三腔罐的结构优化，结构设计真有这么神奇吗？
1. 需要设计三腔罐很多时候，工厂需要立式圆筒形储罐进行原料或者介质储存。有一种情况是，工厂好几种原料，都需要用到储罐。而每种的量不是很多，这时候为了这3-4种原料，做三四个储罐是非常不经济的，甚至由于场地的限制，为每种原料做个单独的储罐根本不可能。此时聪明的工艺人员想到一个方法：
正如不是每个人都能住一套房，囊中羞涩的时候，和人合租也是可以的。
为什么不做一种储罐，然后中间用隔板隔开成三四个腔，每个腔都可以存放不同的介质，这样不就只用一个储罐解决问题了吗。场地，成本都大大降低！至于怎么设计，那就不归工艺管了，这是设备应该考虑的事情。工艺，事了拂衣去，深藏身与名。
2. 设备专业如何考虑设备接到手，抗议无效后，发愁了，这种结构没有见过啊，应该如何设计，如何计算呢？第一时间考虑的布置如下图所示，中间三块隔板弄到一起。
由于平板受力不好，所以在隔板上再加上扁钢或者角钢加强。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0s5mIubRMGxWicFjGMAeeaZ7cKibpcZ5z10oGdrcAafjYicVuCxvkoBGIw/640?wx_fmt=png设备弄了个奔驰结构：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0ngdWBMt25ic9D1bdhPxuVuZibJ9LPXsktN4LFLgu0ypl08BylTypSbOA/640?wx_fmt=png但是这种结构有个问题，中间三块隔板相连的地方，焊接重合在一起，此处容易失效，焊接，检测都有很大的问题。
如何解决这个问题呢？
设计人又想到一个主意，在中间加上一个立柱不就行了吗？https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0hoJ7ibgdnFoibayLcA9Puy8Y3qMVUGuX5rDiaSbOtfg3Cta7NPVKoEnLA/640?wx_fmt=png用钢管做立柱，分隔板焊接在立柱上。分隔板再用型钢加强，隔板加筋板可以用材料力学的算法解决。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0AibJ4T2pK3HvSNjKlqUoTzBVwZy6G1jX7Tfqlm5THic94ttRRHNZ1ibZA/640?wx_fmt=png通过计算发现，需要加的型钢量多又大，由于都是不锈钢的，结构焊接量多，材料也用的多。虽然能做，但是总觉得不够优美！这时业主问了一个问题，分隔板能否不用型钢加强？原因之一是降低造价，尽量减少焊接量，另一个是型钢与中心管焊接或者罐壁板焊接，都不是很好焊，而且遇到热胀冷缩可能会有问题。
3. 三腔罐的结构设计
不加型钢应该如何设计？大多数设计人只会根据已有的结构来设计，如果要自己想结构，并将其合理化，这个难度是相当大的。
这时有位同事说道，这种结构我见过，无论两腔，三腔，四腔，采用这种结构都非常合适，可以完美解决需求，而且结构很稳定，造价还便宜。
结构设计真有这么神奇吗？
说完，他找出了照片：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0XIrqjoia5aoRfIuXjCCBkjcIDzicYOz8ROLEicibWFAhoGMyiagqOfzicvJg/640?wx_fmt=png矩形的中间立柱，中间折过的（瓦楞）波纹板，边缘用倒扣的C型钢板，类似于槽钢。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0pNyXk40aL21dvBSRNwgiav6PdjwdvpPnWhibzSOYk05icqkWDUwWD4d6A/640?wx_fmt=png经过折弯的波纹板，其刚度非常大，足以抵抗液柱静压。波纹板与中心管以及C型板焊接，都是90°垂直焊接，焊接效果很好。
参考以前的图纸，10米直径的4腔罐，不锈钢波纹隔板厚度只有10mm。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0ZBlXcpLKC8pkfymMxynQXhkBv4LlOyt4mNwGXJmiaD5MzcLmzARxRcg/640?wx_fmt=pnghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0Jb1N91fGicmMhuUl0XzMcZcvQcv0vMekickTNE4S0REXu5VT8uhlaNwA/640?wx_fmt=png5m的三腔罐，中间用6边形立柱，波纹隔板厚度只有6mm。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0icPaq17qoObkXI44GpAV6YjE0P0yyhNZibVwBroyBHgnuPoiapN3KHZgA/640?wx_fmt=png真是太神奇了。
4. 分析验证
既然已经有了参考，那么方案很快定了下来。
除了参考以前的设计，还有必要做个分析验证一下结构合理性。
先建立整体模型。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0skW6oRtEULJVcibrcHMD2O4MKic54AxoPUq3OiaF7ictSH5SzOFaug9Esw/640?wx_fmt=png剖开如下图
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0KhAUQ8TUHbPwLAPibaibjzmLDT9rZr3wBIZGY4DM0vQuicDZndypAyaoQ/640?wx_fmt=png波纹隔板详图如下：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0lvZR4hhl6rEavYTYCII8D7A9BVbHF23vWxAOCh56DgqF6Km1r26amg/640?wx_fmt=png划分网格
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0pEoVWgj49ldkK6TPbicLk5r4uTia1IbZ0bIfNr21yX2cl9jvGticTULvA/640?wx_fmt=png边界条件：1.基础底板下表面固定约束 2. 分别给一腔（两腔，三腔）施加到包边角钢的液柱静压力，介质密度为1000kg/m3. 3. 施加重力载荷，重力加速度为g=9.8m/s24. 罐顶考虑最大外载荷，施加均布载荷1250Pa（0.00125MPa）。下图为一腔施加液柱静压力：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0zIvorLibCZIuof3H5LRuod3PvthgwpWHkH3PPfTEPs7hIhh0YKolujQ/640?wx_fmt=png一腔充液的薄膜应力云图
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0ZZ6YE0oS6LDSKKwojLBaZd7NECLgbmauREwLIl0tmmuAR9CZHzkJHg/640?wx_fmt=png给一腔施加载荷的一次加二次的应力云图。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0on0jkskt9hXiaybG11yYoy8PRonS1ZiaYph32CxIOT4ssIUs3Um3lXNw/640?wx_fmt=png
最大应力位置应力强度及组合应力强度应力强度计算值应力强度许用值
最下层壁板和隔板相连处SⅡ(PL)77.69177
隔板和中心柱焊接处SⅣ(PL+Pb+Q)273.53354
接着计算两腔施加载荷，应力分布如下，评定结果为合格：
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0fAuFyvzS3qR2NCAE1FCodaxSOjfMxhS1WAtB6sicZf480eCq8hzxRyg/640?wx_fmt=png三腔同时施加载荷，按照推理来说，应该是受力最好的，根据计算结果，验证了猜测。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2leFuYWwVsP7UBe4nebWfv0GOotDicicQicO29lqbdfvB8nOMGrcNjWAich2PAFncE8KqvzBwr92ybvXg/640?wx_fmt=png
最大应力位置应力强度及组合应力强度应力强度计算值应力强度许用值
最下层壁板和隔板相连处SⅡ(PL)38.11177
隔板和中心柱焊接处SⅣ(PL+Pb+Q)54.579354
5. 结论
通过计算发现波纹板效果非常好，通过中心管和边缘的C型板的设置，降低了集中应力，将载荷比较均匀地分散到罐壁，立柱，使得获得比较好的应力分布。根据文献，波纹板本身可以用等效的平板代替，用等效的弹性常数代替平板的常数。这也给我们采用公式计算提供了一个途径，可以用等效弹性模量等参数，采用平板模型，估算波纹板厚度。
https://www.doc88.com/p-7819635638132.html这个故事也告诉我们：良好、合理的结构设计，比计算更为重要。
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谢谢分享，学习了解下 杨工真牛.希望以后能多分享一下特殊结构设备的设计经验,提高大家驾驭标准规范的能力 谢谢楼主的分享
谢谢楼主的分享 涨见识了，节约土地好方法，造价和三罐比能节约多少呢？
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