水箱的设计.doc

1 概述 1.1 玻璃钢水箱的发展和应用 玻璃钢具有轻质高强、可设计性强和耐水性优良等特点，所以被广泛应用于各个行业、领域。采用玻璃钢制作水箱，解决了混凝土水箱重量大、易渗漏、易长青苔和钢板水箱易锈蚀、防锈涂层脱落污染水质等问题。而且玻璃钢具有结构形状设计的任意性，可以根据水箱不同部位受力情况设计出相应的壁厚以减少材料的浪费等[1]。 20世纪70年代就有玻璃钢水箱出现。近年来，由于玻璃钢技术上的突破，玻璃钢水箱已经在我国大部分地方推广利用。日本于1975年以法律规定禁止使用混凝土建造水箱，1986年高层建筑中的水箱有90％以上为玻璃钢水箱；美国于1984年制定了玻璃钢水箱国家标准：东南亚、中东、非洲一些国家都已广泛使用玻璃钢水箱。 主要品种有球形、圆柱形及长方体或正方体玻璃钢板块组合式，以组合式较多，此外还有整体式和组装整体式。制作方法有手糊法、SMC模压法、手糊模压法、RTM法等。玻璃钢水箱应用领域：工矿企事业单位、民用住宅、商用楼、写字楼、机关、宾馆、饭店、学校等公共建筑；生活用水、消防用水以及水质要求较高的食品、医药、卫生等行业必备的贮水设施；各种类型的循环水、冷却水、热水供应系统用水及酸碱储备等[3]。 1.2 用玻璃钢制造水箱，有如下优点：①耐水的腐蚀，不会生锈，在长期使用过程中无需定期停产维修；②无金属离子，不会污染水质，特别适用于贮存去离子洁净水；③不会生青苔及其它微生物；④自重轻、可提高贮存水效率，降低工程造价；⑤成型制造方便，可整体成型或在工厂预先制成板块，在现场快速安装；⑥强度高，抗震性能好；⑦美观。因此特别受到制药、电子、半导体行业欢迎并广泛使用。它的唯一缺点是首次投资较水泥、钢材贵[4]。 1.3 （1）SMC组合式玻璃钢水箱:由SMC模压板块、密封材料、金属结构件及配管系统现场组装而成。给设计和施工带来极大方便。一般水箱按标准设计，特殊水箱需要专门设计。可根据用户需要组装1-1500立方米的水箱。若原有水箱需要更换，由门运入模压单板，即可组装，玻璃钢水箱适应性很强，便于设计，施工便捷。玻璃钢水箱的密封使用专门研制的定型产品密封带，该密封带无毒、耐水、弹性大、不易变型，使用寿命在30年左右。SMC组合式玻璃钢水箱整体强度高，无渗漏，无变形，保养、检修便捷。 玻璃钢组装式水箱：设计水箱主体强度时，需考虑不同地区的风压、积雪、地震及人体载荷等诸多因素，所以要根据用户需要组装成不同容量的水箱。玻璃钢组装式水箱设有扬水、给水、溢水、排水、入孔、梯水等装置，是现代建筑及旧水箱改造最理想替代产品。 玻璃钢整体式水箱：整体水箱指无拼接缝的水箱，整体式水箱一般容量较小。其优点是使用安装方便、节省空间、不渗漏、重量轻、强度大、抗冲击、抗弯曲、易修复。亦可用玻璃钢内衬的方法制做整体水箱，适用于制作以混凝土、金属、各类基材水池及水箱的防腐内衬，不仅具有优良的防腐、防渗功效，而且施工方便，成本较低。整体内衬水箱目前广泛应用于消防水箱及各类防腐工程中。 本文根据设计条件，对玻璃钢水箱进行了如下设计：①造型设计设计出外形美观且符合标准的水箱，并给出了造型图；②性能设计，通过对内衬层、结构层和外表层可选用的树脂基体和增强材料进行分析，得出满足性能要求的设计；③结构设计，根据水箱的受力条件和外界环境条件，对水箱的壁厚设计，选取合适壁厚，并对其进行了校核；④工艺设计，介绍了手糊和成型工艺，并给出了水箱的成型工艺；⑤零部件设计，对水箱上需要安装的零部件进行了孔的大小和定位的确定，并附上各零部件图；⑥组装和安装，讨论了水箱的组装和安装方式；⑦检验，对水箱进行外观和内部质量的检验。通过这一系列的设计，最终能够得到符合要求的水箱。 2 球形水箱造型设计 2.1 设计条件 球形玻璃钢水箱，水箱容积，介质为盐水，安装位置：地面室内。 2.2常见的手糊成型整体式玻璃钢球形水箱结构，见图2.1，玻璃钢球形水箱一般设计成上下两个半球部件。上半球设有人孔、气孔、进水孔、溢流孔；下半球设有出水孔、排污孔；附件有内外梯、托架、钢板基座等。 2.1 玻璃钢球形水箱造型设计简图 1—人孔；2—进水孔；3—溢流孔；4—法兰盘；5—支架；6—基座；7—下球体；8—排污孔； 9—出水孔；10—上球体；11—满水线；12—气孔 2.3设计要求：球形玻璃钢水箱，水箱容积。由公式可得，水箱的半径，取半径，即直径。JC658.2-1997查表.1，设计球形水箱的最高水位为。 表4.1 取值 项目 数值 水箱高度 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 最高水位 0.7 1.2 1.6 2.1 2.6 HG-T 21504.1-1992查得如下结论： （1）进水孔位于水箱上半部分侧壁略高于溢水孔位置。 （2）水箱溢流口开在水箱侧壁，是控制水位的通道，溢流口应比进水口大2