第六章 塔设备的机械设计(1)

1、2022-4-12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2022-4-12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2022-4-12 分离设备2022-4-12精细脱硫塔2022-4-12第八章 塔设备的机械设计基本结构：塔体：包括筒节、端盖和联接法兰等；内件：塔板或填料及其支承装置；支座：一般为裙式支座；附件：包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液体和气体

2、的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。）2022-4-122022-4-122022-4-128.1 塔体与裙座的机械设计8.1.1 塔体厚度的计算1 按计算压力计算塔体及封头厚度 根据我们以前第4章和第5章所学知识计算。2 塔体承受的各种载荷计算 自支承式塔设备的塔体除承受工作介质压力之外，还承受自重载荷，风载荷，地震载荷，偏心载荷的作用，如图8-3。2022-4-122022-4-128.1.1 塔体厚度的计算v（1）塔设备自重载荷的计算v 主要要求计算正常操作下、水压试验时和吊装时各自的质量。分别为最大质量，最小质量和操作质量。2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算塔设备质量

3、包括：塔设备质量包括：m m0101: :塔体和裙座质量；塔体和裙座质量；m m0202: :内件质量；内件质量；m m0303: :保温材料质量；保温材料质量；m m0404: :平台、扶梯质量；平台、扶梯质量；m m0505: :操作时塔内物料质量；操作时塔内物料质量；m ma a: :人孔、接管、法兰等附件质量；人孔、接管、法兰等附件质量；m me e: :偏心质量；偏心质量；m mw w: :液压试验时，塔内充液质量；液压试验时，塔内充液质量；2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算00102030405aemmmmmmmm塔设备的操作质量：max01020304waemmmmmm

4、mm塔设备的最大质量：min010203040.2aemmmmmmm塔设备的最小质量： 计算m m0202、m m0404、m m0505时，若无实际资料，可参考表时，若无实际资料，可参考表8-18-1进进行估算。行估算。 0.2m02：考虑焊在壳体上的部分内构件质量，如塔盘支持圈、降液管等。2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算v塔的自振v 在动载荷的作用下，构件产生较大的惯性力，使结构发生振动。v假设：塔设备为底端固定，顶端自由，质量沿高度连续分布的悬臂梁；v基本频率：塔设备具有无限多个自振频率，塔设备的最低的自振频率称为基本频率。从低到高的顺序分别为第二、第三、.自振频率。2022

5、-4-128.1.1 塔体厚度的计算v振型：对应于任一自振频率，体系形成一定的阵型，相应于第一自振频率（基本频率）、第二自振频率、第三自振频率、的振型依次称为第一（基本）振型、第二振型、第三振型、。v基本振型周期：基本频率对应的周期。2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算（2）地震载荷 构造地震：地壳岩层断裂和错动引起的振动。地震波传到地面引起地表运动，使地面上的建筑和设备振动。 地震波对塔设备的作用： ）水平方向：使塔体受到水平惯性力，又称地震力，最具破坏性。 ）垂直方向（塔体轴向） ）扭转 地震弯矩：在地震力的作用下塔体产生的弯矩。 2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算v 水

6、平地震力v 安装在7级及7级以上地震烈度地区的塔设备必须考虑它的抗震能力，计算出水平地震力，垂直地震力和地震弯矩。v 假设：直径、壁厚沿高度变化的单个圆筒形直立设备，每一直径和壁厚相等的一段长度间的质量，处理为作用在该段高度1/2处的集中载荷。v 2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算hi 第i段集中质量距地面的高 度，mm；Hi塔顶至第i段底截面的高度 ，mm；H 塔设备的总高，mm；Ii 第i段的截面惯性矩，mm4mi 第i段的操作质量，kg；Ei 第i段塔材料在设计温度下 的弹性模数，Mpa；Di 塔体的内直径，mm。2022-4-122022-4-128.1.1 塔体厚度的计算

7、在高度为hk处的集中载荷mk所引起的基本振型水平地震力F1k计算式： v mk距地面hk处的集中载荷。 1k 基本振型参与系数。v hk计算截面II以上集中质量mk的作用点距v 地面的高度，mm。11 1kkkFm g1.51.5131nkiiikniiihmhmh2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算v1对应于塔器基本自震周期T1的地震影响系数。v 地震影响系数，其值可从图86中查取。vmax地震影响系数的最大值，见表8-2；vT设备自振周期，s；vT1设备基本自振周期，s。vTg各类场地土的特征周期，见表8-3。v 类：微风化和中等风化的基石；v 类：除了 、 类外的一级稳定土（坚实

8、、均匀）；v 类：饱和松砂土、淤泥、充填土、杂填土等。2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算v 设计地震分组：v 设防烈度为9度的地区，因为相邻地区地震烈度比本地区小，所以其建筑受地震影响主要是本地区的地震，一般选第一组；设防烈度较低的一般选第二或第三组。v 近震、远震：v 远震震中距大于1000公里;近震震中距在100-1000公里范围内;地方震震中距在100公里以内。 v 设计基本地震加速度：v 地震时地面运动的加速度，可以作为确定烈度的依据。在以烈度为基础作出抗震设防标准时,往往对相应的烈度给出相应的峰值加速度。2022-4-12vA.0.1首都和直辖市1抗震设防烈度为 8 度设计

9、基本地震加速度值为 0.20g：北京（除昌平门头沟外的 11 个市辖区），平谷，大兴，延庆，宁河，汉沽。2抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：密云，怀柔，昌平，门头沟，天津（除汉沽、大港外的 12 个市辖区），蓟县，宝坻，静海2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算T1的求法： 等直径、等壁厚塔器的基本自震周期：301390.3310eim HTHES D第二振型与第三振型的自振周期分别近似取 T2= T1 /6， T3 = T1 /18。.2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算 垂直地震力（地震烈度为8度或9度的区域应考虑） 塔底截面处的垂直地震力： 任意质量i点所产生的垂直地震力为：0 0maxvveqFmg0 011,2,.,IIiivvnkkkmhFFinmh2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算式中 vmax 垂直地震影响系数最大值， 取vmax 0.65 max（ max按表82选取） ；meq 塔器的当量质量，取meq 0.75m0，kg。地震弯矩 弯矩计算法则：一个截面上的弯矩，在数值上等于该截面以左（或以右）部分各外力对此截面行心的力矩的代数和。 塔器任意计算截面II的基本振型地震弯矩：111()nI IEkkkMFhh2022-4-128.1.1 塔体厚度的计算对于等直径、等厚度塔器的任意截