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1、第20卷 第1期青海大学学报(自然科学版)Vol.20No.12002年2月JournalofQinghaiUniversityFeb.2002带一个塔箍的塔的受力分析和实用计算王桂红(青海大学化工学院,青海西宁810016)摘要:文中对带一个塔箍的塔设备建立了受力的数学模型,并对其强度计算进行了理论推导,为直径较小,高径比较大的塔设备提供了一种优化的设计方法,可供设备设计人员参考。关键词:塔箍;受力分析;强度计算中图分类号:TQ05315 文献标识码:A 文章编号:1006-8996(2002)01-0014-04Forci
2、nganalysisandpracticalitycalculationofatowerwitharibWANGGui2hong(ChemicalEngineeringCollegeofQinghaiUniversity,Xining810016,China)Abstract:Thispapergivesamathematicalmodelforatowerwitharib.Italsogivesthetheoreticaldeduc2tionforstrengthcalculation.Aoptimumdesignmethodisp
3、rovidedforatowerwithsmallradiusandthelargecontrastofheightanddiameter.Soitprovidesconsultforequipmentdevisers.Keywords:rib;stressanalysis;strengthcalculation随着化学工业日益向大型化和规模化的方向发展,化工设备也越来越大型和复杂化,在化工工程设计中,经常会遇到较高的塔设备,尤其是对高径比较大且位于基本风压值较高地区的塔,决定其强度或控制塔顶挠度的因素很可能就是风压或地震作用产生的弯
4、矩而不是内压,在这种情况下,采用加塔箍的方法,就可以改变塔的受力情况,降低塔体裙座和壳体的厚度,降低塔的成本,并使塔顶的挠度减小,满足工艺操作的要求。[1,2]由于加塔箍后,在现有的标准规范中未给出塔的强度计算的数学模型和计算方法,因而给塔器的设计工作带来许多计算上的困难,本文归纳出了一套带塔箍的塔的计算方法。1 风载荷的计算塔体实际所受风压的大小是随着塔体高度的增加而增大的,其受力情况为塔体弯矩的计算带来了很大的麻烦,为了简化计算,便于工程设计,笔者认为塔受以塔顶风压值为基准的均布载荷的作用,加塔箍后塔的受力及弯矩和剪力情况如图1所
5、示。1.1 塔顶风压值qw的确定[3]图1 风载荷的受力、弯矩、剪力示意塔顶风压值qw计算公式:-6qw=K1K2q0f1De×10(1)收稿日期:2001-03-26作者简介:王桂红(1974—),女,青海西宁人,助教。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第1期 王桂红:带一个塔箍的塔的受力分析和实用计算 152其中:K1———空气动力系数,取K1=017;q0———10m高度处的基本风压值,NPm;f1——
6、—风压高度变化系数;De———塔设备壳体的有效直径,mm;K2———风振系数。关于风振系数的取值有很大的争议,如果不考虑风振的影响,即取K2=1,是比较冒进的取法,GB150-89《钢制压力容器》中给出了未设塔箍的情况下K2值的计算方法,设塔箍的计算方法没有给出。但是,我们可以利用以下公式首先计算出塔箍设[3]在不同位置时各自的自振周期:317107M0H3T=2·H3×10(2)(kH)EDδie式中:H———塔高,mm;M0———操作质量,kg;E———塔体材料弹性模量,MPa;Di———塔体的内直径,mm;T———周期,S;δe
7、———塔体壳体的有效厚度,mm;kH———系数,随塔箍位置的不同而改变。塔箍位置不同时,系数kH的值见表1。根据上式计算出T值后,可按GB150-89《钢制压力容器》给出的计算方法,得出K2值,进一步求出q值。1.2 塔器所受风载荷的计算表1 塔箍位置不同时,系数kH不同的值根据图1塔的受力情况以及材料力学的有关平μ015001550160016501700175衡条件可以得到以下方程组:kH311423139131683410204137441640RAw+RBw-qw(l+m)=0μ01800185019001951100112M
8、Bw-qwm(m+l)-qwl=0kH41683415494134741132319272222lqwl22RAwl注:μ=m+l[l-4(l+m)l+6(l+m)]=(3l-m)24EI6EI2qwmMAw=-2令λ=
