background image

 

 

Magazynowanie i transport ropy 

Temat: Określenie podstawowych parametrów wytrzymałościowych 

zbiornika cylindrycznego pionowego oraz parametrów technologicznych 

procesu ogrzewania ropy naftowej w zbiorniku. 

 

 

 

 

 

Adrian Banaś 

WWNiG GiG III rok 

Gr.1 

Niestacjonarne 

 

background image

Projekt zawiera: 

1.  Określenie objętości zbiornika oraz wymiennika ciepła; 
2.  Określenie grubości ścianek zbiornika magazynowego; 
3.  Określenie objętości oraz masy ogrzewanej ropy naftowej; 
4.  Obliczenie ciepła potrzebnego na ogrzanie ropy do określonej temperatury; 
5.  Obliczenie ilości ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika; 
6.  Obliczenie całkowitej ilości ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika; 
7.  Określenie wymaganego czasu grzania ropy aby ją podgrzać z temperatury T

p

 do temperatury 

T

k

8.  Obliczenie obciążenia charakterystycznego śniegiem dachy wg PN-80/B-02010; 
9.  Obliczenie obciążenia wiatrem wg PN-77/B-02011; 
10. Określenie położenia głównego pierścienia wiatrowego oraz obliczenie liczby i 

rozmieszczenia pierścieni pośrednich (wzmacniających) na pobocznicy zbiornika. 

Dane projektowe: 

Nr projektowy – n=2 

Wysokość zbiornika – H=14,4 [m] 

Średnica zbiornika – D=60 [m] 

Wysokość segmentu – h=2,4 [m] (wszystkie segmenty zbiornika mają taką samą wysokość) 

Naprężenia dopuszczalne -                             𝜎

= 230 [𝑀𝑃𝑎] 

Grubość drugiego segmentu obliczam na podstawie wartości ilorazu 

1

√𝑟∙𝑡

1

,grubość blachy kolejnych 

(wyższych) segmentów przyjmuje jako t

n

Stopień wypełniania zbiornika – s=85% 

Gęstość ropy - 𝜌 = 830 [

𝑘𝑔

𝑚

3

Szerokość wężownicy – a=10,5 [m] 

Wysokość wężownicy – b=2,6 [m] 

Grubość wężownicy – c=3,6 [m] 

Temperatura początkowa czynnika grzewczego w wężownicy – T

pw

=460 [

o

C] 

Temperatura końcowa czynnika grzewczego w wężownicy – T

kw

=407 [

o

C] 

Współczynnik przenikania ciepła dla wężownicy – k

w

=350 [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

Temperatura początkowa ropy – T

p

=6 [

0

C] 

Temperatura końcowa ropy – T

k

=46,4 [

o

C] 

Temperatura krzepnięcia ropy – T

krz

=11,4 [

o

C] 

Temperatura otoczenia – T

o

=5 [

o

C] 

Ciepło właściwe ropy – c

r

=1,81 [

𝑘𝐽

𝑘𝑔∙𝐾

background image

Współczynnik przenikania ciepła przez ściany boczne zbiornika – ks=19,5 [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

Współczynnik przenikania ciepła przez dno zbiornika – kd=4,2 [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

Współczynnik przenikania ciepła przez dach zbiornika – kg=5,5 [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

Lokalizacja zbiornika: Bielsko – Biała 

Kąt nachylenia połaci dachu (przyjmuje się dach stały) – e=3 [

o

Obliczeniowe podciśnienie w zbiorniku – p

p

=0,5 [kPa] 

 

1. Określenie objętości zbiornika oraz wymiennika ciepła 

- Objętość zbiornika: 

𝑉

𝑧

= 𝑃

𝑝

∙ 𝐻

𝑧

 [𝑚

3

𝑉

𝑧

=

3,14 ∙ 60

2

4

∙ 14,4 = 4,069 ∙ 10

4

 [𝑚

3

 

- Objętość wymiennika ciepła (wężownica): 

𝑉

𝑤

=a∙ 𝑏 ∙ 𝑐 [𝑚

3

𝑉

𝑤

= 10,5 ∙ 2,6 ∙ 3,6 = 98,28 [𝑚

3

a – szerokość wężownicy [m]; 

b – wysokość wężownicy [m]; 

c – grubość wężownicy [m]. 

 

2. Określenie grubości ścianki zbiornika magazynowego 

Grubość pierwszej ścianki: 

𝑡

1

= [1,06 −

0,0696 ∙ 𝐷

𝐻

∙ √

𝐻

𝜎

] ∙ [

4,9 ∙ 𝐷 ∙ 𝐻

𝜎

] [𝑚𝑚] 

𝑡

1

= [1,06 −

0,0696 ∙ 60

14,4

∙ √

14,4

230

] ∙ [

4,9 ∙ 60 ∙ 14,4

230

] = 18,18[𝑚𝑚] 

 

Gdzie: 

t

– grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm]; 

D – nominalna średnica zbiornika [m]; 

background image

H – zakładana wysokość ścian zbiornika [m]; 

𝜎

 - dopuszczalne naprężenie wywołane ciśnieniem hydrostatycznym magazynowanego medium 

[MPa]; 

 

Określenie grubości ścianki zbiornika magazynowego: 

1

√𝑟 ∙ 𝑡

1

=

2400

√3000 ∙ 18,18

= 10,27[𝑚𝑚] 

Gdzie: 

t

1

 – grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm]; 

r – promień zbiornika [mm]; 

h

1

 – wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [mm]. 

 

Ponieważ 

1

√𝑟∙𝑡

1

≥ 2,625 =>   𝑡

2

= 𝑡

𝑢

 

t

– grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm]; 

t

2

 - grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm]. 

 

Obliczenie grubości drugiej ścianki zbiornika magazynowego. 

I krok literacji 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000

𝜎

 [𝑚𝑚] 

Gdzie: 

n – numer kolejnego segmentu ściany zbiornika magazynowego; 

x – minimalna wartość parametru wyznaczona na podstawie równań: 

n – numer kolejnego segmentu ma wynosić 1 

 

Gdzie: 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) − 0,3]

𝜎

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 1 ∙ 2,4) − 0,3]

230

= 14,96[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany niższego segmentu: 

 t

L

=t

1

=18,18 [mm] 

 

background image

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

 

𝐾 =

18,18
14,96

= 1,22 

𝑡

𝐿

− 𝑔𝑟𝑢𝑏𝑜ść ś𝑐𝑖𝑎𝑛𝑦 𝑛𝑖ż𝑠𝑧𝑒𝑔𝑜 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢 [𝑚𝑚]; 

𝑡

𝑢

− 𝑤𝑠𝑡ę𝑝𝑛𝑎 𝑔𝑟𝑢𝑏𝑜ść ś𝑐𝑖𝑎𝑛𝑦 𝑑𝑟𝑢𝑔𝑖𝑒𝑔𝑜 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢 [𝑚𝑚]. 

 

 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,22 ∙ (1,22 − 1)]

1 + 1,22

1,5

= 0,104 

 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 14,96 + 320 ∙ 0,104 ∙ (14,4 − 1 ∙ 2,4)

= 808,015 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,104 ∙ (14,4 − 1 ∙ 2,4) = 1248 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 14,96 = 817,309 

Gdzie: 

r - promień zbiornika [mm]; 

t

u

 – wstępna grubość ściany drugiego segmentu [mm]; 

H – wysokość zbiornika [m]; 

h – wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [m]; 

n – dla drugiego segmentu ma wynosić 1, ponieważ n = numer segmentu – 1. 

 

 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejsze z x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 808,015 

 

 

 

 

background image

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 1 ∙ 2,4) −

808,015

1000 ]

230

= 14,306[𝑚𝑚] 

Gdzie: 

𝑡

𝑛

 – grubość ścianki drugiego segmentu [mm]; 

D – średnica zbiornika [m]; 

H – wysokość zbiornika [m]; 

h – wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [m] 

𝜎

 - naprężenia dopuszczalne [MPa]; 

n – dla drugiego segmentu wynosić ma 1. 

 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|14,31 − 14,96| = 0,65 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

W takiej sytuacji należy powtórzyć procedurę. 

II krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼

= 14,31[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

1

= 18,18[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼

=

18,18
14,31

= 1,27 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,27 ∙ (1,27 − 1)]

1 + 1,27

1,5

= 0,13 

 

background image

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 14,31 + 320 ∙ 0,13 ∙ (14,4 − 1 ∙ 2,4)

= 898.88 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,13 ∙ (14,4 − 1 ∙ 2,4) = 1560 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 14,31 = 799,36 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 799,36 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 1 ∙ 2,4) −

799,36

1000 ]

230

= 14,32[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|14,32 − 14,31| = 0,01 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Otrzymana wartość t

n

 spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t

= t

2

 = 14,32mm. (t

2

 – grubość 

ścianki drugiego segmentu zbiornika magazynowego) 

 

Określenie grubości trzeciej ścianki. 

I krok literacji 

Obliczenie wstępnej grubości ściany 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) − 0,3]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 2 ∙ 2,4) − 0,3]

230

= 11,89[𝑚𝑚] 

n – dla trzeciego segmentu będzie wynosić 2. 

 

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

2

= 14,32[𝑚𝑚] 

 

 

background image

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

=

14,32
11,89

= 1,2 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,2 ∙ (1,2 − 1)]

1 + 1,2

1,5

= 0,1 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 11,89 + 320 ∙ 0,1 ∙ (14,4 − 2 ∙ 2,4)

= 671,519 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,1 ∙ (14,4 − 2 ∙ 2,4) = 960 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 11,89 = 728,637 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 671,519 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 2 ∙ 2,4) −

671,519

1000 ]

230

= 11,41[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|11,41 − 11,89| = 0,48 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

II krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼

= 11,41[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

2

= 14,32[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

background image

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼

=

14,32
11,41

= 1,26 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,26 ∙ (1,26 − 1)]

1 + 1,26

1,5

= 0,12 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 11,34 + 320 ∙ 0,12 ∙ (14,4 − 2 ∙ 2,4)

= 724,43 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,12 ∙ (14,4 − 2 ∙ 2,4) = 1152 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 11,34 = 711,585 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 711,585 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 2 ∙ 2,4) −

711,585

1000 ]

230

= 11,36[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|11,36 − 11,34| = 0,02 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

 

Otrzymana wartość t

n

 spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t

= t

3

 = 11,36mm. (t

3

 – grubość 

ścianki trzeciego segmentu zbiornika magazynowego) 

 

 

 

 

 

 

background image

Obliczenie grubości ściany czwartego segmentu. 

I krok literacji 

Obliczenie wstępnej grubości ściany 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) − 0,3]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 3 ∙ 2,4) − 0,3]

230

= 8,82[𝑚𝑚] 

n – dla trzeciego segmentu będzie wynosić 3. 

 

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

3

= 11,36[𝑚𝑚] 

 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

=

11,36

8,82

= 1,29 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,29 ∙ (1,29 − 1)]

1 + 1,29

1,5

= 0,13 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 8,82 + 320 ∙ 0,13 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4)

= 613,299 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,13 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 936 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 8,82 = 627,559 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 613,299 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 3 ∙ 2,4) −

613,299

1000 ]

230

= 8,61[𝑚𝑚] 

background image

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|8,61 − 11,36| = 2,75 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

II krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼

= 8,61[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

3

= 11,36[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼

=

11,36

8,61

= 1,32 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,32 ∙ (1,32 − 1)]

1 + 1,32

1,5

= 0,146 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 8,4 + 320 ∙ 0,146 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4)

= 642,602 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,146 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 1051,2 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 8,61 = 196,075 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 196,075 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

background image

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 3 ∙ 2,4) −

196,075

1000

]

230

= 8,95[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|8,95 − 8,61| = 0,34 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

III krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 8,95[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

3

= 11,36[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

=

11,36

8,95

= 1,27 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,27 ∙ (1,27 − 1)]

1 + 1,27

1,5

= 0,125 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

)

= 0,61 ∙ √30000 ∙ 8,95 + 320 ∙ 0,125 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 604,084 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,125 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 900 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 8,95 = 632,167 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 604,084 

 

 

 

background image

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 3 ∙ 2,4) −

604,084

1000 ]

230

= 8,43[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|8,43 − 8,95| = 0,52 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑛𝑖𝑒 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

IV krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼𝐼𝐼

= 8,43[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

3

= 11,36[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼𝐼𝐼

=

11,36

8,43

= 1,348 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,348 ∙ (1,348 − 1)]

1 + 1,348

1,5

= 0,158 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

)

= 0,61 ∙ √30000 ∙ 8,43 + 320 ∙ 0,158 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 670,796 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,158 ∙ (14,4 − 3 ∙ 2,4) = 1137,6 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 8,43 = 613,528 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 613,528 

background image

 

 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 3 ∙ 2,4) −

613,528

1000 ]

230

= 8,42[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼𝐼𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|8,42 − 8,43| = 0,01 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Otrzymana wartość t

n

 spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t

= t

4

 = 8,42mm. (t

4

 – grubość 

ścianki czwartego segmentu zbiornika magazynowego) 

 

Obliczenie grubości ściany piątego segmentu: 

I krok literacji 

Obliczenie wstępnej grubości ściany 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) − 0,3]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 4 ∙ 2,4) − 0,3]

230

= 4,13[𝑚𝑚] 

n – dla trzeciego segmentu będzie wynosić 4. 

 

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

4

= 8,42[𝑚𝑚] 

 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

=

8,42
4,13

= 2,04 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√2,04 ∙ (2,04 − 1)]

1 + 2,04

1,5

= 0,38 

background image

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 4,13 + 320 ∙ 0,38 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4)

= 798,397 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,38 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4) = 1824 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 4,13 = 429,433 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 429,433 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 4 ∙ 2,4) −

429,433

1000 ]

230

= 5,59[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|5,59 − 4,13| = 1,46 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

II krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼

= 5,59[𝑚𝑚] 

n – dla trzeciego segmentu będzie wynosić 4. 

 

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

4

= 8,42[𝑚𝑚] 

 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼

=

8,42
5,59

= 1,51 

Obliczenie parametru C: 

background image

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,51 ∙ (1,51 − 1)]

1 + 1,51

1,5

= 0,22 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 5,59 + 320 ∙ 0,22 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4)

= 587,722 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,22 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4) = 1056 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 5,59 = 499,605 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 499,605 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 4 ∙ 2,4) −

499,605

1000 ]

230

= 5,49[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|5,49 − 5,59| = 0,1 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

III krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 5,49[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

4

= 8,42[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

=

8,42
5,49

= 1,53 

background image

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√1,53 ∙ (1,53 − 1)]

1 + 1,53

1,5

= 0,227 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

)

= 0,61 ∙ √30000 ∙ 5,49 + 320 ∙ 0,227 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4) = 596.229 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,227 ∙ (14,4 − 4 ∙ 2,4) = 1089,6 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 5,49 = 495,116 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 495,116 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 4 ∙ 2,4) −

495,116

1000 ]

230

= 5,5[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|5,5 − 5,49| = 0,01 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Otrzymana wartość t

n

 spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t

= t

5

 = 5,5mm. (t

4

 – grubość 

ścianki czwartego segmentu zbiornika magazynowego) 

 

Obliczenie grubości ściany szóstego segmentu: 

I krok literacji 

Obliczenie wstępnej grubości ściany 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) − 0,3]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑢

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 5 ∙ 2,4) − 0,3]

230

= 2,68[𝑚𝑚] 

n – dla trzeciego segmentu będzie wynosić 5. 

 

background image

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

5

= 5,5[𝑚𝑚] 

 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

=

5,5

2,68

= 2,05 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√2,05 ∙ (2,05 − 1)]

1 + 2,05

1,5

= 0,38 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 4,13 + 320 ∙ 0,38 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4)

= 506,557 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,38 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4) = 912 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 4,13 = 135,799 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 135,799 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 5 ∙ 2,4) −

135,799

1000 ]

230

= 2,89[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|2,89 − 2,69| = 0,2 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

 

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

 

 

background image

II krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼

= 2,89[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany segmentu niższego: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

5

= 5,5[𝑚𝑚] 

 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼

=

8,42
2,89

= 2,91 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√2,91 ∙ (2,91 − 1)]

1 + 2,91

1,5

= 0,55 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 0,61 ∙ √30000 ∙ 2,89 + 320 ∙ 0,55 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4)

= 602,014 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,55 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4) = 1320 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 2,89 = 359,277 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 359,277 

 

Obliczenie grubości ścianki bocznej: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 5 ∙ 2,4) −

359,277

1000 ]

230

= 2,61[𝑚𝑚] 

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|2,61 − 2,89| = 0,27 > 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑛𝑖𝑒 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

background image

Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę. 

 

III krok literacji 

Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku: 

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 2,61[𝑚𝑚] 

 

Grubość ściany pierwszego segmentu: 

𝑡

𝐿

= 𝑡

5

= 5,5[𝑚𝑚] 

 

Obliczenie parametru K: 

𝐾 =

𝑡

𝐿

𝑡

𝑢

𝐼𝐼

=

5,5

2,61

= 2,11 

Obliczenie parametru C: 

𝐶 =

[√𝐾 ∙ (𝐾 − 1)]

1 + 𝐾

1,5

=

[√2,11 ∙ (2,11 − 1)]

1 + 2,11

1,5

= 0,397 

 

Obliczenie współczynnika x: 

𝑥

1

= 0,61 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

+ 320 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

)

= 0,61 ∙ √30000 ∙ 2,61 + 320 ∙ 0,397 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4) = 475,587 

𝑥

2

= 1000 ∙ 𝐶 ∙ (𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) = 1000 ∙ 0,397 ∙ (14,4 − 5 ∙ 2,4) = 952,8 

𝑥

3

= 1,22 ∙ √𝑟 ∙ 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

= 1,22 ∙ √30000 ∙ 2,61 = 341,382 

Za ‘x’ przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x

1

 ,x

2

 ,x

3

x = 341,382 

 

Obliczenie grubości ścianki zbiornika: 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 𝐷 ∙ [(𝐻 − 𝑛 ∙ ℎ

1

) −

𝑥

1000

]

𝜎

[𝑚𝑚] 

𝑡

𝑛

=

4,9 ∙ 60 ∙ [(14,4 − 5 ∙ 2,4) −

341,382

1000 ]

230

= 2,63[𝑚𝑚] 

 

 

background image

Sprawdzenie warunku: 

|𝑡

𝑛

− 𝑡

𝑢

𝐼𝐼

| ≤ 0,05𝑚𝑚  (? ) 

|2,63 − 2,61| = 0,02 ≤ 0,05 𝑚𝑚 − 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑒𝑘 𝑧𝑜𝑠𝑡𝑎ł 𝑠𝑝𝑒ł𝑛𝑖𝑜𝑛𝑦 

Przyjęto grubość ściany czwartego,piątego i szóstego segmentu równą 10[mm] ponieważ według 
norm API otrzymane z obliczeń grubości są za małe dla średnicy nominalnej projektowanego 
zbiornika na ropę naftową. 

𝝈 = 𝟐𝟑𝟎 [𝑴𝑷𝒂] 

Segment 

Wysokość elementu [m] 

Grubość ściany [mm] 

14,4 

18,18 

12 

14,32 

9,6 

11,36 

7,2 

10 

4,8 

10 

2,4 

10 

 

 

3. Określenie objętości oraz masy ogrzewanej ropy naftowej. 

𝑉

𝑟

= 𝑉

𝑧

∙ 𝑠 − 𝑉

𝑤

[𝑚

3

𝑉

𝑟

= 4,069 ∙ 10

4

∙ 0,85 − 98,28 = 3,448 ∙ 10

4

[𝑚

3

 

Gdzie: 

V

r

 – objętość ogrzewanej ropy naftowej [m

3

V

z

 – objętość zbiornika [m

3

s – stopień wypełniania zbiornika [%] 

V

w

 – objętość wężownicy [m

3

 

Masa ogrzewanej ropy naftowej została obliczona na podstawie wzoru: 

𝑀

𝑟

= 𝑉

𝑟

∙ 𝜌

𝑟

[𝑘𝑔] 

𝑀

𝑟

= 3,448 ∙ 10

4

∙ 830 = 2,862 ∙ 10

7

[𝑘𝑔] 

Gdzie: 

M

r

 – masa ogrzewanej ropy naftowej [kg]; 

V

r

 – objętość ropy naftowej [m

3

]; 

𝜌

𝑟

 – gęstość ropy naftowej [

𝑘𝑔

𝑚

3

 

background image

4.

 

Obliczenie ciepła potrzebnego na ogrzanie ropy do określonej temperatury. 

 

Ropa naftowa przechowywana w zbiorniku, przed wprowadzeniem do rurociągu musi zostać 

ogrzana m.in. w celu roztopienia parafin. Ciepło jakie należy doprowadzić do zbiornika jest sumą ciepła 
potrzebnego do ogrzania ropy oraz ciepła straconego pod wpływem ochładzania się zbiornika. 

𝑞

𝑐

= 𝑞

1

+ 𝑞

2

 

Gdzie: 

q

c

 – całkowita ilość ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika, 

q

1

 – ilość ciepła potrzebna do ogrzania ropy do określonej temperatury, 

q

2

 – ilość ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika. 

 

Ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ropy do określonej temperatury jest określona za pomocą 
wzoru: 

𝑞

1

= 𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100

) [𝑘𝐽] 

Gdzie: 

M – ilość podgrzewanej ropy w zbiorniku, 

c

r

 – ciepło właściwe ropy, 

T

p

 , T

k

 – odpowiednia temperatura początkowa i końcowa ropy w zbiorniku, 

a – procentowa zawartość parafiny w ropie [%], 

χ – utajone ciepło topliwości parafiny, zwykle w granicach 180-230 kJ/kg. 

 

Ilość ciepła straconego na skutek ochładzania się zbiornika może być obliczona z następującego 
równania: 

𝑞

2

= 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇

ś𝑟

− 𝑇

𝑜

) ∙ 𝑡[𝑘𝐽] 

Gdzie: 

k – współczynnik przenikania ciepła od ropy przez blachę stalową zbiornika do otoczenia [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

], 

A – powierzchnia ochładzającego się zbiornika [m

2

], 

T

śr

 – średnia temperatura ropy w zbiorniku w czasie ogrzewania [K], 

T

o

 – średnia temperatura powietrza otaczającego zbiornik [K], 

t – czas podgrzewania ropy w zbiorniku [h].  

 

 

 

background image

Całkowita ilość ciepła jaka została doprowadzona do zbiornika jest wyrażana za pomocą wzoru: 

𝑞

𝑐

= 𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) ∙ 𝑡 

Gdzie: 

A

w

 – powierzchnia grzejna wężownicy parowej [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

], 

k

w

 – współczynnik przenikania ciepła przez ściankę wężownicy [m

2

], 

T

wp

 , T

wk

 – początkowa i końcowa temperatura nośnika ciepła [K], 

T

p

 , T

k

 – początkowa i końcowa temperatura ogrzewanej ropy [K]. 

 

Po podstawieniu symboli otrzymuję: 

𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) ∙ 𝑡 = 𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100

) + 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇

ś𝑟

− 𝑇

𝑜

) ∙ 𝑡 

Przekształcając: 

𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) ∙ 𝑡 − 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇

ś𝑟

− 𝑇

𝑜

) ∙ 𝑡 = 𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100

𝑡 ∙ [𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) − 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇

ś𝑟

− 𝑇

𝑜

)] = 𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100

Otrzymuję: 

𝑡 =

𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100)

𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) − 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇

ś𝑟

− 𝑇

𝑜

)

[ℎ𝑟] 

 

Dane: 

T

p

 

T

k

 

T

krz

 

T

o

 

c

r

 

k

s

 

k

d

 

k

g

 

[

o

C] 

[

o

C] 

[

o

C] 

[

o

C] 

[kJ/kg*K] 

[kJ/m

2

*h*K]  [kJ/m

2

*h*K]  [kJ/m

2

*h*K] 

46,4 

11,4 

1,81 

19,5 

4,2 

5,5 

 

𝑇

ś𝑟

=

2 ∙ 𝑇

𝑘

+ 1 ∙ 𝑇

𝑝

3

 

𝑇

ś𝑟

=

2 ∙ 46,4 + 1 ∙ 6

3

= 32,93[℃] = 306,09[𝐾] − 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 ś𝑟𝑒𝑑𝑛𝑖𝑎 

T

krz

=11,4 [

o

C]= 284,55 [K] 

 

 

 

background image

 

Na podstawie wykresu określono utajone ciepło topnienia parafiny w zależności od temperatury 
krzepnięcia ropy: 

 

 

= 50,04 ∙ 4,1868  [

𝑘𝐽

𝑘𝑔

] = 209,55 [

𝑘𝐽

𝑘𝑔

Na podstawie tabeli przyjęto procentową wartość 
parafiny: 

 a = 4 [%] 

 

 

 

Obliczenie iloczynu 𝑘 ∙ 𝐴: 

𝑘 ∙ 𝐴 = 𝑘

𝑠

∙ 𝐴

𝑠

+ 𝑘

𝑑

∙ 𝐴

𝑑

+ 𝑘

𝑔

∙ 𝐴

𝑔

[

𝑘𝐽

ℎ𝑟 ∙ 𝐾

Gdzie: 

A

s

 , A

d

 , A

g

 - powierzchnia odpowiednio ścian bocznych, dna i górnej części zbiornika z ropą [m

2

]; 

k

s

 , k

d

 , k

g

 – współczynnik przenikania ciepła przez odpowiednio ściany boczne, dno i górną część 

zbiornika z ropą [

𝑘𝐽

𝑚

2

∙ℎ𝑟∙𝐾

]. 

 

Powierzchnia ściany bocznej zbiornika została obliczona na podstawie wzoru: 

𝐴

𝑠

= 2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑟 ∙ 𝐻[𝑚

2

𝐴

𝑠

= 2 ∙ 3,14 ∙ 30 ∙ 14,4 = 2,713 ∙ 10

3

[𝑚

2

Gdzie: 

r – promień zbiornika [m]; 

H – wysokość zbiornika [m]. 

 

Powierzchnia dna zbiornika została obliczona na podstawie wzoru: 

𝐴

𝑑

= 𝜋 ∙ 𝑟

2

[𝑚

2

𝐴

𝑑

= 3,14 ∙ 30

2

= 2,826 ∙ 10

3

[𝑚

2

 

 

 

background image

Powierzchnia górnej części zbiornika została obliczona na podstawie wzoru: 

𝐴

𝑔

= 𝜋 ∙ 𝑟

2

[𝑚

2

𝐴

𝑑

= 3,14 ∙ 30

2

= 2,826 ∙ 10

3

[𝑚

2

𝒌 ∙ 𝑨 = 𝟏𝟗, 𝟓 ∙ 𝟐, 𝟕𝟏𝟑 ∙ 𝟏𝟎

𝟑

+ 𝟒, 𝟐 ∙ 𝟐, 𝟖𝟐𝟔 ∙ 𝟏𝟎

𝟑

+ 𝟓, 𝟓 ∙ 𝟐, 𝟖𝟐𝟔 ∙ 𝟏𝟎

𝟑

= 𝟖, 𝟎𝟑𝟐 ∙ 𝟏𝟎

𝟒

[

𝒌𝑱

𝒉𝒓 ∙ 𝑲

] 

 

Pole powierzchni wężownicy parowej zostało obliczone na podstawie wzoru: 

𝐴

𝑤

= 2 ∙ 𝑎 ∙ 𝑏 + 2 ∙ 𝑎 ∙ 𝑐 + 2 ∙ 𝑏 ∙ 𝑐[𝑚

2

𝐴

𝑤

= 2 ∙ 10,5 ∙ 2,6 + 2 ∙ 10,5 ∙ 3,6 + 2 ∙ 2,6 ∙ 3,6 = 148,92[𝑚

2

 

Czas grzania ropy wynosi: 

𝑡 =

2,862 ∙ 10

7

∙ (1,81 ∙ (319,55 − 279,15) +

4 ∙ 209,55

100

)

350 ∙ 148,92 ∙ (

733,15 + 680,15

2

279,15 + 319,15

2

) − 8,031 ∙ 10

4

∙ (306,09 − 278,15)

= 122,8[ℎ𝑟] 

 

Ilość ciepła zostanie obliczona na podstawie wzoru: 

𝑞

1

= 𝑀 ∙ (𝑐

𝑟

∙ (𝑇

𝑘

− 𝑇

𝑝

) +

𝑎 ∙ 𝜒

100

) [𝑘𝐽] 

𝑞

1

= 2,862 ∙ 10

7

∙ (1,81 ∙ (319,55 − 279,15) +

4 ∙ 209,55

100

) = 2,333 ∙ 10

9

[𝑘𝐽] 

5.

 

Obliczenie ilości ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika. 

𝑞

2

= 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ (306,09 − 𝑇

𝑜

) ∙ 𝑡[𝑘𝐽] 

𝑞

2

= 8,032 ∙ 10

4

∙ (306,09 − 278,15) ∙ 122,8 = 2,755 ∙ 10

8

[𝑘𝐽] 

 

6.

 

Obliczenie całkowitej ilości ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika. 

𝑞

𝑐

= 𝑘

𝑤

∙ 𝐴

𝑤

∙ (

𝑇

𝑤𝑝

+ 𝑇

𝑤𝑘

2

𝑇

𝑝

+ 𝑇

𝑘

2

) ∙ 𝑡 

𝑞

𝑐

= 350 ∙ 148,92 ∙ (

733,15 + 680,15

2

279,15 + 319,15

2

) ∙ 122,8 = 2,608 ∙ 10

9

[𝑘𝐽] 

 

 

 

 

background image

7.

 

Czas grzania ropy wymagany do podgrzania jej z temperatury T

p

 do 

temperatury T

k. 

𝑡 =

2,862 ∙ 10

7

∙ (1,81 ∙ (319,55 − 279,15) +

4 ∙ 209,55

100

)

350 ∙ 148,92 ∙ (

733,15 + 680,15

2

279,15 + 319,15

2

) − 8,031 ∙ 10

4

∙ (306,09 − 278,15)

= 122,8[ℎ𝑟] 

 

8. Obliczenie obciążenia charakterystycznego śniegiem dachu wg PN-80/B-
02010. 

Obciążenie charakterystycznie śniegiem dachu wg PN-80/B-02010 zostało obliczone na podstawie 
wzoru: 

𝑆

𝑘

= 𝑄

𝑘

∙ 𝐶[

𝑘𝑁
𝑚

2

𝑆

𝑘

= 1,5 ∙ 0,7 = 1,05[

𝑘𝑁
𝑚

2

(Bielsko – Biała – wysokość262-117m n.p.m., przyjmuję średnio 500m, wtedy Q

k

=0,003*500=1,5) 

Gdzie: 

S

k

 –  obciążenie charakterystyczne śniegiem dachu [

𝑘𝑁

𝑚

2

]; 

Q

k

 – obciążenie charakterystyczne śniegiem gruntu [

𝑘𝑁

𝑚

2

]; 

C – współczynnik kształtu dachu. 

 

9. Obliczenie obciążenia wiatrem wg PN-77/B-02011. 

Obciążenie wiatrem zostało wyliczone na podstawie wzoru: 

𝑝

𝑘

= 𝑞

𝑘

∙ 𝐶

𝑒

∙ 𝐶 ∙ 𝛽[𝑃𝑎] 

𝑝

𝑘

= 384,375 ∙ 0,7 ∙ 0,7 ∙ 1,8 = 339,019[𝑃𝑎] 

Gdzie: 

q

k

 – charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru; 

C

e

 – współczynnik ekspozycji; 

C – współczynnik aerodynamiczny; 

𝛽 – współczynnik działania porywów wiatru, w projekcie przyjęto 𝛽 = 1,8 

 

 

 

background image

Charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru zostało obliczone na podstawie wzoru: 

𝑞

𝑘

=

𝜌 ∙ 𝑉

𝑘

2

2

[𝑃𝑎] 

𝑞

𝑘

=

1,23 ∙ 25

2

2

= 384,375[𝑃𝑎] 

 

Gdzie: 

𝜌 – gęstość śniegu [kg/m

3

]; 

V

k

 – prędkość wiatru [m/s] 

 

10. Określenie położenia głównego pierścienia wiatrowego oraz obliczenie 
liczby i rozmieszczenia pierścieni pośrednich (wzmacniających) na pobocznicy 
zbiornika. 

W celu ustalenia liczby pierścieni pośrednich należy obliczyć  H

p

- maksymalny dopuszczalny odstęp 

usztywnień przy założeniu minimalnej grubości blach płaszcza oraz H

e

- zastępcza wysokość płaszcza, 

równoważna wysokości płaszcza zbiornika wykonanego z blach o minimalnej grubości. Następnie na 
podstawie tabeli zamieszczonej poniżej dobiera się ilość pierścieni pośrednich. 

 

Liczba pierścieni pośrednich 

H

e

 < H

p

 

Pierścienie zbędne 

H

p

 < H

e

 ≤ 2H

p

 

2H

p

 < H

e

 ≤ 3H

p

 

 

H

p

 – max. Dopuszczalny odstęp usztywnień przy założeniu minimalnej grubości blach płaszcza 

H

e

 – zastępcza wysokość płaszcza, równoważna wysokości płaszcza zbiornika wykonanego z blach o 

minimalnej grubości. 

Parametr H

e

 został obliczony na podstawie wzoru: 

𝐻

𝑒

= ∑ ℎ

𝑖

𝑛

𝑖=1

√(

𝑡

𝑔

𝑡

𝑖

)

5

[𝑚] 

Gdzie: 

t

i

 – grubość blach poszczególnych pierścieni [mm]; 

h

i

 – wysokość poszczególnych pierścieni [m]; 

p

p

 – obliczeniowe podciśnienie w zbiorniku, 05 kPa; 

t

g

 – grubość ostatniego, najwyżej położonego segmentu [mm]; 

p

k

 – charakterystyczne obciążenie wiatrem. 

background image

𝐻

𝑒

= 2,4√(

10

18,18

)

5

∙ 2,4√(

10

14,32

)

5

∙ 2,4√(

10

11,36

)

5

∙ 2,4√(

10
10

)

5

∙ 2,4√(

10
10

)

5

∙ 2,4√(

10
10

)

5

= 12,71[𝑚] 

 

Parametr H

p

 został wyliczony na podstawie wzoru: 

𝐻

𝑝

= 𝑘√

(𝑡

𝑔

)

5

𝐷

3

 

𝑘 =

16,379

𝑝

𝑘

+ 𝑝

𝑝

=

16,379

0,384 + 0,5

= 3,04 

𝐻

𝑝

= 3,04√

10

5

60

3

= 2,07 

H

e

 > H

p

 

Na  podstawie  warunku  powyżej  stwierdzam,  że  zbiornik  potrzebuje  dwa  pierścienie 
pośrednie.  Pierścień  ten  będzie  rozmieszczony  względem  głównego  usztywnienia  płaszcza 
następując: 

=

𝐻

𝑒

3

=

12,71

3

= 4,24[𝑚] 

′′

=

2𝐻

𝑒

3

=

2 ∙ 12,71

3

= 8,47[𝑚] 

 

Literatura: 

[1] API STANDARD 650 Welded Steel Tanks for Oil Storage. 

[2] Ziółko J.,Zbiorniki metalowe na ciecze i gazy, Warszawa 1986. 

[3] PN-B-03210:1997 Konstrukcje stalowe Zbiorniki walcowe pionowe na ciecze Projektowanie i 
wykonanie. 

[4] PN-80/B-02010 Obciążenia w obliczeniach statycznych – Obciążenie śniegiem 

[5] Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenia wiatrem.