《化工机械基础》第8章-塔设备的机械设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,塔设备,第,8,章 塔设备的机械设计,塔设备平面简图,第八章 塔设备的机械设计,8.1,塔体与裙座的机械设计,8.1.1,.,自支承式塔设备所受载荷：,1.,自重载荷：,m,01,塔设备的壳体与裙座质量；,m,02,塔设备内件质量（塔板或填料及其支撑装置）；,m,03,保温材料质量；,m,04,平台扶梯质量；,m,05,操作时塔内物料质量；,m,a,人孔法兰接管等附件质量；,m,w,液压试验时塔内充液质量；,m,e,偏心质量。,操作质量,：,m,0,=m,01,+m,02,+m,03,+m,04,+m,05,+m,a,+m,e,水压试验质量,：,m,max,=m,01,+m,02,+m,03,+m,04,+m,w,+m,a,+m,e,吊装质量,：,m,min,=m,01,+0.2m,02,+m,03,+m,04,+m,a,+m,e,将质量,离散：,简化力学模型,多质点体系的悬臂梁,发生地震时的受力,2.,地震载荷及塔体内力,（,1,）,.,水平地震力,任一段集中质量,m,k,所引起的基本振型水平地震力为：,F,k,=C,Z,1,k,m,k,g N,式中,C,Z,结构综合影响系数，圆筒形直立设备取,0.5,；,1,对应于设备基本自振周期,T,1,的地震影响系数；,k,基本振型参与系数；,m,k,任一段（第,k,段）塔体的操作质量。,（,2,）,.,垂直地震力,地震烈度为,8,度或,9,度地区的塔设备考虑垂直地震力。,垂直地震力的作用点：塔器底截面。,计算式：,Fv=,vmax,m,eq,g,式中,vmax,垂直地震影响系数最大值，取,0.6,max,。,m,eq,塔器的当量质量，取,0.75,m,0,。,3.,地震弯距,悬臂梁的弯矩：,任一质点,m,k,对塔底,(0-0,截面）的弯矩为：,所有质点（,k=1,2,n),对塔底截面的弯矩和为：,对于等直径、等壁厚塔器的底截面地震弯矩为：,地震载荷分布图,塔的迎风面受到风压载荷，并随高度而增加。,将风压按塔的高度离散，任一计算段的风载荷，就假定是集中作用在该段中点的风压合力：,（,1,）,.,力学模型的简化：,3.,风载荷及塔体内力,（,2,）,.,风载荷的计算,影响风载荷的因素：,所在地区的基本风压值,q,0,(,距地面,10,米高处的风压）；,塔器高度、直径、截面形状以及自振周期。,任一计算段的水平风力为：,式中,K,1,塔体形状系数；,K,2,风振系数（与塔自振周期有关）；,q,o,10,米塔高处的基本风压值；,f,i,风压高度变化系数；,l,i,计算段的高度；,D,ei,该计算段的 有效直径。,（,3,）,.,风弯矩计算,风弯矩图,风载荷对基底截面的弯矩：,4.,偏心载荷,塔设备顶部悬挂有分离器、冷凝器等附属设备，其重力对塔体产生偏心载荷。,偏心载荷引起的弯矩：,M,e,=m,e,ge,5.,介质压力载荷,设计压力,p,；水压试验时的液柱压力。,7.1.2.,自支撑式塔设备塔体壁厚的确定方法,1.,塔设备的危险截面：,0-0,截面,基底；,1-1,截面,人孔截面；,2-2,截面,塔体与裙座连接焊缝截面。,位于塔体上的危险截面,2-2,截面,。,2.,塔体应力组合（,2-2,截面）,组合轴向应力的构成：,1,介质压力引起的轴向应力；,2,塔体自重引起的轴向应力；,3,塔体所受弯矩引起的轴向应力。,例如，,内压操作,的塔设备在,2-2,截面处的应力组合：,位于背风面，组合轴向应力为：,=,1,-,2,-,3,位于迎风面，组合轴向应力为：,=,1,-,2,+,3,内压塔在停车时和操作时的应力组合：,操作时,停车时,外压塔设备的应力组合：,操作时,停车时,3.,塔体壁厚的确定方法,（,1,）依据内压容器或外压容器壁厚设计方法确定塔体有效壁厚,S,e1,。,（,2,）塔体稳定验算。根据（,1,）假定一有效壁厚,S,e2,。,计算压力引起的轴向应力：,自重载荷及垂直地震力引起的轴向应力：,弯矩在塔体中引起的轴向应力：,稳定条件：,组合轴向压应力要满足：,式中,K,载荷组合系数，取,K=1.2;,B,见书,p168,。,（,3,）塔体拉应力验算,依前述，假设一有效壁厚,S,e3,。,计算,1,2,3,，并进行组合，满足如下强度条件：,（,4,）水压试验应力,验算,确定塔壳体试验压力引起的,环向应力,和,轴向应力,，验算是否满足强度条件和稳定条件。,由试验压力引起的环向应力：,水压试验组合轴向应力的确定,：,由试验压力引起的轴向应力：,由液压试验时重力引起的轴向应力,：,由弯矩引起的轴向应力,：,液压试验时的强度和稳定性判据,：,式中,K,载荷组合系数，取,K=1.2;,cr,许用轴向压应力，,塔体壁厚确定方法：,(,1),根据内,(,外,),计算压力,确定容器设计计算壁厚，确定一有效壁厚,Se1;,(2),参照,Se1,，进行稳定性验算，确定一有效壁厚,Se2;,(3),参照,Se2,，进行塔体拉应力验算，确定一有效壁厚,Se3;,(4),取,Se1,、,Se2,、,Se3,中较大者，加上壁厚附加量，并考虑安装运输等对刚度的要求，最终确定塔体壁厚；,(5),水压试验验算。,8.2,裙座设计,四个部分：,1.,座体,-,承受并传递塔体载荷。,2.,基础环,-,将载荷传递到基础上。,3.,螺栓座,-,固定塔于基础上。,4.,管孔,-,人孔、排气孔、引出管孔。,8.2.1,裙座结构,8.2.2.,裙座的设计方法,1.,座体设计：,（,1,）按塔体壁厚设定一有效壁厚,Ses,。,（,2,）验算裙座危险截面的强度和稳定性。,危险截面为基底截面（,0-0,）和人孔截面（,1-1,）。,