塔设备强度设计计算

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。
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。
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； 设备操作时质量： m2:内件质量； M 0 = m 1 + m 2 + m3 m3:保温材料质量； + m 4 + m 5 + m a +m e m4:平台、扶梯质量； m5:操作时塔内物料； 设备最大质量 ma:人孔、接管等附件； （水压试验时）： Mmax=m1+m2+m3 me:偏心质量； + m 4 + m w + m a +m e mw:液压试验塔内充液 0.2m2:部分内件焊在塔体 设备最小质量：
第九章 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
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。
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，
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：
M
i i max
M M
i i W i i E
Me 0.25 M
i i W
Me
(取大值)
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
i i max
0.3M
i i 2

i i 3
)
（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： i i i i max ( 1 2 3 )
② 最大组合轴向拉应力，出现在 停修时的迎风侧，即： i i i i max 2 3
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。 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。
表12-10 轴向最大应力的校核条件 强度校 名 称 稳定性校核 核 轴向最大拉应 ≤K[]tf 力max
M e me ge
㈢ 圆筒的应力
1．塔设备由内压或外压引起的轴向 应力 pc Di 1 4 ei 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）
m gF 2 Di ei
i i 0 i i v
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 M e。
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。
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。
x
+ + +
0 -
1-2+3
-（2+3） -（1+2+3）
（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： i i i i 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：
max 来自百度文库(
空塔吊装，如未装保温层、 平台、扶梯等，则mmin应扣 除m 3 和m 4。
mmin =m1+0.2m2 +m3+m4 +ma+me
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。
3. 风载荷
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。
i i W
Me
最大弯矩在筒体中引起轴向应力
4M 3 D
i i max 2 i ei
１．最大轴向组合应力的计算
内压塔设备 正常操作 停修 外压塔设备 正常操作 迎风 背风 + + -2+3 停修 迎风 0 背 风
㈣ 筒体壁厚效核
迎风 背风 迎风 背风 1 应力 状态 2 3 ma