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各种常见油罐储油量的计算方法.docx

上传人:xrp****65 文档编号:9434913 上传时间:2025-03-26 格式:DOCX 页数:4 大小:326.57KB 下载积分:10 金币
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资源描述
各种常见油罐储油量的计算方法 摘要:本文介绍了一些常见形状的储油罐油量的计算方法,并给出了每种形状的储油罐容积的计算公式和整个推导过程,供各位同仁共同探讨和分享。 H (0,2b) a Δy - a (0,b) 0 x y 图1-3:椭圆柱体剖面图 4 现实生活中,尽管储油罐的形状各式各样,仔细分析无非存在以下两种结构:卧式结构和立式结构。无论是卧式结构还是立式结构,都有可能存在半椭圆形封头、平面封头、半圆形封头、圆锥形封头等。笔者在计算储油罐的过程中,积累了大量的经验,现简要做一介绍。 一、椭圆封头卧式椭圆形油罐 这种油罐的形状一般是两端封头为半椭球形,中间为截面积是椭圆形的椭圆柱体,如图1-1、图1-2所示。 图1-1:椭圆封头卧式椭圆形油罐实体图 L C B A y 图1-2:椭圆封头卧式椭圆形油罐结构图 计算时,可以把这种油罐的容积看成两部分,一部分为椭球体(把两端的封头看作是一个椭球),另一部分为平面封头中间截面为椭圆形的椭圆柱体,见图1-3、图1-4所示,然后,采用微积分计算任一液面高度时油罐内的容积。 我们建立如图1-3、图1-4所示的坐标系,设油罐除封头以外的长度为L,其截面长半轴为A,短半轴为B。椭球部分的长半轴为B,短半轴 L H (0,2b) C Δy - C (0,b) 0 z 图1-4:封头椭球体剖面图 为C,则在图1-3、图1-4所示的坐标系中,分别得到椭圆的方程为: (1) (2) 在某一液面高度H时,油罐内油的容积为: (3) (4) (5) 由(1)得: 由(2)得: 将(4)、(5)代入(3)得: (6) 公式(6)即为任意截面高度时油罐中油的容积。 若用余旋计算,还可以得到如下的公式: (7) 二、平面封头卧式椭圆形油罐 这种油罐的形状一般两端为平面封头,中间截面积为椭圆形的椭圆柱体,如图2-1、图2-2所示。 图2-1:平面封头卧式椭圆形油罐实体图 L B A y 图2-2:平面封头卧式椭圆形油罐结构图 这种油罐任一液面高度时,油罐内油的容积的计算公式可以参照上述方法推导,但要比椭圆封头卧式椭圆形的油罐简单的多。实际上,当公式(6)中的C为零时,就可以得到该油罐的计算公式。 (8) 同样,用公式(7)也可以得到用反余旋表示的公式,本文略(下同)。有些卧式的椭圆形油罐,其封头近似平面,可以忽略其曲面,按照平面封头椭圆形油罐的方法近似计算。 三、椭圆封头卧式圆柱形油罐 这种油罐的形状一般是两端封头为半椭球形,中间为圆柱体,如图3-1、图3-2所示。 L H D y 图3-2:椭圆封头卧式圆柱形油罐结构图 图3-1:椭圆封头卧式圆柱形油罐实体图 这种油罐计算时,可以把油罐看成两部分,一部分为椭球体(同上),另一部分为平面封头,中间横截面为圆的圆柱体。见图3-3、图3-4所示,然后,采用微积分计算任一液面高度时油罐内的容积。 H (0,2R) R Δy - R (0,R) 0 x y 图3-3:中间圆柱体剖面图 L H (0,2R) C Δy - C (0,R) 0 z 图3-4:封头椭球体剖面图 设圆柱半径为R,则椭球的半长轴为R,半短轴为C,按照椭圆封头卧式椭圆形油罐的推导方法和步骤,可以推导出这种油罐任一液面高度时油罐内油的容积的计算公式。实际上,当公式(6)中的A=B时,就可以得到其计算公式(设A=B=R)。 (9) 四、平面封头卧式圆柱形油罐 这种油罐的形状一般是两端平面封头,中间为圆柱体,恰似一个油桶卧放,如图4-1、图4-2所示。 图4-1:平面封头卧式圆柱形油罐实体图 L D y 图4-1:平面封头卧式椭圆形油罐结构图 利用同样的办法,可以推导出这种油罐任一液面高度时油罐内油的容积的计算公式。实际上,当公式(9)中的C=0或公式(8)中的A=B=R时,就可以得到其计算公式。 (10) 有些卧式圆柱形油罐的封头近似平面,可以忽略其曲面,按照平面封头圆柱形油罐进行近似计算。 五、立式椭圆封头圆柱形油罐 这种形式的油罐与第一种不同,底部与顶部为半椭球形,中间为立式的圆柱体,如图5-1所示。 我们建立如图5-2所示的坐标系,设椭球的半长轴为R,半短轴为C,圆柱部分的高度为L,半径为R,则在y轴方向上,无论是椭圆形的封头还是中间的圆柱体,任一水平截面的形状均为圆形。 D H 图5-1:椭球封头立式圆柱形油罐 L y H 图5-2:椭球封头立式圆柱形油罐 Δy X -R R 0 (0,C) (0,C+L) (0,2C+L) 我们仍然把上下半椭球看作一个椭球,来推导任一液面高度为H时,油罐的容积。在图5-2所示的坐标系中,得到椭圆部分的方程为: (11) 在某一液面高度H时,油罐内油的容积应分三段计算。当0<H<C时,为: (12) 利用微积分方程,很容易得到0<H<C时,油罐内油的容积公式: (13) 当C<H<C+L时,油罐内油的容积应为:V=V1+V2,其中V1为底部半椭球体的体积,V2为H超过高度C时部分的体积,很容易可以推导出如下的公式: (14) 当C+L<H<2C+L时,油罐内油的容积应为:V=V2+V3,其中V2为底部半椭球体和圆柱体的体积之和,V3为H超过高度C+L时那部分的体积,利用公式(13)和(14)可以很容易推导到如下公式(15): (15) 这样,我们就可以分段计算这类油罐在某一液面高度H时,油罐内油的容积。 六、圆锥封头立式圆柱形油罐 圆锥封头立式圆柱形油罐在炼油厂、大型加油站经常用到,在一些制造厂,也常见这类形状的小型油罐,如图6-1、6-2所示。 图6-1:圆锥封头立式油罐示意图 D C 图6-2:圆锥封头立式圆柱形油罐结构图 L (0,C) -R R 0 Δy (0,C+L) (0,2C+L) y H 这种油罐不用微积分也可以推导出其计算公式,因推导过程相对简单,此处仅给出任一液面高度H时,油罐容积的计算公式: 当0<H<C时: (16) 当C<H<C+L时: (17) 当C+L<H<2C+L时: (18) 除了上述常见的储油罐外,还有许多形状各异的储油罐,都可以采取本文所述的方法予以解决,比如:底部为圆锥、中间为圆柱、上顶为半椭圆的油罐。限于篇幅,在此不一一赘述。 值得注意的是:油的密度随着季节的变化而变化,所以,在计算储油量时,应以质量(重量)为宜,只要知道了油的容积和某一温度下的密度,利用公式W=d.V,很容易就能算出某季节油的质量。 虽然有了上述的计算公式,可以计算出特定油罐任一液面高度时的油量,但计算比较烦琐。笔者经过多年的实践,开发了一套软件。用户只要按照本文介绍的各种油罐的参数,测得油罐的实际尺寸,输入系统,就可以计算出油罐一系列液面高度时的容积(或质量)对照表。你只要用深度尺测得某一液面高度或在储油罐上标上刻度随时察看,即可在对照表中查得油的容积或质量,十分方便。 多次实验证明,此法测得的结果与实际相差不大,是科学的计算油罐储油量的好办法,此方法可以广泛应用于炼油厂、加油站以及各制造业企业储油量的管理。如你想索取程序,请与作者联系。
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