第六章 塔設備的機械設計(1)

1、2022-5-5第八章 塔設備的機械設計8 8.1 .1 塔體與裙座的機械設計塔體與裙座的機械設計8.2 8.2 塔體與裙座的機械設計舉例塔體與裙座的機械設計舉例8.3 8.3 板式塔結(jié)構(gòu)板式塔結(jié)構(gòu)8.4 8.4 填料塔結(jié)構(gòu)填料塔結(jié)構(gòu)2022-5-5第八章 塔設備的機械設計本章重點：板式塔的基本結(jié)構(gòu)和塔設備的應力校核本章難點：地震載荷、風載荷的計算2022-5-5 分離設備2022-5-5精細脫硫塔2022-5-5第八章 塔設備的機械設計基本結(jié)構(gòu)：塔體：包括筒節(jié)、端蓋和聯(lián)接法蘭等；內(nèi)件：塔板或填料及其支承裝置；支座：一般為裙式支座；附件：包括人孔、進出料接管、各類儀表接管、液體和氣體的分配裝置

2、，以及塔外的扶梯、平臺、保溫層等。）2022-5-52022-5-52022-5-58.1 塔體與裙座的機械設計8.1.1 塔體厚度的計算1 按計算壓力計算塔體及封頭厚度 根據(jù)我們以前第4章和第5章所學知識計算。2 塔體承受的各種載荷計算 自支承式塔設備的塔體除承受工作介質(zhì)壓力之外，還承受自重載荷，風載荷，地震載荷，偏心載荷的作用，如圖8-3。2022-5-52022-5-58.1.1 塔體厚度的計算v（1）塔設備自重載荷的計算v 主要要求計算正常操作下、水壓試驗時和吊裝時各自的質(zhì)量。分別為最大質(zhì)量，最小質(zhì)量和操作質(zhì)量。2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算塔設備質(zhì)量包括：塔設備質(zhì)量包括：

3、m m0101: :塔體和裙座質(zhì)量；塔體和裙座質(zhì)量；m m0202: :內(nèi)件質(zhì)量；內(nèi)件質(zhì)量；m m0303: :保溫材料質(zhì)量；保溫材料質(zhì)量；m m0404: :平臺、扶梯質(zhì)量；平臺、扶梯質(zhì)量；m m0505: :操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量；操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量；m ma a: :人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量；人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量；m me e: :偏心質(zhì)量；偏心質(zhì)量；m mw w: :液壓試驗時，塔內(nèi)充液質(zhì)量；液壓試驗時，塔內(nèi)充液質(zhì)量；2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算00102030405aemmmmmmmm塔設備的操作質(zhì)量：max01020304waemmmmmmmm塔設備的最大質(zhì)量：m

4、in010203040.2aemmmmmmm塔設備的最小質(zhì)量： 計算m m0202、m m0404、m m0505時，若無實際資料，可參考表時，若無實際資料，可參考表8-18-1進進行估算。行估算。 0.2m02：考慮焊在殼體上的部分內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量，如塔盤支持圈、降液管等。2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算v塔的自振v 在動載荷的作用下，構(gòu)件產(chǎn)生較大的慣性力，使結(jié)構(gòu)發(fā)生振動。v假設：塔設備為底端固定，頂端自由，質(zhì)量沿高度連續(xù)分布的懸臂梁；v基本頻率：塔設備具有無限多個自振頻率，塔設備的最低的自振頻率稱為基本頻率。從低到高的順序分別為第二、第三、.自振頻率。2022-5-58.1.1 塔體厚

5、度的計算v振型：對應于任一自振頻率，體系形成一定的陣型，相應于第一自振頻率（基本頻率）、第二自振頻率、第三自振頻率、的振型依次稱為第一（基本）振型、第二振型、第三振型、。v基本振型周期：基本頻率對應的周期。2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算（2）地震載荷 構(gòu)造地震：地殼巖層斷裂和錯動引起的振動。地震波傳到地面引起地表運動，使地面上的建筑和設備振動。 地震波對塔設備的作用： ）水平方向：使塔體受到水平慣性力，又稱地震力，最具破壞性。 ）垂直方向（塔體軸向） ）扭轉(zhuǎn) 地震彎矩：在地震力的作用下塔體產(chǎn)生的彎矩。 2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算v 水平地震力v 安裝在7級及7級以上

6、地震烈度地區(qū)的塔設備必須考慮它的抗震能力，計算出水平地震力，垂直地震力和地震彎矩。v 假設：直徑、壁厚沿高度變化的單個圓筒形直立設備，每一直徑和壁厚相等的一段長度間的質(zhì)量，處理為作用在該段高度1/2處的集中載荷。v 2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算hi 第i段集中質(zhì)量距地面的高 度，mm；Hi塔頂至第i段底截面的高度 ，mm；H 塔設備的總高，mm；Ii 第i段的截面慣性矩，mm4mi 第i段的操作質(zhì)量，kg；Ei 第i段塔材料在設計溫度下 的彈性模數(shù)，Mpa；Di 塔體的內(nèi)直徑，mm。2022-5-52022-5-58.1.1 塔體厚度的計算 在高度為hk處的集中載荷mk所引起的基

7、本振型水平地震力F1k計算式： v mk距地面hk處的集中載荷。 1k 基本振型參與系數(shù)。v hk計算截面II以上集中質(zhì)量mk的作用點距v 地面的高度，mm。11 1kkkFm g1.51.5131nkiiikniiihmhmh2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算v1對應于塔器基本自震周期T1的地震影響系數(shù)。v 地震影響系數(shù)，其值可從圖86中查取。vmax地震影響系數(shù)的最大值，見表8-2；vT設備自振周期，s；vT1設備基本自振周期，s。vTg各類場地土的特征周期，見表8-3。v 類：微風化和中等風化的基石；v 類：除了 、 類外的一級穩(wěn)定土（堅實、均勻）；v 類：飽和松砂土、淤泥、充填

8、土、雜填土等。2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算v 設計地震分組：v 設防烈度為9度的地區(qū)，因為相鄰地區(qū)地震烈度比本地區(qū)小，所以其建筑受地震影響主要是本地區(qū)的地震，一般選第一組；設防烈度較低的一般選第二或第三組。v 近震、遠震：v 遠震震中距大于1000公里;近震震中距在100-1000公里范圍內(nèi);地方震震中距在100公里以內(nèi)。 v 設計基本地震加速度：v 地震時地面運動的加速度，可以作為確定烈度的依據(jù)。在以烈度為基礎作出抗震設防標準時,往往對相應的烈度給出相應的峰值加速度。2022-5-5vA.0.1首都和直轄市1抗震設防烈度為 8 度設計基本地震加速度值為 0.20g：北京（除昌平

9、門頭溝外的 11 個市轄區(qū)），平谷，大興，延慶，寧河，漢沽。2抗震設防烈度為 7 度，設計基本地震加速度值為 0.15g：密云，懷柔，昌平，門頭溝，天津（除漢沽、大港外的 12 個市轄區(qū)），薊縣，寶坻，靜海2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算T1的求法： 等直徑、等壁厚塔器的基本自震周期：301390.3310eim HTHES D第二振型與第三振型的自振周期分別近似取 T2= T1 /6， T3 = T1 /18。.2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算 垂直地震力（地震烈度為8度或9度的區(qū)域應考慮） 塔底截面處的垂直地震力： 任意質(zhì)量i點所產(chǎn)生的垂直地震力為：0 0maxvveqFmg0 011,2,.,IIiivvnkkkmhFFinmh2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算式中 vmax 垂直地震影響系數(shù)最大值， 取vmax 0.65 max（ max按表82選?。?；meq 塔器的當量質(zhì)量，取meq 0.75m0，kg。地震彎矩 彎矩計算法則：一個截面上的彎矩，在數(shù)值上等于該截面以左（或以右）部分各外力對此截面行心的力矩的代數(shù)和。 塔器任意計算截面II的基本振型地震彎矩：111()nI IEkkkMFhh2022-5-58.1.1 塔體厚度的計算對于等直徑、等厚度塔器的任意截面I