塔设备的机械设计课件.ppt

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1、第八章塔设备的机械设计8.1塔体与裙座的机械设计8.2塔体与裙座的机械设计举例8.3板式塔结构8.4填料塔结构2021/10/8第八章塔设备的机械设计本章重点：板式塔的基本结构和塔设备的应力校核本章难点：地震载荷、风载荷的计算计划学时：8学时2021/10/8第八章塔设备的机械设计分离设备精细脱硫塔2021/10/8第八章塔设备的机械设计基本结构：塔体：包括筒节、端盖和联接法兰等；内件：塔板或填料及其支承装置；支座：一般为裙式支座；附件：包括人孔、进出料接管、各类仪表接管液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。）2021/10/88.1塔体与裙座的

2、机械设计8.1.1塔体厚度的计算1按计算压力计算塔体及封头厚度根据我们以前第4章和第5章所学知识计算。2塔体承受的各种载荷计算自支承式塔设备的塔体除承受工作介质压力之外，还承受自重载荷，风载荷，地震载荷，偏心载荷的作用，如图8-3。1）塔设备自重载荷的计算主要要求计算正常操作下、水压试验时和吊装时各自的质量。分别为最大质量，最小质量和操作质量。2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计2）地震载荷当发生地震时，塔设备作为悬壁梁，在地震载荷作用下产生弯曲变形。所以，安装在7度

3、及7度以上地震烈度地区的塔设备必须考虑它的抗震能力，计算出水平地震力，垂直地震力和地震弯矩。①水平地震力Cz—结构综合影响系数,对圆筒形直立设备取C=0.5。α1—对应于塔器基本自震周期T1的地震影响系数α。其值可从图8－5中查取。2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计T1的求法：等直径、等壁厚塔器的基本自震周期：不等直径或不等壁厚塔器：2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计式中hi－第i段集中质量距地面的高度，mm；Hi－塔顶至第i段底截面的高度，mm；H－塔设备的总高，mm；Ii－第i段的截面惯性矩，m

4、m4mi－第i段的操作质量，kg；Ei－第i段塔材料在设计温度下的弹性模数，Mpa；Di－塔体的内直径，mm。2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计ηk—基本振型参与系数。式中hk－计算截面I－I以上集中质量mk的作用点距地面的高度，mm。2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计②垂直地震力（地震烈度为8度或9度的区域应考虑）塔底截面处的垂直地震力：任意质量i点所产生的垂直地震力为：2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计式中αvmax－垂直地震影响系数最大值，取αvmax＝0.65αmax（αmax按表8－2选取）；meq－塔器的当量质量，取me

5、q＝0.75m0，kg。③地震弯矩塔器任意计算截面I－I的基本振型地震弯矩：2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计对于等直径、等厚度塔器的任意截面I－I的地震弯矩：底部截面的地震弯矩：当H/Di>15，或高度大于等于20m时，视设备为柔性结构，必须考虑高振型的影响，在进行稳定或其他验算时，所取的地震弯矩值应为上列计算值的1.25倍。2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计3）风载荷计算风对塔体的作用之一是造成风弯矩，在迎风面的塔壁和裙座体壁引起拉应力，背风面一侧引起压应力；作用之二是气流在风的背向引起周期性旋涡，即卡曼涡街，导致塔体在垂直于风的方向产生

6、周期振动，这种情况仅仅出现在H/D较大，风速较大时比较明显，一般不予以考虑。计算步骤：①分段，图8-8②选危险截面2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计0—0截面：塔设备的基底截面；1—1截面：裙座上人孔或较大管线引出孔处的截面；2—2截面：塔体与裙座连接缝处的截面。③两相邻计算截面间的水平风力式中：2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计K1——体形系数，取K1＝0.7；K2i——塔器各计算段的风振系数，当塔高H≤20m时，取K2i＝1.70，当H＞20m时，按下式计算：Q0——10m塔处基本风压值，N/m2，见表8－4；fi——风压高度变化系数，按

7、表8－5查取；li——同一直径的两相邻计算截面间距，mm；Dei——塔器各计算段的有效直径，mm；2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计当笼式扶梯与塔顶管线布置成180o时Dei＝Doi＋2Ssi＋K3+K4+d0＋2Sps当笼式扶梯与塔顶管线布置成90o时，取下列二式中较大值：Dei＝Doi＋2Ssi＋K3+K4Dei＝Doi＋2Ssi+K4+d0＋2Sps④风弯矩塔设备作为悬臂梁，在风载荷作用下产生弯曲变形。任意计算截面的I－I处的风弯矩按下式计算：2021/10/88.1塔体与裙座的机械设计4）偏心载荷计算偏心载荷所引起的弯矩为：Me＝mege式中m

8、e－偏心质量，kg；e－