典型化工設(shè)備設(shè)計_塔設(shè)備的典型化工設(shè)備設(shè)計_機械設(shè)計

1、第第6章章 塔設(shè)備及其機械設(shè)計基礎(chǔ)塔設(shè)備及其機械設(shè)計基礎(chǔ)塔設(shè)備平面簡圖第四節(jié) 塔體與裙座的強度設(shè)計一一.塔體載荷分析：塔體載荷分析：1.自重載荷：自重載荷：m01塔設(shè)備的殼體與裙座質(zhì)量；m02塔設(shè)備內(nèi)件質(zhì)量（塔板或填料及其支撐裝置）；m03保溫材料質(zhì)量；m04平臺扶梯質(zhì)量；m05操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量；ma人孔法蘭接管等附件質(zhì)量；mw液壓試驗時塔內(nèi)充液質(zhì)量；me偏心質(zhì)量。操作質(zhì)量操作質(zhì)量：m0= m01+ m02 +m03 +m04 +m05 +ma +me水壓試驗質(zhì)量水壓試驗質(zhì)量：mmax= m01+ m02 +m03 +m04 +mw +ma +me 吊裝質(zhì)量吊裝質(zhì)量：mmin= m01+ 0

2、.2m02 +m03 +m04 +ma +me將質(zhì)量離散：簡化力學模型多質(zhì)點體系的懸臂梁發(fā)生地震時的受力（1）.水平地震力水平地震力任一段集中質(zhì)量mk所引起的基本振型水平地震力為： Fk=CZ1k mkg N式中CZ結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)，圓筒形直立設(shè)備取0.5； 1 對應(yīng)于設(shè)備基本自振周期T1的地震影響系數(shù)； k基本振型參與系數(shù)； mk任一段（第k段）塔體的操作質(zhì)量。（2）.垂直地震力垂直地震力地震烈度為8度或9度地區(qū)的塔設(shè)備考慮垂直地震力。垂直地震力的作用點：塔器底截面。計算式：Fv=vmaxmeqg式中vmax垂直地震影響系數(shù)最大值，取0.6 max 。 meq塔器的當量質(zhì)量，取0.75m0

3、。（3）.地震彎距地震彎距懸臂梁的彎矩：任一質(zhì)點mk對塔底(0-0截面）的彎矩為：kkEhFM00 所有質(zhì)點（k=1,2,n)對塔底截面的彎矩和為：niiiEhFM100 對于等直徑、等壁厚塔器的底截面地震彎矩為：mm)(N gHmCMZE01003516地震載荷分布圖 塔的迎風面受到風壓載荷，并隨高度而增加。 將風壓按塔的高度離散，任一計算段的風載荷，就假定是集中作用在該段中點的風壓合力：（1）.力學模型的簡化：（2）.風載荷的計算風載荷的計算影響風載荷的因素： 所在地區(qū)的基本風壓值q0(距地面10米高處的風壓）； 塔器高度、直徑、截面形狀以及自振周期。任一計算段的水平風力為：(N) Dlf

4、qKKpeiiiii602110式中K1塔體形狀系數(shù)； K2風振系數(shù)（與塔自振周期有關(guān)）； qo10米塔高處的基本風壓值； fi風壓高度變化系數(shù)；li計算段的高度；Dei該計算段的 有效直徑。（3）.風彎矩計算風彎矩計算風彎矩圖)2()2(21101010000nnnWllllpllplpM 風載荷對基底截面的彎矩：4.偏心載荷偏心載荷塔設(shè)備頂部懸掛有分離器、冷凝器等附屬設(shè)備，其重力對塔體產(chǎn)生偏心載荷。 偏心載荷引起的彎矩：Me=mege 5.介質(zhì)壓力載荷介質(zhì)壓力載荷設(shè)計壓力p；水壓試驗時的液柱壓力。二二.自支撐式塔設(shè)備塔體壁厚的確定方法自支撐式塔設(shè)備塔體壁厚的確定方法1.塔設(shè)備的危險截面：塔

5、設(shè)備的危險截面：0-0截面基底；1-1截面人孔截面；2-2截面塔體與裙座連接焊縫截面。位于塔體上的危險截面位于塔體上的危險截面 2-2截面截面。2. 塔體應(yīng)力組合（塔體應(yīng)力組合（2-2截面）截面）組合軸向應(yīng)力的構(gòu)成： 1介質(zhì)壓力引起的軸向應(yīng)力； 2塔體自重引起的軸向應(yīng)力； 3塔體所受彎矩引起的軸向應(yīng)力。例如，內(nèi)壓操作內(nèi)壓操作的塔設(shè)備在2-2截面處的應(yīng)力組合：位于背風面，組合軸向應(yīng)力為： =1-2-3 位于迎風面，組合軸向應(yīng)力為： =1-2+3 內(nèi)壓塔在停車時和操作時的應(yīng)力組合：操作時停車時外壓塔設(shè)備的應(yīng)力組合：操作時停車時3.塔體壁厚的確定方法塔體壁厚的確定方法（1）依據(jù)內(nèi)壓容器或外壓容器壁厚

6、設(shè)計方法確定塔體有效壁厚Se1。（2）塔體穩(wěn)定驗算。根據(jù)（1）假定一有效壁厚Se2。 計算壓力引起的軸向應(yīng)力：214eicSDp。矩參與組合時計入此項彎矩為地震彎垂直地震力，僅在最大以上塔體的質(zhì)量；任意計算截面式中v22F / )(iimSDFgmiieiiiViiii 自重載荷及垂直地震力引起的軸向應(yīng)力：彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力：eiiWiiEeiiWiieiiiiiMMMMMMSDM%25max785. 0/max22max3式中穩(wěn)定條件：穩(wěn)定條件：組合軸向壓應(yīng)力要滿足：tcriiKKBminmax壓式中K載荷組合系數(shù)，取K=1.2; B見書p168。（3）塔體拉應(yīng)力驗算）塔體拉應(yīng)力驗算

7、依前述，假設(shè)一有效壁厚Se3。計算1,2,3，并進行組合，滿足如下強度條件：。載荷組合系數(shù)，取式中拉1.2KKmaxtiiK（4）水壓試驗應(yīng)力）水壓試驗應(yīng)力驗算驗算確定塔殼體試驗壓力引起的環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力，驗算是否滿足強度條件和穩(wěn)定條件。由試驗壓力引起的環(huán)向應(yīng)力：eieiiTTSSDp2)(液柱靜壓力）（水壓試驗組合軸向應(yīng)力的確定水壓試驗組合軸向應(yīng)力的確定：由試驗壓力引起的軸向應(yīng)力：eiiTSDp41由液壓試驗時重力引起的軸向應(yīng)力：eiiiiSDgm14. 3max2由彎矩引起的軸向應(yīng)力：eiieiiWSDMM23785. 03 . 0液壓試驗時的強度液壓試驗時的強度和穩(wěn)定性

8、判據(jù)和穩(wěn)定性判據(jù)：crssTK9 . 09 . 032321式中K載荷組合系數(shù)，取K=1.2; cr許用軸向壓應(yīng)力，KBKscr9 . 0min塔體壁厚確定方法：(1)根據(jù)內(nèi)(外)計算壓力,確定容器設(shè)計計算壁厚，確定一有效壁厚Se1;(2)參照Se1，進行穩(wěn)定性驗算，確定一有效壁厚Se2;(3)參照Se2，進行塔體拉應(yīng)力驗算，確定一有效壁厚Se3;(4)取Se1、 Se2 、Se3中較大者，加上壁厚附加量，并考慮安裝運輸?shù)葘偠鹊囊?，最終確定塔體壁厚；(5)水壓試驗驗算。三三 裙座設(shè)計裙座設(shè)計四個部分：1.座體座體-承受并傳遞塔體載荷。2.基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)-將載荷傳遞到基礎(chǔ)上。3.螺栓座螺栓座-固定塔于基礎(chǔ)上。4.管孔管孔-人孔、排氣孔、引出管孔。（二）（二）.裙座的設(shè)計方法裙座的設(shè)計方法1.座體設(shè)計：座體設(shè)計：（1）按塔體壁厚設(shè)定一有效壁厚Ses。