상압탱크 sizing 이해

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Storage Tank sizing은 일반적으로 원료 및 제품의 수요와 공급을 감안하여 저장하고자 하는 유체의 저장 기간을 기준으로 결정하며 아울러 부지의 크기도 매우 중요한 영향을 준다. 가급적 작은 공간에 많은 유체를 저장하고자 하지만 여러가지 이유로 제약이 있을 수 있다.

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보통은 공정측면에서 rough하게 초기 tank sizing을 하며 이후 기계적인 측면과 시공측면의 shell course height등을 고려하여 최종 결정한다. Tank 높이가 높을수록 tank shell 보강을 위한 stiffener 설치로 인해 비용이 더 커질 수 있으며 이러한 경제적 이유로 보통은 큰 저장탱크의 H/D는 0.5이하를 많이 적용한다.

 

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Refinery의 경우 대개는 scale이 커서 tank 직경은 높이보다 크지만 chemical industry의 경우에는 일반적으로 tank의 높이가 직경보다 크다. engineering practice에 따르면 H/D는 1.2정도를 많이 적용하고 그 외 seismic이나 wind velocity, shell thickness, anchoring등에 따라 영향을 받고 tank type에도 영향을 받는다. 즉, FRT의 경우 floating roof의 dead zone으로 인해 높이에 제한이 있다.​

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API 650에서는 tank 높이에 대해 직접 제한을 두지는 않지만 30m가 넘는 tank는 없으며 23m 이상의 tank도 거의 없다. 이는 tank의 구조적 이슈나 기초의 특별한 requirement 등에 따른 결과로 보인다. API650, BS2654나 DIN4119에서도 유사하며 이들 기준상 tank 높이는 대부분 23m (75ft) 이하이다.

H: maximum height, G: Specific gravity

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BS-2654

 

BS-2654

 

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DIN4119

 

 

H/D가 1보다 작을 경우 plate두께 감소 및 stiffening완화로 경제성이 있지만 space가 그만큼 확보되어야 한다. A 프로젝트의 경우 직경이 15m이상인 모든 tank에 대해 최대 높이는 25m이었으며, 15m이하의 경우 최대 높이도 비례적으로 줄어드는 경향이 있었다. Tank 높이가 증가할수록 기초설계에 대한 요구조건이나 방진요구 사항 외에 plate 두께도 커져야 하는 현실적인 이유로 보인다.​

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아래는 1.8m shell course를 사용시 volume에 따른 높이와 shell course개수를 보여준다. (API650)​

 

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API 650에서는 최대 허용 H/D관련 general guideline으로 CRT나 DRT의 경우 3:1을, flat roof인 경우 2.5:1이하로 제한을 하며 이는 저장탱크의 안정성 및 구조적 강도를 보장하기 위한 것으로 보인다. 하지만 최대 허용 H/D ratio는 tank capacity, 설계 요구조건, local regulation, 운전조건, seismic, wind, 유체 종류 등에 따라 영향을 받는다.

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경험에 따른 rule of thumb는 다음과 같다. 탱크 volume이 매우 큰 경우 저장할 제품의 무게는 allowable soil bearing보다 작아야 하며 이는 결국 높이를 제한할 수 있다. 반면 매우 작은 tank의 경우 직경을 작게 하여 shop fabricated시 운반이 용이하도록 한다.​

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중간 크기의 경우 H/D은 1을 많이 적용하며 바람이 많이 불거나 지진에 쉽게 노출되는 지역은 최적의 size에 영향을 준다. Floating roof나 pressurized tank 역시 size에 영향을 줄 수 있다. Tank volume이 1,000m3이하일 경우 H/D는 1이상이며 5,000m3이상일 경우 1이하이고 그 사이는 1을 보통 적용한다. 극단적인 sizing으로 H/D는 0.2~10까지 가능하다.

 

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