设计计算说明书—乙醇-水浮阀精馏塔设计

1、山东女摩机械工程学院本科课程设计说明书设计题目名院业级指导教师乙醇水浮阀精馅塔设计陈鑫机械工程学院过程装备与控制工程2009级过控班唐委校宋清华2013年1月16日山东大学课程设计（论文）成绩评定表学院：机械工程学院 专业：过程装备与控制工程 年级：2009级姓名陈鑫设计（论文）成绩设计（论文）题目乙醇水浮阀精馆塔设计指 导 教 师 评 语评定成绩：签名：年刀 日评 阅 人 评 语评定成绩：签名：年 月口答 辩 小 组 评 语答辩成绩：组长签名：年 月 日目录山东大学课程设计（论文）成绩评定表1摘要-1-abstract- 2 -第章绪论-3-1.1设计背景-3-1.2设计任务-3-1.2.1

2、设计任务书-3-1.2.2设计任务分析-4-1.3 设计内容-4-第2章 塔总体结构设计-5-2.1 总体结构-5-2.2 主体尺寸-5-2.2.1 塔高2.2.2 设计参数及材料指标-6 -2.2.3 筒体和封头壁厚-6-第3章 塔盘结构设计与校核-7-3.1 塔盘整体形式与结构-73.2 塔盘材料-7-33塔盘零部件设计-7-3.3.1 浮阀733.2 塔盘组装结构-8-3.3.3 塔盘板-8-3.3.4 升气孔排列-10-3.3.5 降液板-11-33.6受液盘-12-3.3.7 入口堰3.3.8 出口堰33.9液封盘-13-3.4塔盘强度校核-13-3.4.1塔盘载荷计算-13-3.4

3、.2 通道板强度校核-14-3.4.3 塔盘板强度校核-14 -第4章 塔体载荷分析与校核-16-4.1塔体载荷分析-16-4.1.1 质量载荷-16-4.1.2 风载荷和风弯矩-18-4.1.3 地震载荷-21-4.1.4 偏心载荷-24-4.1.5计算截面处载荷-24-4.1.6 最大弯矩-24-4.2 筒体强度及稳定性校核-25-4.2.1 操作工况-25-4.2.2 液压试验-26-4.3 裙座壳体轴向应力校核-27 -4.3.1 裙座底部截面的校核-27-4.3.2 通道口中心截面的校核28第5章零部件设计-29-5.1 保温层与保温圈-29-5.1.1 彳呆层-29 -5.1.2

4、保温圈-29-5.2 裙座-29-5.2.1 裙座形式及材料-29-5.2.2 裙座与封头连接结构29 -5.2.3 地脚螺栓座-30-5.2.4 排气管-30-5.2.5塔底接管引出孔-31-5.2.6 裙座检查孔-31-5.3塔顶吊柱-31-5.4 除沫器-31-第6章裙座地脚螺栓座校核计算-32-6.1基础环强度计算-32-6.1.1 基础环尺寸-32-6.1.2 基础环所受载荷-32-6.2地脚螺栓强度计算-32-6.3筋板强度计算-33-63.1 筋板压应力-33-6.3.2 筋板许用应力-33-6.4盖板强度计算-33-6.5 裙座与筒体对接焊缝的校核-34 -第7章开孔及开孔补强

5、设计-35-7.1开孔结构设计-35-7.1.1接管选择-35-7.1.2 法兰选择-35-7.1.3 法兰连接尺寸-36-7.1.4 法兰结构尺寸-36-7.1.5 法兰密封面形式选择36 -7.2开孔补强设计-37-7.2.1 补强分析-37-7.2.2 气体出口补强设计37 -7.23人孔补强设计-38-7.2.4气体入口补强设计-39-7.2.5液体出口管补强设计-39-致谢-42 -参考文献-43 - 111摘要塔设备是化工及石油化工生产中最重要的单元设备之一。塔设备通 过其内部的结构可以使气液两相或液液两相之间充分接触，完成质量或 热量传递。浮阀塔是指塔盘上开有一定形状的阀孔，孔中

6、安装可在适当 范围内上下浮动的阀片的一种板式塔。浮阀塔具有蒸汽负荷量大、操作 弹性大、效率高等优点，在设计和选用塔型时常是被首选的板式塔。本 设计以乙醇水为介质，主要依据gb150-2010固定式压力容器、 jb24710-2005钢制塔式容器、化工设备设计手册对浮阀精憾塔 进行了较全面结构设计。关键词：精憾；浮阀塔；结构设计abstracttower is one of the most important unit in the chemical andpetrochemical production equipment. tower equipment through its inter

7、nalstructure can make the gas-liquid two phase or liquid-liquid full contactbetween the two phases, the completion of the mass or heat transfe匸 thefloat valve tower means to open the valve hole of a certain shape on the tray,a plate tower mounted floating up and down within the appropriate range oft

8、he valve sheet hole. float valve tower has a large amount of steam load,operating flexibility, and high efficiency in the design and selection of towertype is often preferred plate tower. the design to ethanol - water as amedium, mainly based on the gb150-2010 "fixed pressure vesseljb24710-stee

9、l the tower container11, nchemical equipment design manual"more comprehensive structural design of floating valve distillation column .keywords: distillation; floating valve tower; mechanical design第1章绪论1.1设计背景塔设备是化工牛产中不可或缺的一种过程设备，广泛应用于工业生产的各个 领域。浮阀塔是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安装一个可上下移动的阀片。当 筛孔气速高时，阀片被顶起上升，

10、空速低时，阀片因自身重而下降。阀片升降位 置随气流量大小自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下 侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故起到很好的 传质效果。塔盘是浮阀塔完成工艺的主要功能结构，塔的工艺性能主要取决于塔盘的结 构形式和尺寸。目前，我国大部分石油化工企业使用的浮阀塔版为f1型塔板，该类型塔板 优点是效率较高，但塔板的寿命较低。改进浮阀形式可以提高塔设备的整体性能, 但此内容超出木设计范围，故不再讨论。1.2设计任务1.2.1设计任务书表11设计任务书内径1600mm精憾段提馆段介质乙醇-水平均压力（mpa）0.810.82液相比重850kg/

11、m3平均温度（°c）8293浮阀数128-160 个塔板数157保温材料岩棉塔板间距（mm）450保温厚度100mm塔顶压力（mpa）0.8保温层密度200 kg/m3塔底压力（mpa）0.82材质壳体、封头q345r塔底液柱髙度（m）2板q345r塔底工作压力（mpa）0.84裙座q235-af设计压力（mpa）0.9允许腐蚀裕度2mm设计温度（°c）150封头标准椭圆封头压力容器等级i弓形高150mm裙座高（mm）2000塔外附件重3500kg地震烈度8当地风压350pa场地类型b设备估重参数平台宽900mm（半圆形）,平台重150 kg/m2，平台构件投影面积a二0.

12、5 m2。笼式扶梯40 kg/m2,开式扶梯20 kg/m2o1.2.2设计任务分析塔设备设计应包括工艺设计和结构设计两部分。工艺设计主耍是根据工艺耍 求确定塔设备的各工艺参数，使塔设备可以满足工艺要求。结构设计是基于工艺 设计的结果，对塔设备的整体和各部分结构作全面设计，使塔可以正常运行并达 到工艺要求。本设计假设工艺设计完成，仅进行机械结构设计。1.3设计内容本设计将主要依据以gb150-2010i占1定式压力容器、jb24710-2005钢制 塔式容器、化工设备设计手册为主要依据对乙醇水浮阀精馆塔进行了较全 面结构设计。设计内容包括塔的总体结构设计、塔盘结构设计及强校核、塔体载荷分析、

13、塔体校核计算、塔设备零部件（包括保温层、裙座、塔顶吊柱及除沫器等）设计、 地脚螺栓座校核计算、塔体开孔及开孔补强设计等。下面各章节将针对以上内容 展开。第2章塔总体结构设计2.1总体结构总体结构如总装图所示，包括封头、筒体、裙座、塔盘、塔附件、塔内件、 开孔与接管等。2.2主体尺寸2.2.1塔高2.2.1.1塔顶空间高度塔顶空间高度是指塔顶部第一块塔板至塔顶封头切线之间的垂直距离。取塔 顶空间高度/门=1500mm o221.2封头高度采用标准椭圆封头，不包括直边段的封头高度h= 100 = 400m,/，直、44边段高度h直=25mm。2.2.1.3塔板间距塔板间距=450mm，人孔板间距h

14、p = 700mm,进料板间距hf = 450mm。2.2.1.4塔底空间高度塔底空间高度是指塔底第一块塔板至塔底切线的距离。取塔底第一块塔板至 塔釜液而高度为1400mm,塔釜液而高度为2000mm,以此，计算塔底空间高度hb =1400 + 2000 - 400 = 3000mm。221.5裙座高度取裙座高度耳申=2000mm。221.6人孔布置在塔顶空间、塔底空间、精惚段、提憎段各布置一个人孔，即人孔数目"4。221.7塔板布置精镭段塔板数mj=15,提镉段塔板数"二7,实际塔板数np=15 + 7 = 22。2.2.1.8全塔高全塔高：h = (np-nf-n-)h

15、t + nfhf + nhp + hd + h 浜 hb + h 匝= (2214 1* 4 54) xl 40x4 7-0 04500+ 40c17350m/n221.9圆筒高度圆筒高：h=h_h头_円座_2h亡=14900mm2.2.2设计参数及材料指标设计压力p = 0.9mpd,设计温度取r = 150°c，塔底液柱静压力为0.02冋加。由于0.02mpci < 5%x0.9mpa ,故液柱静压力可忽略不计。筒体、封头材料均为q345r,根据gb150.2-2010固定式压力容器，设计 温度(r = 150°c)下的许用应力a =s9mpa (设壁厚为316加

16、加)，rel = 345mpa o 2.2.3筒体和封头壁厚2.2.3.1 筒体取焊接系数0 = 0.85,钢板厚度负偏差g = 0.3wm , c2 = 2mm ；筒体计算厚度厚度§ =牛2_ = 4.49 mm ；20 ©-pc筒体设计厚度 sd =s + c2= (4.49 + 2)mm = 6.49 mm ；设计厚度加上钢板厚度负偏差g，并圆整，取筒体名义厚度sn=mm,筒体有效厚度se=sn-c-c2= 5.7 mm。2.2.3.2 封头取焊接系数为0 = 0.85,厚度负偏差q = 0.3mm , c2=2mm；则封头的计算厚度5 =雋 =4.49 mm ；20

17、 0 - 0.5pc封头设计厚度 8d=8-c2 = (4.49 + 2)/77/72 = 6.49mm ；设计厚度加上钢板厚度负偏差g，并圆整，取封头名义厚度亠=8讪;封头有效厚度0 = 3n-q-c2= 5.7 mm。第3章塔盘结构设计与校核塔盘整体形式与结构切角塔盘板筒体弓形降液管受液盘通道板° o °塔盘整体为分块式浮阀塔盘，采用单液流程，结构如下图:塔血板8吞o图4-1塔盘总体结构3 ° o ° q °.-.° o ° o °° oo ：。： o 。：f o ° o ° o

18、i o °2嘗x003.2塔盘材料无特殊声明，各零部件选用q345r材料。3.3塔盘零部件设计3.3.1浮阀浮阀采用f1型浮阀，升气孔尺寸为039帶»加。根据标准jb/t1118-2001f1形浮阀，选用f1z-4a规格浮阀，其基本参数 和尺寸为：表3-1 f1z-4a型浮阀标记基本参数踏板厚度尺寸材质f1z-4a阀厚阀重4hlabc0crl3932.712.516.510.25.334.63.3.2塔盘组装结构塔盘（狭义，塔盘板组成）分2个切角塔盘板、2个塔盘边板、通道板组装 而成。塔盘板厚度取s = amm o根据塔体内径，化工设备设计手册表11-56,塔 盘板的其它相

19、关尺寸如下：塔盘直径=0,-30 = 1570mm，塔盘支撑圈宽x高（b"） = 40x10肋2,塔30盘与支撑圈紧固用螺栓至塔盘边板距离= （b +20）-y = 45/77/77 o塔盘板长度厶= q-2w-2a = 1600-2x150-2x10 = 1280如。3.3.3塔盘板3.3.3.1切角塔盘板塔盘上在通道板两侧设置两块切角塔盘板，其结构及相关尺寸如下图：1380idoo§皤-o o o oo o 0 0 o o 0 o o o o o o o o / qqz/图3-2切角塔盘板为增加塔盘刚度，塔盘板设有幅板，根据化工设备设计手册表11-57, 取幅板高度h

20、= 80/wm ,螺孔边距e = 30mm o3.33.2通道板为使检修时方便通过齐层塔盘，塔盘上设置有通道板，通道板与其周围零部 件的连接方式应设计为双面可拆结构。塔盘板长度l > 12000mm,根据要求，每层塔盘的通道板应分为两块设置。 通道板结构如下图：640j1j5o o o 0 0thajb9t o o ob 左 q320图3-3带幅板塔盘通道板一380亠 亠 0 o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o625图3-4无幅板塔盘通道板为方便拆、装通道板，通道板设有提手，提手尺寸厶x bx h = 120x20x50mm ,厚度取s

21、 = 1 omm o120-10图3-5通道板提手3333塔盘边板由下图可知，塔盘连接尺寸方程式:15 + 315) + (415 15) + 210 = 80015l-w一|凤|1515y一4151图3-6塔盘连接尺寸以此，塔盘边板弓高w = 190。根据标准推荐，塔盘边板与支撑圈紧固用螺孔所在中心线半径为:& = rt - b, =1-45 = 140mm o2塔盘边板的结构及尺寸如下图所示：3.3.4升气孔排列塔盘板上的升气孔采用等腰三角形排列，底边尺寸取h = 75mm ,高度取7j = 11 qmm。各塔盘板上的升气孔排列如下：图3-8切角塔盘板升气孔排列每个切角塔盘板布置4

22、2个升气孔。o90ooooooooqoooo11图3-9通道板升气孔排列图3-10塔盘边板板升气孔排列每个通道板布置3个升气孔。3.3.5降液板33.5.1降液板形式降液板形式采用倾斜式降液板。33.5.2降液板分块规格与塔体连接形式采用分块式连接结构：取降液板总高度h = 450mm ,因 h > 400mm ,为便于通过人孔，采用分块式连接结构。降液板厚度取与塔盘板等厚，s = 4加加。33.5.3降液板与其支撑件的尺寸弓形高= 150mm, = 0.09375 ,查化工设备设计手册表11-44,dj 1600 = 0.5830 ,弓形降液管弦长 l = 0.5830z) = 933

23、mm ；dj /?弓形所对半弦角a = arctan = 36° ；d/ 2-w5b/?/ = 14mm , i = 68/7/m , h" = i-hr-10 = 44mm ；tanacos(90-«)连接板宽度 b = a" + 67 = 44 + 67 = 11 mm ；降液板长度 l = l-2-2/1"-4 = 813mm。3.3.6受液?3.3.6.1受液盘形式受液盘形式采用凹形受液盘。33.6.2受液盘及其支撑件尺寸取凹受液盘宽度w = 150mm ,深度h = 60mm ,厚度与塔盘板等厚，s = 4mm ； 连接板厚度取与支撑

24、圈等厚，s=6 = u)mm；连接板高度h =力+爲=64/72/77 ；弦高(vv+q+d)= 150+10 + 4 = 164加加，3+：+心)=0 1025,查化工设 备设计手册表 11-44, = 0.6066 , l =971mm；dx.j /?连接板处半弦角a = arctan: =37° ；z) / 2 (w + § + §)连接板宽度b、= 56mm ；sincr凹形受液盘结构直径d； = d/ -2x(b + 2) = 1516mm ；受液盘长度 l = lv-2(bv-25) = 880777/?7。33.6.3泪孔为检修时排出凹受液盘中残液，

25、在凹受液盘上设有泪孔。泪孔直径08,孔 屮心至受液盘竖直段外沿距离为50枷72 o3.3.7 入口屮受液盘采用凹形受液盘，降液板高度比较大，为避免入口堰与见夜班间隙过 小导致液流速度过大，不设入口堰。3.3.8 出口屮3.3.8.1出口堰形式出口堰形式采用可调(高度)式平堰。33.8.2出口堰板结构尺寸取出口堰高度hw = 150/77/77，厚度与塔盘板等厚,s = 4mm ；出口堰板高度h严hw + a + 30 = 180mm ；出口堰板长度与降液板等长，a = 813mm ；取出口垠板与降液板连接螺栓间距250mm 03.3.9液封盘33.9.1液封盘结构形式液封盘结构形式采用可拆连接

26、结构。33.9.2受液盘结构尺寸取液封盘宽度w = 150mm ,深度hs = 60mm,厚度与塔盘板等厚，s = 4mm ；弦高(w-d>,) = 150-10 = 140mm,色評 = 0.0875,查化工设备设计手册 表 11 -44, = 0.5651,厶=904”?加；d连接板处半弦角a = arctan厶空=34° ；d/2-(w-5j连接板高度hc = 1 +芮=64/77/h ；液封盘外径与塔盘外径相等，dt = 1570/777?/ ；液封盘长度 l = lv-2(bv-45) = 852呦2。厶=b、+30 = 101片皿，ly = bx +30 + 20

27、= 121mm,厶=lx l, = 7q2mm。卡子孔距密封盘上端面高度p = 30mm o3.3.9.3 泪孔为检修时排出液封盘中残液，在液封盘上设有泪孔。泪孔肓径08,孔中心 至受液盘竖直段外沿距离为50"" o3.4塔盘强度校核3.4.1塔盘载荷计算34丄1塔盘载荷取塔盘上液层高度高于溢流垠30加加,h - hw + 30 = 130mm ；塔盘上液层引起的集中载荷切=pgh = 850x9.81 x0.1= 1249.5r/,取q、= 130()pa ；塔盘自身重量引起的均布载荷仏=75x9.81= 735pa，取仏=750九。341.2受液盘载荷取受液盘上液层高度

28、为250mm ；受液盘上液层引起的集屮载荷= pgh = 2讥2.5pa,根据标准，受液盘上的 均布载荷要求不小于3000內，取s=3000pd。3.4.1.3液封盘载荷取液封盘所受均布载荷弘=3()()()pq ；取停工检修时承受的集中载荷p = 1350n,作用点位于塔盘板中心处。3.4.2通道板强度校核如图311所示，将通道板视为简支梁模型：11z图3-11通道板简化模型操作工况下,通道板承受均布载荷q = qx+q2=300+750 = 2050pd ；空= 3.05420= 0.12747 = (11458 ,所以板中心最大应力=6q答= 14.27mpa板屮心、最大挠度/nax =

29、 0.61/力加v 3mm ；et综上，通道板强度校核安全。3.4.3塔盘板强度校核mn/ o同上，对塔盘板进行简化，取组合惯性矩/严工q% +工口 ugglo53.4.3.1 操作工况下强度校核操作工况下，塔盘承受的载荷：q = 1300 x 253.7 x 1280+750x 352.7 xl 280xl0_6= 734n ；载荷集度q吕二 =0.573n/mm ；i 1280塔盘中心岀所受最大弯矩：maxql20.573x12802 _ 8= 1.17xl05 n/mm；最大应力:bniax1.17x105x67.29.4x108.36mr/ ；最大挠度:5qf384叭5x().573x

30、l2804384x2x9.4x10'°=1,20mm < f = 3mm。3432停工检修时强度校核塔盘 自身均 布载荷 q = 750 x 0.3487 x 1.280 = 335, 载 荷 q = = 0.262w / tnm ；i集中载荷在塔盘中心产生的最大弯矩：m= = 4.13x10 s m/zm；iilux p塔盘自身重量在塔盘屮心产生的最大弯矩：2九网二¥5.03x10伽叫最大弯矩：叽x = %“ += 3.63x 105 丽m ；最大应力：= = 25.86mpa<a；综上，塔盘板强度校核安全。第4章 塔体载荷分析与校核4.1塔体载荷分析

31、4.1.1质量载荷塔体封头、筒体材料选用q345r,裙座可选用q235-af,其密度均为 p 7850kg / th3 o4丄1.1封头、筒体、裙座质量(1) 封头质量对dt = 1600mm,戈=8mm的标准椭圆封头，根据jb/t4746-2002钢制压力容器用封头表b-2,封头质量加= 178.4焙。(2) 筒体质量+ 戈)戈h()=7850x兀x(1.6 + 0.008)x0.008x 14.9=470akg o(3) 裙座质量“=刃(0 + sn )6nh =7850 x x (1.6 + 0.008) x 0.008 x 2=631.0kg。封头、筒体、裙座质量：777()1 =+2

32、x2 + ms = 178.4x2+4701.1+63l0=5688.9kg °4丄1.2塔内构件质量取浮阀塔盘质量载荷q = 15kg /加2 ；塔内构件质量：7t°叫2 = npqa = 22x75x xl.6 kg =3315.8 kg。4.1.1.3保温层质量保温层厚度3si = 100/77/22，保温层密度qp= 200焰/肿，覆盖上下封头、筒体 及裙座在裙座与筒体焊缝以下400加加范围内。因此，保温层质量：m03=厂佇(2 + 2%+(dj+2d$i(h 2.000)二 200仓吟(1.6 + 2? 0.008 2? 0.1)2-(1.6+ 2? o.(x)8

33、)2(14.8 ().5)? (17.350 2.000)=1654.2kg。4丄1.4平台及扶梯质量(1) 平台质量平台与人孔配合，数量为4,半圆环形平台宽900mm,重150kg/m2 ；平台质量：1 7t mj =4xl50x-x-(d. + 2盘 + 2q + 0.9x2尸一(d. + 2盘 + 26j2=2302.6畑；(2) 扶梯质量裙座上扶梯采用开式扶梯，筒体处采用笼式扶梯；mj =20x2 + 40x14.9 = 636 ；= m' + mj = 2302.6kg + 636kg = 2938.6kg。4丄1.5操作时的物料质量液相比重a=850kg/l塔盘出口堰高hw

34、 = 100mm,塔板上液层高度h = 30mm,塔盘持液高度 how = hw + / = 130mm ；查标准jb/t4736-2002钢制压力容器用封头表b1, d严1600”劲标准椭 圆封头容积v = 0.5864m3；m05 = pz 彳叽 + 彳 d；(2.000 - 0.425) + v=850 x22x-xl.62x0.13+-xl.62x (2.000 一 0.425)+0.586444=8074. lkg o4.l1.6附件质量附件质量ma = 3500kg o4. l1.7水压试验时充水质量叫存说一2日直）+ 2v=31015.4kgo4.1.1.8偏心质量取 me =

35、1000 o4.1.1.9各工况下的质量载荷将以上各种质量列于表42：表42质量载荷/kg载荷m01m°2m°3m04m°5mame数值5688.93315.81654.22938.68074.13500100031015.4正常操作吋的质量：m° 二 口心 +m02 + 叫3 +m “ +m05 +ma +me=5688.9+3315.8+1654.2+2938.6+8074+3500+1000=26171.6kg水压试验时的最大质量：m 唤=m0i +m02 + m03 +m04 +m、v +ma +mc =5688.9+3315.8+1654.2+

36、2938.6+31015.4+3500+1000=49193.2kg停工检修时的最小质量：=m0i +02叫卫 + m（）3 +m（）4 +ma +叫=5688.9+0.2x3315.8+1654.2+293&6+3500+1000=15444.9kg4.1.2风载荷和风弯矩4.1.2.1塔高分段沿塔高将塔分为5段，从塔底部起，第1段为0lm,第2段为12m,第3 段为27m,第4段为712m,第5段为12m以上部分。各段数据如表4-3：表43塔高分段数据塔段12345hj/mm50015004500950014500lj/mm10001000500050005350m（）i+ma/k

37、g529.6529.62648.12648.12833.5nwkg001080.11080.11155.7m（）3/kg00538.8538.8576.5nwkg2020758.8758.8783.4m°5/kg00263026302814.1m、v/kg0010102.710102.710809.9me/kg500500000m（ag1049.61049.67655.98253.38166.8（注：a指每段长度，用指每段中心到塔底面的距离）4.1.2.2塔的自振周期查标准gb 150.2-2010固定式压力容器表b-13,在设计温度（150°c）下, q345（碳素钢）的

38、弹性模量e = 19400mpa.由jb4710-2005钢制塔式容器公式：t, = 90.33h 叫 ” =0.50s。v eqd：4.1.2.3水平风力计算塔第i段所受的水平风力pt =匕心加4 o（1）基木风压绻=350鬥 （2）高度变化系数查表得各段高度变化系数如下:地面粗糙度类别为b类，各段距地面高度hii=lm、h2i=2m、h3（=7m、h4（=12m、h5t= 17.35m,查风压高度变化系数表，有内插法可得：/； =1.00,/2 =1.00,./； =1.00,./； =1.06,/；=1.18o（3）体形系数心对细长圆柱形塔体，取k=0：7。（4）风振系数心,塔高小于20

39、m,取风振系数心=17。（5）塔设备迎风面的有效直径笼式扶梯与塔顶管线布置成180°,则2=2+笙,+負+ &+/+2%d,；塔设备段等径，d（）l = 1.616m ；各段保温层的厚度，£=0.1加；塔顶管线外径，=0.3m；管线保温层的厚度，=0.1 m；笼式扶梯的当量宽度，k. = 0.4m操作平台的当量宽度，k产空仝=兰空=丄；h°%由此，各段迎风面有效直径：dd =1.616 + 2x0.1 + 0.4 + 0.3 + 2x0.1=2.716/7?,2 =1.616 + 2x0+ 0.4+0.3 + 2x0.1 = 2.716 加， =1.616

40、 + 2x0+ 0.4 + 丄 + 0.3 + 2乂0=2916加，5p（4 =1.616 +2x0.1 + 0.4 + - + 0.3 +2x0.1 = 2.916/?,d, =1.616 + 2x0.1 + 0.4 + ! + 0.3 + 2x0.1 = 2.903m oe55.35（6）各段所受水平风力：斥=0.7x1.7x350x1.00x1x2.716 = 1131n,p2 =0.7x1.7x350x1.00x1x2.716 = 11317v,p、= 0.7 x 1.7 x 35（） x 1 .（x） x 5 x 2.916 = 6073a,巳=0.7xl.7x350xl.06x5x

41、2.916 = 6437a,左=0.7x1.7x350x1.18x5.35x2.903 = 75332。4.1.2.4随风向风振塔的高径比色=122 = 10.8<15,且h <30m,因此，不再考虑随风向风dt 1600阵的影响。4.1.2.5风载荷计算数据将上述计算结果列于表44：表44风载荷计算数据塔段号12345q（）350pak0.7k2i1.7k4000.20.20.19fi1.001.001.001.061.18dej/in2.7162.7162.9162.9162.903pi/n113111316073643776334.126风弯矩塔体危险截面包括：00截面（裙座

42、底部截面）,i-i截面（裙座检查孔中心 所在截面）,ii-ii截面（裙座与筒体焊接处截面）。0-0截面:(+ 马 a+/2 + z3 +=2.03xl0sa/w?ii截面：/+片/1,-,+/2+/3 += 1.81x10*/v加加ii-ii截面：1 n-iim ,-n=p1i-,ill-w 1 2=1.60x108n-4.1.3地震载荷4.l3.1水平地震力第k段塔节重心处产生的相当于第一振型的水平地震力，f* =akmkg 0（1）综合影响系数取 c. = 0.5 o（2）地震影响系数取设计地震分组第二组，场地土类型ii,查化工设备设计手册表11-4,场地土特征周期值厶”，务齢8查地震影响

43、系数图，此位于曲线下降段;地震影响系数，地震烈度8,地震影响系数的最大值6znm=0.16；取塔的阻尼比，=0.01；吉、件七匕敷rn n 0.05 $ n n 0.05 0.01袞减扌旨数，7 = 0.9 + =0.9 += 0.978 ；0.5+ <0.5 + 0.01阻尼调整系数，7=1+=1+ 0q5-0.01 =1519；0.06 + 1.70.06 + 1.7x0.01故，地震影响系数：xl.519x0.16 二 0.195。(3) 对应第一振型的振型参与系数对应第一振型的振型参与系数，仏=存= 0.0235/z：“；xm>hi% =0.0235牢=0.0235x0.5

44、*5 =0.0083 ,% =0.0235羁=0.0235x1.5*5 = 0.0432 ,帀3 =0.0235皆=0.0235x4.5" = 0.2243,% = 0.0235/?*5 =0.0235x9.5'5 =0.6881,% = 0.0235/f = 0.0235 x 1.4515 = 1.2975 ；(4) 各段重心处产生的相当于第一振型的水平地震力:耳=a舟阿 g = 0.95 x 0.0083 x 1049.6x9.81 = 16,fn = atng = 0.95 x0.0432x 1()49.6x9.81 = 87n ,片 3 = 0.195 x 0.224

45、3 x 7655.9 x 9.81 = 3285n,f4 = 0.195 x 0.6881 x 7655.9 x 9.81 = 10864n,f5 =切5叫g = 0.195x1.2975 x 166.8x9.81 = 202707v。4.1.3.2垂直地震力地震烈度为8级，应考虑垂直地震力。在地面垂直运动下，对于多质点系，塔设备底部截面上的垂直地震, rpo0fv = cg叫qg ；垂直地震影响系数最大值，购唤=0.65«nm =0.65x0.16 = 004；塔的当量质量，取加® = 0.75 = 0.75x26171.6 = 19628.7 ；耳°°

46、; =0.104x19628.7 x 9.81 =20026n ；塔任意质量屮心i处的垂直地震力，f、产 严 瑣(匸1,2,3,4,5)；£叫!k=lj5工叫hk =工叫1 = 科说+ 叫短 + 仏尽+加4力4 + 叫e = 233375.7，k=lk=lf °-°=0.086 ；xmkhkk=l各段垂直地震：0=().()881m=46.34n, =0.0881/=19&54n,=0.0881/ =2880.88,耳4 = 0.088lm4/z4 =6563.6in ,耳5 =0.0881玛尽=9793.99n。4.1.3.3 地震弯矩(1) 00截面0

47、0截面地震弯矩：me°-° = 4 m()gh=4.01x10* n mm(2) i-i截面i- i截面地震弯矩：m m =昭m哎(0h3.5 _ 14hh25 + 4h3 5) e 175h25 v)=3.65xlosn-mm(3) 截面ii- ii截面地震弯矩：叫""二蔦器(1oh35- 14hh2 5 +4h3'5)=3.33xlo8n-mm4丄4偏心载荷取偏心距/ = 1 ()()()加加，m尸叫gl =1000x9.81x1000=9.81 x 10°n mm。4.1.5计算截面处载荷将上述各截面处的载荷计算结果列于表4-5：

48、表45计算截面处载荷截面风弯矩地震弯矩偏心弯矩0-02.o3xlox7vm/7?4.01x10s tv m/779.81xlo6n mmi-i1.81 x 1 n mm3.65x io*n7211-111.60x10s tv /?/?3.33xlo87vm/?4.1.6最大弯矩4.1.6.1正常操作或停工检修工况计算截面处最大弯矩，取其中较大值）。m0-0max(1)0-0截面=2.13xl087vmm+ 0.25m、00 + me = 4.62 x 10* n mmvvm鹽=4.62x10吶“劝（地震弯矩控制）。（2） i-i截而i-iwm+me=1.91xlo*n"加+0.25m

49、, +me =3.88xl()8/vmmm=3.88x108n- （地震弯矩控制）（3）ii-ii截面处的最大弯矩j= 1.70 x 10认 mmmfn + 0.25m 尸 + 他,=3.83 x 10爼 n mmm囂=3.83x10吶"劝(地震弯矩控制)4.1.6.2液压试验取最大弯矩，陆址=0.3mw + me ；液压试验时，各截而最大弯矩：m 款=0.3m 芽 + m严 0.71x108 n mmm 软=0.3m* + m = 0.64 x 10区 n mm ilklxvvcm任'=0.3m旷 +mc=0.58xl08a mm将上述计算结果列于表46：表46最大弯矩工况

50、00截面i-i截面ii-ii截面正常操作及停工检修4.62x10技 n mm4.20xl08nmm3.83xl08n-mm液压试验0.71xl08nmm0.64xl08nmm0.58xl08n-mm4.2筒体强度及稳定性校核4.2.1操作工况4.2.1.1筒体轴向应力由内压引起的轴向应力，屮= 0,9x1600 = 63.16mp6?； 14%4x5.7由垂力和垂直地震力引起的轴向应力：6 =；_兀 dq&ii-ii截面以上塔设备承受的质量叫'=“+4+加5 = 24076kg ,11-11截面以上塔设备所受垂直地震力矿 =$ +弔+伤5 = 19890n ；11-116兀叽=

51、 (&24±().69)mpd；最大弯矩引起的轴向应力:申= 33.3mpa o4.2.1.2轴向压应力校核轴向许用压应力，0眇（取其中较小者）;a=匕6.7皿，查标注gbi5。固定式压力容器图64得 b=89mpa ；-1,kbwqampa ；最大组合压应力，$冋+ s1141 = 42.23mpq ；235n-n4-5n-n<vl ,校核安全。231- -tr4.2.1.3 轴向拉应力校核许用轴向拉应力，ks/=1.2仓山89 0.85=193mpa ；筒体最大组合拉应力， 屮巒+巒=8&9mpa ； 严sf+vks订/,校核安全。4.2.2液压试验4.2.

52、2.1 轴向应力试验压力引起的轴向应力，呻j =空2= 0.9创.25 1600= 78.95mpq； 44,4, 5.7imi重力引起的轴向应力，二亠仝； pgii-ii截面以上塔设备液压试验时承受质量：屈i =叫迩 7% + 叫）12 -（）12 -他）.2 =47094統，；= 1613mpq ；最大弯矩引起的轴向应力：0.5& 108£ 仓 460()2 5.74=5.04mpa o4.222轴向压应力校核i（） 9r轴向许用压应力,心| j （取其中较小值）;*0.9' 345mpa| 92mpa92mpa ；最大组合压应力为呻2 +屛3 = 215mpa ；睜；+呻口，校核安全。4.2.23轴向拉应力校核轴向许用拉应力，0.9&,/ =0.9x345 = 310.5側加；最大组合拉应力为：鬧-睥j + 睥j = 78.95- 16.13+ 5.04= 67,s6mpa ；叫t睥j +昇3hv09rcl，所以校核安全。4.3裙座壳体轴向应力校核4.3.1裙座底部截面的校核43丄1操作工况轴向许用压应力,kkb （取其中较小值），口戶心隔；最大组合压应