1、2022-4-12第八章 塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)8 8.1 .1 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)8.2 8.2 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)舉例塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)舉例8.3 8.3 板式塔結(jié)構(gòu)板式塔結(jié)構(gòu)8.4 8.4 填料塔結(jié)構(gòu)填料塔結(jié)構(gòu)2022-4-12第八章 塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)：板式塔的基本結(jié)構(gòu)和塔設(shè)備的應(yīng)力校核本章難點(diǎn)：地震載荷、風(fēng)載荷的計(jì)算2022-4-12 分離設(shè)備2022-4-12精細(xì)脫硫塔2022-4-12第八章 塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)：塔體：包括筒節(jié)、端蓋和聯(lián)接法蘭等；內(nèi)件：塔板或填料及其支承裝置；支座：一般為裙式支座；附件：包括人孔、進(jìn)出料接管、各類儀表接管、液體和氣體

2、的分配裝置，以及塔外的扶梯、平臺(tái)、保溫層等。）2022-4-122022-4-122022-4-128.1 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)8.1.1 塔體厚度的計(jì)算1 按計(jì)算壓力計(jì)算塔體及封頭厚度 根據(jù)我們以前第4章和第5章所學(xué)知識(shí)計(jì)算。2 塔體承受的各種載荷計(jì)算 自支承式塔設(shè)備的塔體除承受工作介質(zhì)壓力之外，還承受自重載荷，風(fēng)載荷，地震載荷，偏心載荷的作用，如圖8-3。2022-4-122022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v（1）塔設(shè)備自重載荷的計(jì)算v 主要要求計(jì)算正常操作下、水壓試驗(yàn)時(shí)和吊裝時(shí)各自的質(zhì)量。分別為最大質(zhì)量，最小質(zhì)量和操作質(zhì)量。2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算塔設(shè)備質(zhì)量

3、包括：塔設(shè)備質(zhì)量包括：m m0101: :塔體和裙座質(zhì)量；塔體和裙座質(zhì)量；m m0202: :內(nèi)件質(zhì)量；內(nèi)件質(zhì)量；m m0303: :保溫材料質(zhì)量；保溫材料質(zhì)量；m m0404: :平臺(tái)、扶梯質(zhì)量；平臺(tái)、扶梯質(zhì)量；m m0505: :操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量；操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量；m ma a: :人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量；人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量；m me e: :偏心質(zhì)量；偏心質(zhì)量；m mw w: :液壓試驗(yàn)時(shí)，塔內(nèi)充液質(zhì)量；液壓試驗(yàn)時(shí)，塔內(nèi)充液質(zhì)量；2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算00102030405aemmmmmmmm塔設(shè)備的操作質(zhì)量：max01020304waemmmmmm

4、mm塔設(shè)備的最大質(zhì)量：min010203040.2aemmmmmmm塔設(shè)備的最小質(zhì)量： 計(jì)算m m0202、m m0404、m m0505時(shí)，若無實(shí)際資料，可參考表時(shí)，若無實(shí)際資料，可參考表8-18-1進(jìn)進(jìn)行估算。行估算。 0.2m02：考慮焊在殼體上的部分內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量，如塔盤支持圈、降液管等。2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v塔的自振v 在動(dòng)載荷的作用下，構(gòu)件產(chǎn)生較大的慣性力，使結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)。v假設(shè)：塔設(shè)備為底端固定，頂端自由，質(zhì)量沿高度連續(xù)分布的懸臂梁；v基本頻率：塔設(shè)備具有無限多個(gè)自振頻率，塔設(shè)備的最低的自振頻率稱為基本頻率。從低到高的順序分別為第二、第三、.自振頻率。2022

5、-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v振型：對(duì)應(yīng)于任一自振頻率，體系形成一定的陣型，相應(yīng)于第一自振頻率（基本頻率）、第二自振頻率、第三自振頻率、的振型依次稱為第一（基本）振型、第二振型、第三振型、。v基本振型周期：基本頻率對(duì)應(yīng)的周期。2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算（2）地震載荷 構(gòu)造地震：地殼巖層斷裂和錯(cuò)動(dòng)引起的振動(dòng)。地震波傳到地面引起地表運(yùn)動(dòng)，使地面上的建筑和設(shè)備振動(dòng)。 地震波對(duì)塔設(shè)備的作用： ）水平方向：使塔體受到水平慣性力，又稱地震力，最具破壞性。 ）垂直方向（塔體軸向） ）扭轉(zhuǎn) 地震彎矩：在地震力的作用下塔體產(chǎn)生的彎矩。 2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v 水

6、平地震力v 安裝在7級(jí)及7級(jí)以上地震烈度地區(qū)的塔設(shè)備必須考慮它的抗震能力，計(jì)算出水平地震力，垂直地震力和地震彎矩。v 假設(shè)：直徑、壁厚沿高度變化的單個(gè)圓筒形直立設(shè)備，每一直徑和壁厚相等的一段長(zhǎng)度間的質(zhì)量，處理為作用在該段高度1/2處的集中載荷。v 2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算hi 第i段集中質(zhì)量距地面的高 度，mm；Hi塔頂至第i段底截面的高度 ，mm；H 塔設(shè)備的總高，mm；Ii 第i段的截面慣性矩，mm4mi 第i段的操作質(zhì)量，kg；Ei 第i段塔材料在設(shè)計(jì)溫度下 的彈性模數(shù)，Mpa；Di 塔體的內(nèi)直徑，mm。2022-4-122022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算

7、在高度為hk處的集中載荷mk所引起的基本振型水平地震力F1k計(jì)算式： v mk距地面hk處的集中載荷。 1k 基本振型參與系數(shù)。v hk計(jì)算截面II以上集中質(zhì)量mk的作用點(diǎn)距v 地面的高度，mm。11 1kkkFm g1.51.5131nkiiikniiihmhmh2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v1對(duì)應(yīng)于塔器基本自震周期T1的地震影響系數(shù)。v 地震影響系數(shù)，其值可從圖86中查取。vmax地震影響系數(shù)的最大值，見表8-2；vT設(shè)備自振周期，s；vT1設(shè)備基本自振周期，s。vTg各類場(chǎng)地土的特征周期，見表8-3。v 類：微風(fēng)化和中等風(fēng)化的基石；v 類：除了 、 類外的一級(jí)穩(wěn)定土（堅(jiān)實(shí)

8、、均勻）；v 類：飽和松砂土、淤泥、充填土、雜填土等。2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算v 設(shè)計(jì)地震分組：v 設(shè)防烈度為9度的地區(qū)，因?yàn)橄噜彽貐^(qū)地震烈度比本地區(qū)小，所以其建筑受地震影響主要是本地區(qū)的地震，一般選第一組；設(shè)防烈度較低的一般選第二或第三組。v 近震、遠(yuǎn)震：v 遠(yuǎn)震震中距大于1000公里;近震震中距在100-1000公里范圍內(nèi);地方震震中距在100公里以內(nèi)。 v 設(shè)計(jì)基本地震加速度：v 地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度，可以作為確定烈度的依據(jù)。在以烈度為基礎(chǔ)作出抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí),往往對(duì)相應(yīng)的烈度給出相應(yīng)的峰值加速度。2022-4-12vA.0.1首都和直轄市1抗震設(shè)防烈度為 8 度設(shè)計(jì)

9、基本地震加速度值為 0.20g：北京（除昌平門頭溝外的 11 個(gè)市轄區(qū)），平谷，大興，延慶，寧河，漢沽。2抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0.15g：密云，懷柔，昌平，門頭溝，天津（除漢沽、大港外的 12 個(gè)市轄區(qū)），薊縣，寶坻，靜海2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算T1的求法： 等直徑、等壁厚塔器的基本自震周期：301390.3310eim HTHES D第二振型與第三振型的自振周期分別近似取 T2= T1 /6， T3 = T1 /18。.2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算 垂直地震力（地震烈度為8度或9度的區(qū)域應(yīng)考慮） 塔底截面處的垂直地震力： 任意質(zhì)量i點(diǎn)所產(chǎn)生的垂直地震力為：0 0maxvveqFmg0 011,2,.,IIiivvnkkkmhFFinmh2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算式中 vmax 垂直地震影響系數(shù)最大值， 取vmax 0.65 max（ max按表82選取） ；meq 塔器的當(dāng)量質(zhì)量，取meq 0.75m0，kg。地震彎矩 彎矩計(jì)算法則：一個(gè)截面上的彎矩，在數(shù)值上等于該截面以左（或以右）部分各外力對(duì)此截面行心的力矩的代數(shù)和。 塔器任意計(jì)算截面II的基本振型地震彎矩：111()nI IEkkkMFhh2022-4-128.1.1 塔體厚度的計(jì)算對(duì)于等直徑、等厚度塔器的任意截