《塔强度设计》PPT课件

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1、1塔设备的载荷：塔内介质的压力、塔的各部分重力、偏置构件的偏心载荷、管道推力、风载、地震载荷塔设备的三种工况：正常操作、停车检修、压力试验——三种工况下总载荷不同塔设备的设计内容：8.1塔的强度设计1、填料塔选择填料计算塔径计算填料层总厚度计算压降机械设计结构设计22、筛板塔确定塔板数和塔板效率选取塔板间距和塔高计算塔径机械设计结构设计塔盘布置与验算六项内容中的前四项属于工艺设计3①裙座最低截面——裙座筒体与基础环的连接处；②裙座人孔截面；③塔体最低截面——塔体与裙座的连接处；④塔体与裙座的焊缝截面。机械设计内容1、按设计条件

2、初定塔体壁厚；2、计算塔在危险截面的总载荷；3、同时考虑总载荷与操作压力校核塔体壁厚及塔的稳定性；4、设计裙座、确定地脚螺栓的规格及数量。塔设备的主要危险截面本节主要讲载荷分析、塔体和裙座的强度及稳定性校核、塔设备的振动58.1.1塔的固有周期8.1.2塔的载荷分析6质量载荷塔设备在正常操作时的质量mo=mo1+mo2+mo3+mo4+mo5+ma+me塔设备在水压试验时的质量（此时最大）mmax=mo1+mo2+mo3+mo4+mw+ma+me塔设备在停车检修时的质量（此时最小）mmin=mo1+0.2mo2+mo3+mo4

3、+ma+me(注：书上mmin式中无me不对）7式中：mo1——塔体和裙座的质量；mo2——塔内件（如塔盘、填料等）的质量；m03——保温材料的质量；mo4——操作平台和扶梯的质量；mo5——操作时塔内物料的质量；ma——塔附件（如人孔、接管、法兰等）的质量；me——偏心构件（如吊柱再沸器、冷凝器等）的质量；mw——水压试验时，塔内充水的质量；0.2——折算系数，检修时有些内件(如塔板、填料等)拿掉偏心弯矩Me=mege式中：g、e——依次为重力加速度和偏心距（偏心构件的重心至塔中心线的距离。在不考虑操作平台及外部管线的限制作

4、用时，若将塔设备视为具有多个自由度的体系，则它就有多个固有频率，最低的称为基本固有频率或基本频率。各质点振动后的变形曲线称为振型。与基本固有频率对应的周期称为基本固有周期或基本周期。1塔的固有周期9等直径、等厚度塔的固有周期T1的求法：等直径、等壁厚塔器的基本自震周期：11不等直径、不等厚度塔的固有周期处理成多个塔节组成，将每个塔节化为质量集中于其重心的质点，并采用质量折算法计算第一振型的固有周期。质量折算法的基本思想是将一个多自由度体系，用一个折算的集中质量来代替，从而将一个多自由度体系简化成一个单自由度体系。确定集中质量的

5、原则是使两个相互折算体系在振动时产生的最大动能相等。不等直径、不等厚度塔的固有周期T1的求法：不等直径或不等壁厚塔器的基本自震周期：141、地震载荷（参见JB4710）地震起源于地壳深处，地震波传到地面时，会使塔设备发生振动。地震载荷可以分解为三个平动分量和三个转动分量。转动分量实测数据很少，一般不予考虑。地面水平方向（横向）的运动会使设备产生水平方向的振动，危害较大。垂直方向较小，一般只有在地震烈度为8度或9度地区的塔设备才考虑纵向振动的影响。15震级地震烈度基本烈度地震规模的大小，由地震能量决定，能量越大、震级就越大。发生

6、地震时，地区的危害程度、震级越大、该地区距地震中心的距离（震中距）越小、地质条件越有利于地震波的传播，地震烈度就越大。某地区在今后一定时期内，可能遭遇到的最大地震烈度。基本烈度分为12个等级，12度最高，然后依次降低。当基本烈度在7度及以上时，就应考虑水平地震分量对塔设备的影响，当达到8度及以上时，应同时考虑水平和垂直地震分量对塔设备的影响。设计烈度抗震设计时采用的地震烈度，根据基本烈度和设备重要性等确定，设计烈度不小于基本烈度。（1）地震力计算a.水平地震力所谓地震力是地震时地面运动对于设备的作用力。对于底部刚性固定在基础上

7、的塔设备，如将其简化成单质点的弹性体系，则地震力即为该设备质量相对于地面运动时的惯性力。①塔底刚性固定；②沿塔高分布多个质点（m1~mn），各质点分别代表直径和壁厚相等的一段塔（均质段）的质量（质心位置）；③弹性体系；④水平地震力自塔底向上传递，各质点产生惯性力；⑤mk是第k段塔（均质段）的质量，mk位于计算截面Ⅰ－Ⅰ之上。模型特征17第k段塔节重心处（k质点处）产生的相当于第一振型（基本振型）的水平地震力为Fk1=α1ηk1mkg式中：Fk1——任意一个质点mk的水平地震力，Nα1——相应于设备第一自振周期T1的地震影响系数

8、，根据T1和塔安装地的地质情况由下图确定：18ηk1——相应于设备第一自振周期T1的质点mk的振型系数：式中：hk——第k段塔的集中质量mk（质心）离地面的距离，（见图8-5，mk位于计算截面Ⅰ－Ⅰ之上），mmi——第i段塔在操作时的集中质量，kg;hi——mi（质心）离地面