塔设备机械强度校核.doc

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1、（一）已知条件：（1）塔体直径=800mm，塔高H=29.475m。（2）设计压力p=2.3Mpa。（3）设计温度t=19.25,（4）介质为有机烃类。（5）腐蚀裕量=4mm。（6）安装在济南地区（为简化计算，不考虑地震影响）。（二）设计要求（1）确定塔体和封头的厚度。（2）确定裙座以及地脚螺栓尺寸。（三）设计方法步骤A材料选择设计压力p=2.3Mpa,属于中压分离设备，三类容器，介质腐蚀性不提特殊要求，设计温度19.25，考虑选取Q235-C作为塔体材料。B筒体、封头壁厚确定先按内压容器设计厚度，然后按自重

2、、液重等引起的正应力及风载荷引起的弯曲应力进行强度和稳定性验算。a筒体厚度计算按强度条件，筒体所需厚度===12.75mm式中——Q235-C在19.25时的许用应力。查《化工设备机械基础》为125Mpa——塔体焊缝为双面对接焊，局部无损检测，=0.85。——腐蚀裕量，取值4mm。按刚度要求，筒体所需最小厚度=。且不小于3mm。故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm。考虑到此塔较高，风载荷较大，而塔的内径不太大，故应适当增加厚度，现假设塔体厚度=20mm，则假设的塔体有效厚度==20-4.8=15.2mm式中——钢

3、板厚度负偏差，估计筒体厚度在8～25mm范围内，查《化工设备机械基础》的=0.8mm。b封头壁厚计算采用标准椭圆形封头，则=12.71mm。为便于焊接，取封头与筒体等厚，即=20mm。C塔体上各项载荷计算a塔质量塔体质量=1435134层塔盘等内件质量约为=4259保温层（=100mm，每质量0.5t）质量=5500操作平台（共九层，每层500）及斜梯（总高28m，每5m重125kg）质量=5200kg料液（按34层塔盘计）质量=4070kg裙座质量=1189kg充水质量=塔操作时质量==33380kg塔体与

4、裙座操作时质量34569kg全塔最大质量=43489kg全塔最小质量=20740kgb塔体的风载荷及风力矩风载荷P==0.7;塔高29.475m、=0.8m时酌取=1.75,由《化工设备机械基础》查的=35Mpa。值如下：6.4~10m段=10-6.4=3.6m由《化工设备机械基础》查的=1.010~20m段=20-10=10m=1.1420~30m段=30-20=10m=1.42塔体有效直径=,对于斜梯取=200mm，=，其最大值为一计算塔段10m中有四层平台，每层平台迎风面积为0.5，则=为简化计算且偏安

5、全计，各段均取=1224+200++400=2024mm塔体各段风力：6.4~10m段==N10~20m=20~30m=塔体底部（1-1截面）弯矩式中——塔体1-1截面到标高10m处的距离，=10-6.4=3.6m。——对应于段的风力。=裙座底部（0-0截面）弯矩=D塔体的强度及轴向稳定性验算a塔底危险截面（1-1）的各项轴向应力计算b塔体1-1截面抗压强度及轴向稳定性验算因此塔底1-1截面满足抗压强度及轴向稳定条件。c塔底1-1截面抗拉强度校核因为=故满足抗拉强度条件。上述各项校核表明，塔体厚度=20mm可

6、以满足整个塔体的强度、刚度及稳定性要求。E裙座的强度及稳定性验算设裙座厚度=20mm，厚度附加量C=1mm，则裙座的有效厚度=20-1=19mm。a裙座底部0-0截面轴向应力计算操作时全塔质量引起的压应力风载荷引起的0-0截面弯曲应力b裙座底部0-0截面的强度及轴向稳定性校核裙座材料采用Q235-A钢，差《化工设备机械基础》得而即裙座出现失稳之前，材料已达弹性极限，因此强度是主要制约因素。由于因此满足强度及稳定性要求。C焊缝强度此塔裙座与塔体采用对接焊缝，焊缝承受的组合拉应力为===40.1Mpa<.因此焊缝

7、强度足够。式中为焊缝材料在操作温度下的许用应力，查《化工设备机械基础》取77Mpa.F水压试验时塔的强度和稳定性验算。A水压试验时塔体1-1截面的强度条件式中p——液体静压力，因塔体高约27m，故取由于因此满足水压试验强度要求。b水压试验时裙座底部0-0截面的强度与轴向稳定条件式中。。因此满足强度与轴向稳定性要求。G裙座基础环设计a基础环内外径的确定。外径内径b基础环厚度设计采用n=20个均布的地脚螺栓，将基础环固定在混凝土基础上，基础上筋板（设厚度=24mm）间的距离为基础环的外伸宽度。两筋板间基础环部分的

8、长宽比由《化工设备机械基础》查的基础环也采用Q235-A钢，其厚度为取=25mmH地脚螺栓强度设计塔设备在迎风侧作用在基础环上的最小应力为===6.53-0.19=6.34MPa由于>0为拉应力，设备可能翻到，必须安装地脚螺栓。若材料选用，取=170MPa，则螺栓的根径为==30.01+3=33.01mm式中n——地脚螺栓数，取为20.根据《化工设备机械基础》，选用的地脚螺栓。