塔设备强度设计计算参考PPT

(取大 )
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水压试验时间人为选定且时间较 短，在实验情况下最大弯矩取值
M m iia x0.3M W ii M e
最大弯矩在筒体中引起轴向应力
3
4
M
ii ma
x
Di2 ei
㈣ 筒体壁厚效核
１．最大轴向组合应力的计算
内压塔设备
外压塔设备
正常操作 停修
正常操作
迎风 背风 迎风 背风 迎风 背风
1
+
按第七章"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。
4
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。
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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） 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：
ma x (12 i i3 i i)
② 最大组合轴向拉应力，出现在
停修时的迎风侧，即：
ma x2 ii
ii 3
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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12-10。
0
-
停修
迎风
背 风
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
应力 状态
2
-
-
-
3 + - +
-
+
-
ma 1-2+3 -（2+3） -（1+2+3） x
-
+
-
-2+163
（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：
ii ii
max 1 2
3
② 最大组合轴向压应力，出现在
停修时的背风侧，即：
ma x( 2 ii3 ii)
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。
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第九章 塔设备强度设 计计算
1
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，
操作压力、
质量载荷、
风载荷、
地震载荷
偏心载荷等
3
㈠ 按设计压力计算筒体及封 头壁厚
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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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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，
Me mege
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㈢ 圆筒的应力
1．塔设备由内压或外压引起的轴向
应力
1
pc Di
4 ei
2．操作或非操作时，重量及垂直地
轴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。
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表12-10 轴向最大应力的校核条件
名称
轴向最大拉应 力max
强度校 核
稳定性校核
≤K[]tf
轴向最大压应 力max
≤K[]t ≤K0.06Etei/Ri
K为载荷组合系数，取K=1.2。
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
0.2m2:部分内件焊在塔体 设备最小质量：
空塔吊装，如未装保温层、 mmin =m1+0.2m2
平除台m3和、m扶4。梯等，则mmin应扣
+m3+m4 +ma+me
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3. 风载荷
震力引起的轴向应力（压应力）
2
mii 0
g
Fvii
Diei
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3．最大弯矩在筒体内引起的轴向 应力
风M弯e。矩MW、地震弯矩ME、偏心弯矩
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：
Mm iia x M M W E ii ii 0 M .2e M 5W iiMe
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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； 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
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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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