塔设备强度设计计算.ppt

塔设备强度设计计算 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。 一、塔体强度计算 室外H/D较大的塔， 操作压力、 质量载荷、 风载荷、 地震载荷 偏心载荷等 ㈠ 按设计压力计算筒体及封头壁厚 　　按第十五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。　 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。 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。 m1:塔体和裙座质量； m2:内件质量； m3:保温材料质量； 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； mw:液压试验塔内充液 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。 （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4-26。 （2）风弯矩 任意截面的风弯矩： 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。 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 （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 （2）垂直地震力 防烈度8度或9度的塔应考虑垂直地震力 塔底截面处垂直地震力： （3）地震弯矩 任意截面i-i基本振型地震弯矩： 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向弯矩Me， ㈢ 圆筒的应力 1．塔设备由内压或外压引起的轴向应力 3．最大弯矩在筒体内引起的轴向应力 风弯矩MW、地震弯矩ME、偏心弯矩Me。 最大平均风速和可能出现的最大地震烈度，同时达到最大值的几率极小。 通常操作下最大弯矩按下式取值： ㈣ 筒体壁厚效核 １．最大轴向组合应力的计算 （1） 内压操作的塔设备 ① 最大组合轴向拉应力，出现在正常操作时的迎风侧，即： （2） 外压操作的塔设备 ① 最大组合轴向压应力，出现在正常操作时的背风侧，即： 2. 强度与稳定性校核 根据正常操作或停车检修时的各种危险情况，求出最大组合轴向应力，必须满足强度条件与稳定性条件，表4-34。 周向拉应力只进行强度校核，因为不存在稳定性问题。 轴向压应力既要满足强度要求，又必须满足稳定性要求，进行双重校核。 3. 水压试验时应力校核 (1) 关于拉应力 (2) 设备充水（未加压）后最大质量和最大弯矩在壳体中引起的组合轴向压应力 二、 裙座 按所支承设备的高度与直径比，裙座分成两种： 一种是圆筒形， 一种是圆锥形。 圆筒形裙座制造方便和节省材料，被广泛采用。 圆锥形裙座：地角螺栓较多和基础环承受面积较大，承受较大风载荷和地震载荷。 群座体 （Q235-A或16Mn）、 基础环板、 螺栓座、 基础螺栓, (一)圆筒形群座体壁厚的验算 先参照筒体厚度试取一群座体壁厚δs 验算危险截面的应力，群座体底截面和人孔截面 (二)基础环板设计 1、基础环板内、外径 思考题： 1.自支撑式塔设备设计时需要考虑哪些载荷？ 2.简述内压塔操作时的危险工况及强度校合条件。 组合应力满足条件后，壁厚附加、圆整 2、基础环板厚度, 背风侧外缘压应力大，组合轴向压应力 （1）基础环板上无筋板 基础环板厚度不小于16mm 基础环板厚度不小于16mm （2）基础环板上有筋板 Ms—计算力矩，按表4-35计算Mx和My，取绝对值较大 （三）地脚螺栓 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 * 设备操作时质量： M0=m1+m2+m3 +m4+m5+ma+me 设备最大质量 （水压试验时）： Mmax=m1+m2+m3 +m4+mw+ma+me 设备最小质量： mmin =m1+0.