第六章 塔设备的机械设计(2)

1、2021-11-25第八章 塔设备的机械设计8 8.1 .1 塔体与裙座的机械设计塔体与裙座的机械设计8.2 8.2 塔体与裙座的机械设计举例塔体与裙座的机械设计举例8.3 8.3 板式塔结构板式塔结构8.4 8.4 填料塔结构填料塔结构2021-11-25第八章 塔设备的机械设计本章重点：板式塔的基本结构和塔设备的应力校核本章难点：地震载荷、风载荷的计算 2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算v（3）风载荷计算v 顺风向振动v 由于不恒定的风力直接作用在塔体上，产生与风向相同的顺风向振动，与风速的大小及其变化有关，又称为风的载荷振动，造成风弯矩，在迎风面的塔壁和裙座体壁引起拉应力，背

2、风面一侧引起压应力； 横风向振动 由于风力绕过塔的两侧时形成的与风力风向垂直的横风向振动，又称为风的诱导振动。2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 塔设备迎风面的风压值随设备高度的增加而增加，所以，将风压值按设备高度分为几段，且假设每段风压值均布于塔设备的迎风面上。 00截面：塔设备的基底截面； 11截面：裙座上人孔或较大管线引出孔处的截面； 22截面：塔体与裙座连接缝处的截面。 2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 基本风压值（q0）：各地离地面10m高处的风压值。 两相邻计算截面间的水平风力式中：612010iii ieiPK K q f l DN2021-11-258

3、.1.1 塔体厚度的计算K1体形系数，取K10.7；K2i塔器各计算段的风振系数，当塔高H20m 时，取K2i1.70，当H20m时，按下式计 算：q0 10m塔处基本风压值，N/m2，见表84；fi 风压高度变化系数，按表85查取；li 同一直径的两相邻计算截面间距，mm；Dei塔器各计算段的有效直径，mm；21iziiiKf 2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 当笼式扶梯与塔顶管线布置成180o时 DeiDoi + 2si+ K3 + K4 + d0 + 2ps 当笼式扶梯与塔顶管线布置成90o时，取下列二式中较大值： DeiDoi + 2si+ K3 + K4 DeiDoi

4、+ 2 si+ K4 + d0 + 2ps2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算式中 Doi塔设备各计算段的外径，mm； si塔设备第i段的保温层厚度，mm； K3笼式扶梯当量宽度，无确切数据时，取400mm； do塔顶管线的外径，mm； ps管线保温层厚度，mm； K4操作平台当量宽度， 其中，l0操作平台所在计算段的长度，mm； A平台构件的投影面积（不计空挡的投影 面积）（mm2）。402 AKl2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 风弯矩 塔设备作为悬臂梁，在风载荷作用下产生弯曲变形。任意计算截面II处的风弯矩按下式计算：12121.()222i iiiiwiiiii

5、illlMPPlPllN mm2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算（4）偏心载荷计算 偏心载荷所引起的弯矩为： Meme g e式中 me 偏心质量，kg； e 偏心质量的中心至塔设备中心线的距离，mm。2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算3.塔体稳定校核（1）先假定筒体有效厚度ei, 计算压力在塔体中引起的轴向应力1： 重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力2：式中 m ii任意计算截面ii以上塔体承受的操作或非操作时的质量，kg。 Fv ii仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入。1()4cieiPDMPa2()/()i ii ii ivieimgFDMPa2021-

6、11-258.1.1 塔体厚度的计算 弯矩在塔体中引起的轴向应力3：式中 Mmax ii计算截面处的最大弯矩，取风弯矩或地震弯矩加25风弯矩两者中较大值与偏心弯矩之和。即Mmaxi-i = Mw +Me Mmaxi-i = ME + 25%Mw + Me取大值。23max4/()i ii iieiMDMPa2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 （2）求出最大组合压应力 根据塔设备在操作时或非操作时各种危险情况对1、2、3进行组合，求出最大组合轴向压应力max ii。 内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在停车情况；图(a)max23i ii ii i 外压操作的塔设备，最大组合轴

7、向压应力出现在正常操作情况；如图(b)max123i ii ii i2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算（3）稳定性校核 求出最大组合轴向压应力，并使之等于或小于轴向许用压应力cr值。许用轴向压应力按下式求取： tmincrKBK，式中 B按6.2节“筒体轴向压应力的验算”（P172）求取； t材料在设计温度下的许用应力，MPa； K载荷组合系数，取K1.2。2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算4、塔体拉应力校核（1）假定筒体有效厚度ei 计算压力在塔体中引起的轴向应力1 重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力2 弯矩在塔体中引起的轴向应力3（2）求出最大组合拉应力 内压操作的塔设备，最大组合轴向拉应力出现在正常操作情况；在危险截面22上的分布情况如图(813) max123i ii i2021-11-258.1.1 塔体厚度的计算 外压操作的塔设备，最大组合轴向拉应力出现在非操作情况；在危险截面22上的分布情况如图(814)。 max32i ii i（3）塔体拉应力校核 计算出的最大组合轴向拉应力应满足下式： maxtK 如厚度不能满足上述条件，须重新假设厚度，重复上述计算，直至满足为止。202