板式塔设计计算说明书19页

1、一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容： 各塔总图1张A0或A0加长； 各塔塔盘装配及零部件图2张A1。2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。二、设计条件1. 塔体内径，塔高；2.设计压力pc=2.36，设计温度为90；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q0=480Pa，地震设防烈度8度，场地土类别III类，地面粗糙度是B类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900，高度为1200；

2、5. 塔外保温层厚度为s=100，保温层密度2=350；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q0=480Pa，地震设防烈度8度，场地土类别III类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为s=100，保温层密度2=350；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900，高度为1200；设计压力 pc=2.36，设计温度为90；壳3，裙座厚度附加量2；焊接接头系数取为0.85；塔内径。通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R。对该塔进行强度和稳定计算。 2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头

3、等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。l塔壳和封头材料选用Q345R(16<36)直径段圆筒及封头：圆筒：封头： 经圆整后，塔壳厚度取为22，封头厚度取为24，裙座壳厚度取为18。 3. 原油分馏塔质量载荷的计算质量载荷包括：塔体、裙座质量；塔内件如塔盘的质量；保温材料的质量；操作平台及扶梯的质量；操作时物料的质量；塔附件如人孔、接管、法兰等质量；水压试验时充水的质量。塔体、裙座质量=65020.53附属件质量=0.25=16255.13则+=65020.53+16255.13=81275.66塔内件质量= 保温层质量=11958.17操作平台及扶梯的质量=+=10372.46

4、 操作时物料的质量=5861.90 水压试验时充水的质量= 塔设备在正常操作时的质量=+=131605.19 塔设备在水压试验时的最大质量=+=287351.98塔设备在停工检修时的质量=+=108033.69 将塔高分成9段，每段的质量列于表1中。 表1 段号123456789+1096.497401.281973.6713706.0813706.0813706.0813706.0813706.082246.430003532.547104945.54239471000002324.452357.452357.452357.452357.45209.813221658.42400.13173

5、3.421733.421733.422400.13.65.56000935.421247.221309.581122.501247.22000032541.6331415.9331415.9331415.9331415.933403.341128.497617.282032.0722898.5823754.1724052.0323158.4524420.882521.81128.497617.282032.0754504.7953922.8854158.3853451.8854589.596014.41128.497617.282032.0719137.1618738.9518786.0518

6、644.7519405.662521.8【注】塔内构件浮阀塔盘的质量每m2质量为75kg计算平台质量按每m2为150kg计算笼式扶梯质量按每m为40kg计算4. 分段相关参数说明 将塔沿高度分成9段，在裙座开孔处及裙座和筒体连接处作为分段点，筒体以上每10平均分段。具体参数见下图1所示。图15. 风载荷与风弯矩的计算 因而且高度>30,因此要同时计算顺风向和横风向载荷。 （1）顺风向水平风力计算 塔设备第一自振周期 塔设备第二自振周期 塔设备第三自振周期因地面粗糙度是B类，基本风压塔设备中第计算段所受的水平风力按下式计算：式中各参数按线性插值由标准查得，计算结果列于表2表2段号12345

7、67890.74801111.0741.2951.4571.5891.6971.7550.85.41.4610101010101.6391.0431.0431.0681.2941.5631.8662.2702.4632.4822.9590.720.720.720.7740.8130.8430.8610.8760.8790.020.020.0320.1380.3030.5060.7920.9581.00001.81.21.21.21.803.5593.0602.5684.4443.8443.8443.8444.4442.644997.85790.81345.422185.223320.42912

8、2.537098.244238.16342.5(2)顺风向弯矩计算0-0截面风弯矩: =I-I截面风弯矩： =II-II截面风弯矩：=III-III截面风弯矩:=（3）横风向振幅计算临界风速计算： 共振判别：设计风速因为，故应同时考虑第一振型和第二振型的振动。横风塔顶振幅： 雷诺数时， 当时，阻尼比取为 截面惯性矩横风塔顶振幅 （4）横风向弯矩计算 共振时临界风速风压作用下的顺风向风力列于表3中表3段号1234567890.71111.0741.2951.4571.5891.6971.7550.85.41.4610101010101.6391.0261.0261.0421.1821.3491.

9、5371.7871.9061.9181.8330.720.720.720.7740.8130.8430.8610.8760.8790.020.020.0320.1380.3030.5060.7920.9581.00001.81.2 1.2 1.21.803.5593.0602.5684.4443.8443.8443.8444.4442.64425.78149.5934.47532.09528.22629.53766.46898.85128.66()1128.497617.282032.0722898.5823754.1724052.0323158.4524420.882521.8顺风向弯矩：0

10、-0截面风弯矩: =I-I截面风弯矩： =II-II截面风弯矩：=III-III截面风弯矩:=横风向弯矩： 0-0截面： I-I截面： II-II截面: =4.380X108NmmIII-III截面: 组合风弯矩:0-0截面：I-I截面： II-II截面： III-III截面： 6. 地震弯矩计算地震设防烈度8度，取；因场地土类别III类，则特性周期阻尼比取为阻尼调整系数衰减指数=0.978地震影响系数则0-0截面的地震弯矩：= I-I截面的地震弯矩:II-II截面的地震弯矩:III-III截面的地震弯矩:以上计算是按塔设备基本振型的结果，此塔且高度大于20，故还必须考虑高振型的影响。采用一种

11、简化的近似算法，则各截面的地震弯矩为: 7. 各种载荷引起的轴向应力的计算 （1）最大弯矩因塔体顶只悬有吊住，故可以忽略偏心弯矩。确定最大弯矩时，偏保守的假设风弯矩、地震弯矩和偏心弯矩同时出现，且出现在塔设备的同一方向。但考虑到最大风速和最高地震级别同时出现的可能性很小，在正常或停工检修时，取计算截面的最大弯矩为0-0截面：(风弯矩控制)I-I截面：(风弯矩控制)II-II截面：(风弯矩控制)III-III截面：(风弯矩控制)水压试验时，由于试验日期可以选择且持续时间较短，取最大弯矩为（2）圆筒的强度及稳定性校核计算II-II的轴向应力并进行校核，将结果写入表4中筒体的有效厚度计算截面II-I

12、I计算截面以上操作质量 120827.35计算截面横截面积 119380.52计算截面断面系数 计算截面最大弯矩 许用轴向压缩应力 180（选取）222许用轴向拉应力 188.7操作压力引起的轴向应力 62.11重力引起的轴向应力 9.92引起的轴向应力 80.52组合压应力 组合拉应力 II-II 截面：，查过程设备设计图4-8得B=150。8.裙座危险截面的强度与稳定校核裙座筒体受到重量和各种弯矩的作用，但不承受压力。重量和弯矩在裙座底部截面处最大，因而裙座底部截面是危险截面。此外，裙座上的检查孔或人孔、管线引出口有承载削弱作用，这些孔中心横截面处也是裙座筒体的危险截面。裙座筒体不受压力作

13、用，轴向组合拉伸应力总是小于轴向组合压缩应力。因此，只需校核危险截面的最大轴向压缩应力。（1）0-0截面裙座按圆锥形裙座进行验算圆锥半顶角，查过程设备设计图4-8得B=150。则，取液压许用应力 ,取重力引起的轴向应力，引起的轴向应力，组合压应力液压力(2)I-I截面，查过程设备设计图4-8得B=150。裙座出入口：； 重力引起的轴向应力，引起的轴向应力，组合压应力液压力9. 塔体水压试验时的应力校核( 校核II-II截面)耐压试验压力由试验压力引起的周向应力： 由试验压力引起的轴向应力： ，液压实验时重力引起的轴向应力： ，由风弯矩引起的轴向应力： ， III-III 截面：，查过程设备设计

14、图4-8得B=150校核： 校核通过。10. 基础环设计基础环内径基础环外径取因，查JB4710-2005钢制塔式压力容器表8-7，则因为，则=10520.34则基础环厚度（）为：，取【注】基础选用100混凝土，其许用应力Ra=5.0MPa11. 地脚螺栓计算地脚螺栓材料选用Q345地脚螺栓承受的最大拉应力按下式计算：故取初选地脚螺栓个数是36地脚螺栓的小径（）为：取地脚螺栓是M56 , 36个。12. 裙座与塔壳连接焊缝验算（对接焊缝）;验算合格。四、典型零部件计算主要是开孔补强的计算内容（1）补强及补强方法判别 补强判别 根据过程设备设计表4-15，允许不另行补强的最大接管外径为。塔器上开

15、孔大小不一，现以人孔为例进行计算。开孔直径是，查HG21521-2005表3-1、3-2知，所用接管规格为，且材料为Q345R，其中厚度附加量取。补强计算方法判别开孔直径 筒体开孔直径，且，满足等面积法开孔补强计算的适用条件，故可用等面积法进行补强计算。 （2）开孔所需补强面积 筒体计算厚度 开孔所需补强面积 强度削弱系数，接管有效厚度为开孔所需补强面积： （3）有效补强范围 有效宽度B 故 有效高度 外侧有效高度 故。内侧有效高度 故。（4）有效补强面积壳体多余金属面积壳体有效厚度 壳体多余金属面积 接管多余金属面积 接管计算厚度 接管多余金属面积 接管区焊缝面积(焊脚取) 有效补强面积 （5）所需另行补强面积 采用补强圈补强。（6）补强圈设计 根据公称直径选补强圈，参照补强圈标注JB/