塔器机械设计

1、精 馏 塔 设 计过程装备与控制工程专业 第四组设计任务塔体内径：1600mm设计压力：0.1Mpa设计温度：150基本风压：300N/m抗震烈度：8场地类别：塔板数：20保温材料厚度：100mm介质腐蚀性：轻度工艺设计一 材料的选取二塔高的确定三塔盘的选用和设计四附件的设计强度设计按设计条件，初步确定塔的壁厚和其按设计条件，初步确定塔的壁厚和其它尺寸。它尺寸。计算塔设备危险截面的载荷，包括重计算塔设备危险截面的载荷，包括重量、风载荷、地震载荷和偏心载荷等。量、风载荷、地震载荷和偏心载荷等。危险截面的轴向强度和稳定性校核。危险截面的轴向强度和稳定性校核。 设计计算裙座、基础环板、地脚螺栓设计计

2、算裙座、基础环板、地脚螺栓等。等。设计思路强度设计圆筒与封头的设计设计厚度：d=+C2 名义厚度：n= d + C1+= + C1 +C2+有效厚度：e= += n- C1 C2 塔体的厚度塔体的厚度封头的厚度封头的厚度强度设计圆筒与封头的设计 水压试验校核水压试验校核水压试验压力水压试验压力 水压试验强度校核水压试验强度校核强度设计压力载荷地震载荷质量载荷风载荷载荷分析强度设计质量载荷的计算 塔设备质量包括：塔设备质量包括：mm1 1: :塔体和裙座质量；塔体和裙座质量；mm2 2: :内件；内件；mm3 3: :保温材料；保温材料；mm4 4: :平台、扶梯质量；平台、扶梯质量；mm5 5

3、: :操作时塔内物料质量；操作时塔内物料质量；mma a: :人孔、接管、法兰等附件质量；人孔、接管、法兰等附件质量；mme e: :偏心；偏心；mmww: :液压试验时，塔内充液压试验时，塔内充液质量；液质量； 操作停修或水压试验等不同工况物操作停修或水压试验等不同工况物料或充水质量。料或充水质量。强度设计质量载荷的计算不同工况的质量载荷不同工况的质量载荷:塔设备在正常操作时的塔设备在正常操作时的质量质量00102030405aemmmmmmmm塔设备在水压试验时的塔设备在水压试验时的最大质量最大质量max01020304waemmmmmmmm塔设备在停工检修时的塔设备在停工检修时的最小质量

4、最小质量min010203040.2aemmmmmmm强度设计自振周期的计算301390.3310teim HTHED强度设计地震载荷,89, 引引纵向波设备纵向振动 危险性一般不考虑地震波只有地震烈度为 或 度地区才考虑横向波设备水平方向振动 危险性考虑强度设计地震载荷1基本振型参与系数基本振型参与系数km第第k 段塔节的集中质量，段塔节的集中质量，kgkg； gmCFKKzK111niiiniiiKKhmhmh1315 . 15 . 11Cz Cz 综合影响系数，直立圆筒综合影响系数，直立圆筒Cz=0.5 Cz=0.5 ；对应于塔器基本固有周期对应于塔器基本固有周期T1 的地震影响系数的地

5、震影响系数 值；值；强度设计地震载荷gmFeqmax00maxV垂直地震影响系数的最大值，取垂直地震影响系数的最大值，取maxmax0.65Veqm塔设备的当量质量，取塔设备的当量质量，取00.75eqmm kgkg；塔设备操作时的质量，塔设备操作时的质量，kgkg。 0m强度设计地震载荷 任意质量任意质量i i处所分配的垂直地震力（沿塔处所分配的垂直地震力（沿塔高按倒三角形分布重新分配）为：高按倒三角形分布重新分配）为： 任意计算截面任意计算截面I-II-I处的垂直地震力为：处的垂直地震力为：(1,2,)nIIVVkk iFFinniFhmhmFnkkkiiii, 2 , 1001强度设计地

6、震弯矩0 0101635EiMm gH底截面底截面0-0的基本振型地震弯矩的基本振型地震弯矩任意截面任意截面I-I的基本振型地震弯矩的基本振型地震弯矩3.52.53.5102.5810144175iiEim gMHHhhH强度设计风弯矩强度设计风载荷120iiiieiPK Kf q l D风力计算风力计算式中式中: :iP塔设备中第塔设备中第i i段的水平风力，段的水平风力，N N；1K体型系数；体型系数；2iK塔设备中第塔设备中第i i 计算段的风振系数；计算段的风振系数；if风压高度变化系数；风压高度变化系数；0q各地区的基本风压，各地区的基本风压，N/mN/m2 2；il塔设备各计算段的

7、计算高度，塔设备各计算段的计算高度，m m； eiD塔设备中第塔设备中第i i 段迎风面的有效直径，段迎风面的有效直径，m m；a.a.基本风压基本风压q q0 020012q式中式中: :0q基本风压基本风压, , N/mN/m2 2空气密度空气密度, , 随当地的高度和湿度而异随当地的高度和湿度而异, , kg/m3；0v基本风速基本风速, , 随地区、季节及离地面的随地区、季节及离地面的 高度而变化，高度而变化，m/sm/s。强度设计风载荷强度设计风载荷风压高度变化系数风压高度变化系数强度设计风载荷强度设计风弯矩 任意截面任意截面I-I处的处的风弯矩计算：风弯矩计算：12121222II

8、iiiWiiiiiilllMpplpll122nniiilplll 底面截面底面截面0-0处的处的风弯矩计算：风弯矩计算：0 0312122312.222WlllMpplpll强度设计最大弯矩 最大弯矩最大弯矩 确定最大弯矩时，偏保守地假设确定最大弯矩时，偏保守地假设MW、ME和和Me同时出现，且出现在塔设备的同一方向。同时出现，且出现在塔设备的同一方向。 塔器任意计算塔器任意计算截面截面I-II-I处的最大弯矩为：处的最大弯矩为：maxmax0.25IIweIIIIIIEweMMMMMM 塔底截面塔底截面0-00-0处的最大弯矩为：处的最大弯矩为：0 00 0max0 00 0max0.25

9、weEweMMMMMM强度设计应力校核承受载荷介质压力质量载荷偏心载荷风载荷地震载荷等等要用到固有周期TM应力校核轴向总应力由弯矩引起的由轴向力引起的总132强度设计应力校核1 1塔设备由内压或外压引起的轴向应力塔设备由内压或外压引起的轴向应力1cip Dei22 2操作或非操作时，重量及垂直地震力引起的轴向应力（压应力）操作或非操作时，重量及垂直地震力引起的轴向应力（压应力）eiiiiviiDFgm02 3、最大弯矩在筒体中引起轴向应力、最大弯矩在筒体中引起轴向应力eiiiiDM2max34强度设计应力校核 min (0.9/0.8)crteLKBKR或强度设计裙座壳轴向应力校核裙座壳底截面

10、的组合应力校核式为：裙座壳底截面的组合应力校核式为：说明：说明：仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时，仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时，才计入垂直地震力才计入垂直地震力FV。20 00 0max0cos1mincos VtsbsbsKBMm gFZAK20 0maxmaxecos0.31mincos0.9ResbsbLKBMMmgZAK正常操作：正常操作：水压试验：水压试验：外径尺寸：外径尺寸：D D0b0b=D=Disis(0.16(0.160.4)m 0.4)m 内径尺寸：内径尺寸：D Dibib=D=Disis(0.16(0.160.4)m0.4)m强度设计基础环设计强度设计基础环设计基础环

11、厚度：基础环厚度：无筋板环板无筋板环板有筋板环板有筋板环板max1.73 bbbb6 sbbM 要求最后确定出的基础环厚度要求最后确定出的基础环厚度b b16mm16mm强度设计基础环设计2max2maxmaxxxbsyybMCbMMCl强度设计地脚螺栓设计Q引起的应力M引起的应力Q、M共同引起的应力基本假设：基本假设：将地脚螺栓化作将地脚螺栓化作同面积的当量圆筒，并假定同面积的当量圆筒，并假定基础平面变形按线性分布。基础平面变形按线性分布。B只考虑最大拉应力只考虑最大拉应力B B强度设计地脚螺栓设计迎风侧可能出现零值甚至是拉应力迎风侧可能出现零值甚至是拉应力基础面上由螺栓承受的最大拉应力为基础面上由螺栓承受的最大拉应力为强度设计地脚螺栓设计B B00塔自身稳定，