L第十一章塔器设备设计

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1、第十一章塔器设备设计塔器：分为板式塔和填料塔两类，见图ll-lo结构组成：塔体（筒节、封头和联接法兰）、内件（塔板或填料及其支撐装置）、裙式支座和附件（人孔、进出料接管、各仪表接管、液体和气体的分配装置、塔外的扶梯、平台和保温层）。吊柱扶梯平台人孔塔体壁厚的计算回流管气体出口管LJS-进料管图11-1填料塔与板式塔的结构塔盘气体入口管带座出料管壳体塔器多属自支承式设备一般都很高，且承受多种载荷的作用。塔体除应满足强度条件外，还需满足稳定条件。1.按设计压力计算塔体及封头壁厚按前述有关规定，计算塔体及封头的有效厚度Sc和ScH。2•塔体承受的各种载荷的计算塔设备承受

2、载荷：工作介质压力、重量载荷、风载荷、地震载荷及偏心载荷的作用，如图11-2所示。受力分析时看作是底部固定支撑的悬臂梁。(a)重量载荷(c)风载荷/////,yz/zz(d)停心费洁图11-2直立设备的各种载荷⑴塔设备重量载荷[图11—2(a)]塔设备的操作质量：(11-2)m()=moi+mo2+m()3+mo4+mo5+ma+mc(Kg)(11—1)设备最大质量(水压试验时的质量)：mmax=mOi+mo2+g)3+m°4+mw+ma+(Kg)设备最小质量（吊装吋的质量，要考虑吊装吋的实际质量包含的内容）：mmin=moi+0.2m（）2+m03+m（）4+m

3、a+（Kg）（11一3）式中：啦厂塔设备壳体（包括裙座）质量，Kgo根据求出的壁厚Sn、Sns、Smi；m（）2—塔设备内构件质量，kg；（0.2m02指考虑部分内构件焊在売体上）mo3—塔设备保温材料质量，kg；m（）4—平台；扶梯质量,kg；m（）5—操作时塔设备内物料质量，kg,叫一人孔、法兰、接管等附属件质量，kg；mw—设备内充水质量，kg；皿一设备的偏心质量，kg；（2）地震载荷计算塔设备作为悬臂梁，塔设备在地震载荷作用下产生弯曲变形，应计算出它的地震载荷。图11-3水平地震力计算图11-4地震影响系数图11-5自振周期计算用图简化假设：直径、壁厚沿高

4、度变化的圆筒形直立设备，对视为一个多质点体系，如图11-3所示。每一直径和壁厚相等的一段长度间的质量，可处理为作用在该段高度1/2处的集中载荷。在高度hk处的集中载荷mk所引起的水平地震力为：Fk二C”久叫g（11—4）式中Cz—结构综合影响系数，圆筒形直立设备取Cz=0.5；设备基本自振周期为Ti对应的地震影响系数值Q；令T=T］按图11—4查;^niax—地震影响系数&的最大值按表17-7选取;T—设备自震周期，s「一设备基本振型自振周期，按11-5式，11—6式计算。等直径、等壁厚设备的基本自振周期：£=90.33Hm°HESH(11-5)不等直径或不等壁厚

5、设备的基本自振周期（如图11-5）：3n-Zi=2xlO-3s(11-6)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—塔设备总高，mm；I—第i段的截面惯性矩，mm4；Ij=0.393（D汁SjSci；1口一第i段的操作质量，kg；Dj—塔体内直径，mm；Ei，Eh-第i段，第i・l段塔材料的弹性模数，MPa；久一振型参数与系数，按H-7式计算(11-7)i=lmm。£叫h:i=l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,任意计算截面I-I的地震弯矩（图11-3）M『=，Fk(hk・h)i=l(11-8

6、)式中h—计算截面距地面高度（图11-3）,mmo对于等直径.等壁厚的设备任意截面I—I的地震弯矩My=8辺穿(1OH15-14H25h4-4h15)(N.mm)(11—9)175H底部截面的地震弯矩(11-10)式中g—重力加速度，g=9.81m/s2【注】当H/Di>5时，设备为柔性结构，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。（3）风载荷计算图11-2（c）所示为自支承式塔设备受风压作用的示意图。塔体会因风压而发牛弯曲变形。吹到塔设备迎风面上的风压值，随设备高度的增加而增加。为了计算简便，将风压值按设备高度分为

7、几段，假设每段风压值各自均布于塔设备的迎风面上，如图11-7所示。塔设备的计算截面应该选在其较薄弱的部位,如截面0—0,1—1,2-2等。两相邻计算截面区间为一计算段；任一计算段的风载荷，就是集中作用在该段屮点上的风压合力。任一计算段风载荷的大小，与设备所在地区的基本风压值qo>设备的高度、直径、形状以及自振周期有关。两和邻计算截面间的风载荷为：po=K]K2oqoA）/（）DeoX106^^KiKz^/i/iDdXlO6Pi*K2iq谢DeiX10-6（11-11）式中：qo—以一般空旷平坦地面、离地面10米高度处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速v^a

8、Mm/s）