nữa và để rút kinhngiệm cho đồ án tốt nghiệp sau này.và cuối cùng cho em đợc cảm ơn thầygiáo Thạc Sĩ Vũ Hồng Thái đã giúp em hoàn thành đồ án này

24