化工机械基础(第三版)第十二章 塔设备强度设计计算

M ii w
Pi
Li 2
Pi1 Li
Li1 2
Pi
2
Li
Li1
Li2 2
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等直径、等壁厚塔体和裙座， 风弯矩最大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人孔的裙 座体，各个可疑的截面各自 进行应力校核。 图中0-0、1-1、2-2各截面都 是薄弱部位，可选为计算截 面。
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１． 操作压力 ➢ 内压塔，周向及轴向拉应力； ➢ 外压塔，周向及轴向压应力。 ➢ 操作压力对裙座不起作用。
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２． 质量载荷 塔设备质量包括：
m1:塔体和裙座质量； m2:内件；m3:保温材料； m4:平台、扶梯质量； m5:操作时塔内物料质量； ma:人孔、接管、法兰等附件质量； me:偏心；mw:液压试验时，塔内充液质量；
操作停修或水压试验等不同工况物料或充水质量。
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m1:塔体和裙座质量；
设备操作时质量：
m2:内件质量； m3:保温材料质量；
M0=m1+m2+m3 +m4+m5+ma+me
m4:平台、扶梯质量； m5:操作时塔内物料； ma:人孔、接管等附件； me:偏心质量；
向弯矩Me
M e me ge
K 2i
1 vizi
fi
z-脉动增大系数，按表12-4查取；
Vi-第i段脉动影响系数，按表12-5查 fzi- 第i段振型系数，根据Hi/H与m查表12-6；
（2）风弯矩 一般习惯自地面起每隔10m一段，
风压定值。求出风载荷Pi
Pi K1K 2i q0 fi Li Dei 10 6
任意截面的风弯矩：
任意质量i处垂直地震力：
Fii
mi hi
n
F00 i 1,2, , n
mk hk
k 1
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（3）地震弯矩
任意截面i-i基本振型地震弯矩：
n
M ii Ei
FK1 hK h
i 1
M 00 Ei
16 35
Cz1m0
gH
等直径、等厚度塔的任意截面i-i和底截面0-0的基本振型地震
Pi-水平风力； q0-基本风压值，见表4-26，但均不应 小于250N/ｍ2； fi-风压高度变化系数，表12-3 Li-第计算段长度； Dei-塔各计算段有效直径； K1-体型系数，圆柱直立设备0.7 K2i-各计算段风振系数，
K2i-塔设备各计算段的风振系数， 当塔高H≤20m时，取K2i=1.7； 当H>20m时，
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有多种振型，任意高度hK处集中质量mK引起基
本振型的水平地震力
FK1 Cz1K1mK g
FK1-mK引起的基本振型水平地震力
Cz-综合影响系数，直立圆筒Cz=0.5；
mK-距离地面hK处的集中质量；
n
h1.5 K
mi
h1.5 i
hK1-基本振型参与系数，K1
弯矩：
M ii Ei
8Cz1m0 g
175H 2.5
10H 3.5 14H 2.5h 4h3.5
H/D>15，或高度大于等于20m时，
考虑高振型
M
ii E
1.25
M
ii Ei
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5. 偏心载荷 塔外附属设 塔顶冷凝器偏心安装 塔底外侧悬挂再沸器 偏心载荷引起轴向压应力和轴
i 1 n
mihi3
i 1
a1-对应与塔基本自振周期T1的地震影响系数a值。
（2）垂直地震力
防烈度8度或9度的塔应考虑垂直地震力
F m g 塔底截面处垂直地震力： 00
max eq
avmax-垂直地震影响系数最大值， avmax= 0.65amax
meq-塔设备的当量质量， meq=0.75m0
操作压力、质量载荷、 风载荷、地震载荷、 偏心载荷等。
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㈠ 按设计压力计算筒体及封头壁厚
按第十章"容器设计基础"中内压、外压容器的设计方法， 计算塔体和封头的有效厚度。
㈡ 塔设备所承受的各种载荷计算
以下要讨论的载荷主要有： 操作压力； 质量载荷； 风载荷； 地震载荷； 偏心载荷。
第十二章 塔设备强度设计计算
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主要内容：
➢ 了解塔所承受载荷的特点。 ➢ 熟悉塔体和裙座承受的各项载荷计算及强度校核步骤。 ➢ 能够确定塔体和裙座体危险截面，并掌握塔体壁厚的
校核方法。
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一、塔体强度计算
室外H/D较大的塔，
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4. 地震载荷 地震烈度七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷。 地震波作用下：
水平方向振动 垂直方向振动 扭转
➢ 其中以水平方向振动危害较大。 ➢ 计算地震力时，仅考虑水平地震力，并把塔设备看成是悬
臂梁。
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（1）水平地震力 实际全塔质量按全塔或分段均 布。 计算地震载荷与计算风载荷一 样，将全塔沿高度分成若干段， 每一段质量视为集中于该段1/2 处。
3. 风载荷 室外自支承塔为悬臂梁。 产生风弯矩， 迎风面拉应力， 背风面压应力。
塔背后气流引起周期性旋涡，垂直于风向的诱发振动弯矩。只
在塔H/D较大、风速较大时较明显，一般可忽略。考虑两弯矩
矢量叠加。
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（1）水平风力的计算
迎风面产生风压。与风速、 空气密度、地区和季节有关。 各地离地面10m处30年一遇 10分钟内平均风速最大值作为计算
风压，得到该地区的基本风压q0，见表12-2。
风速随地面高度而变化。塔高于10m，应分段计算风载荷，
视离地面高度的不同乘以高度变化系数fi，见表12-3。
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风压还与塔高度、直径、形状以及自振周期有关。两相邻计 算截面间的水平风力为：
Pi K1K 2i q0 f i Li Dei 10 6
设备最大质量（水压试验时）：
Mmax=m1+m2+m3 +m4+mw+ma+me
mw:液压试验塔内充液
设备最小质量：
0.2m2:部分内件焊在塔体
mmin =m1+0.2m2
空塔吊装，如未装保温层、平台、 +m3+m4 +ma+me
扶梯等，则mmin应扣除m3和m4。首页 末页 向上 向下 返回 结束 调音