氨合成塔应力分析报告

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1、北京化工大学化工设备设计研究所氨合成塔应力分析报告（第一版）30编写：_________校核：_________审核：_________2010.0130目录1基本数据41.1材料数据41.2载荷数据41.2.1地震载荷及地震弯矩计算51.2.2水平风载及风载弯矩计算71.2.3偏心载荷及偏心载荷弯矩91.2.4最大弯矩91.3载荷工况92有限元分析模型112.1几何模型112.2有限元模型112.2.1单元类型112.2.2边界条件122.2.3施加载荷123分析计算结果143.1托环的强度校核143.230热气出口接管处分析及校核（废锅管箱与氨合成塔相连的接管）173.3顶盖的强度

2、校核：203.4端部法兰强度校核233.5双锥环操作状态下主螺栓载荷的校核284结论31301基本数据1.1材料数据表1弹性模量数据（见GB150－1998表F5）在下列温度（℃）下的弹性模量103MPa温度－2020100150200250300350400450475低铬钼钢208206203200198194190186180174170中铬钼钢191189187185182180176173169165163碳锰钢208206203200196190186179170158151注：本分析报告中采用表1中设计温度下的弹性模量数据。表212Cr2Mo1锻件的设计应力强度12Cr2

3、Mo1锻件（见JB4732－95表6－6），锻件标准JB4726板厚mm在下列温度（℃）下的设计应力强度MPa≤20100150200250300350400≤300196187180173170167163160表315CrMo锻件的设计应力强度15CrMo锻件（见JB4732－95表6－6），锻件标准JB4726板厚mm在下列温度（℃）下的设计应力强度MPa≤20100150200250300350400425450≤3001691671571471401311241171571531.2载荷数据根据用户提供的载荷数据，列表如下，值得注意的是，后文在对塔进行受力分析时，考虑到废锅炉

4、对塔的影响，故将塔和废锅炉看成一体，同时又将塔内附件的质量等效到筒体和托环上。表4氨合成塔及废热锅炉的载荷数据氨合成塔及附件废锅炉重量820t100.35t设计压力16.5MPa壳程4.5MPa管程16.5MPa基本风压450N/m2地震设防烈度8度30场地土类别II载荷重力、压力、水平风载和地震载荷注：风载荷和地震载荷计算分别根据JB4710－2005《钢制塔式容器》8.4节和8.5节计算1.2.1地震载荷及地震弯矩计算地震设防烈度为8度，场地土类别为II级。根据JB4710－2005《钢制塔式容器》8.4节计算地震载荷。（1）计算自振周期。因为H/D=10.6<15，所以不用考虑高

5、振型的影响，由计算机程序算得出=0.283s。（2）计算地震载荷及地震载荷弯矩。该塔为等直径等厚度塔，将塔和废锅炉沿高度方向分成6段，各段集中质量对该段所引起的地震力列于表5，在8度情况下，我们同时考虑了水平和竖直两个方向的地震载荷，并以加速度形式施加。表5氨合成塔及废热锅炉的地震载荷塔段号12345610600016285017500017500017500012650016007500125001750022500275006.78E091.06E112.45E114.05E115.91E115.77E114.34E146.87E163.42E179.38E171.99E182.6

6、3E180.02070.2100.4520.7481.091.47系数由=0.283s,=0.4s,可知取ζ=0.01，,，得30,73.9749.71613.12672.23895.75263.9,Ng,,=0.75g=0.65×0.24×0.75×928×=106.4×N,245.61151.419192686.63454.24221.9,式中——水平地震载荷引起的加速度；——垂直地震载荷引起的加速度；——集中质量引起的基本振型水平地震力；——对应于塔器基本振型周期的地震影响系数值；30——地震最大的影响系数；——基本振型参与系数；——距地面处的集中质量；——重力加速度，取为9.8

7、；——阻尼调整系数；——一阶振型阻尼比；——塔式容器底截面处总的垂直地震力；——底截面0-0的基本振型地震弯矩；1.2.2水平风载及风载弯矩计算用户提供的基本风压为450N/m2，地面粗糙度为B。氨合成塔的水平风力计算结果如下：表6氨合成塔及废热锅炉的风载荷塔段号123456,,,,4.496m4.496m4.496m4.496m4.7072m1.01.141.251.3351.42,m555555301.671.671.671.671.670