塔設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度校核.doc

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1、（一）已知條件：（1）塔體直徑=800mm，塔高H=29.475m。（2）設(shè)計壓力p=2.3Mpa。（3）設(shè)計溫度t=19.25,（4）介質(zhì)為有機(jī)烴類。（5）腐蝕裕量=4mm。（6）安裝在濟(jì)南地區(qū)（為簡化計算，不考慮地震影響）。（二）設(shè)計要求（1）確定塔體和封頭的厚度。（2）確定裙座以及地腳螺栓尺寸。（三）設(shè)計方法步驟A材料選擇設(shè)計壓力p=2.3Mpa,屬于中壓分離設(shè)備，三類容器，介質(zhì)腐蝕性不提特殊要求，設(shè)計溫度19.25，考慮選取Q235-C作為塔體材料。B筒體、封頭壁厚確定先按內(nèi)壓容器設(shè)計厚度，然后按自重

2、、液重等引起的正應(yīng)力及風(fēng)載荷引起的彎曲應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗算。a筒體厚度計算按強(qiáng)度條件，筒體所需厚度===12.75mm式中——Q235-C在19.25時的許用應(yīng)力。查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》為125Mpa——塔體焊縫為雙面對接焊，局部無損檢測，=0.85?！g裕量，取值4mm。按剛度要求，筒體所需最小厚度=。且不小于3mm。故按剛度條件，筒體厚度僅需3mm?？紤]到此塔較高，風(fēng)載荷較大，而塔的內(nèi)徑不太大，故應(yīng)適當(dāng)增加厚度，現(xiàn)假設(shè)塔體厚度=20mm，則假設(shè)的塔體有效厚度==20-4.8=15.2mm式中——鋼

3、板厚度負(fù)偏差，估計筒體厚度在8～25mm范圍內(nèi)，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》的=0.8mm。b封頭壁厚計算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，則=12.71mm。為便于焊接，取封頭與筒體等厚，即=20mm。C塔體上各項載荷計算a塔質(zhì)量塔體質(zhì)量=1435134層塔盤等內(nèi)件質(zhì)量約為=4259保溫層（=100mm，每質(zhì)量0.5t）質(zhì)量=5500操作平臺（共九層，每層500）及斜梯（總高28m，每5m重125kg）質(zhì)量=5200kg料液（按34層塔盤計）質(zhì)量=4070kg裙座質(zhì)量=1189kg充水質(zhì)量=塔操作時質(zhì)量==33380kg塔體與

4、裙座操作時質(zhì)量34569kg全塔最大質(zhì)量=43489kg全塔最小質(zhì)量=20740kgb塔體的風(fēng)載荷及風(fēng)力矩風(fēng)載荷P==0.7;塔高29.475m、=0.8m時酌取=1.75,由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》查的=35Mpa。值如下：6.4~10m段=10-6.4=3.6m由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》查的=1.010~20m段=20-10=10m=1.1420~30m段=30-20=10m=1.42塔體有效直徑=,對于斜梯取=200mm，=，其最大值為一計算塔段10m中有四層平臺，每層平臺迎風(fēng)面積為0.5，則=為簡化計算且偏安

5、全計，各段均取=1224+200++400=2024mm塔體各段風(fēng)力：6.4~10m段==N10~20m=20~30m=塔體底部（1-1截面）彎矩式中——塔體1-1截面到標(biāo)高10m處的距離，=10-6.4=3.6m?！獙?yīng)于段的風(fēng)力。=裙座底部（0-0截面）彎矩=D塔體的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗算a塔底危險截面（1-1）的各項軸向應(yīng)力計算b塔體1-1截面抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗算因此塔底1-1截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。c塔底1-1截面抗拉強(qiáng)度校核因為=故滿足抗拉強(qiáng)度條件。上述各項校核表明，塔體厚度=20mm可

6、以滿足整個塔體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。E裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗算設(shè)裙座厚度=20mm，厚度附加量C=1mm，則裙座的有效厚度=20-1=19mm。a裙座底部0-0截面軸向應(yīng)力計算操作時全塔質(zhì)量引起的壓應(yīng)力風(fēng)載荷引起的0-0截面彎曲應(yīng)力b裙座底部0-0截面的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核裙座材料采用Q235-A鋼，差《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》得而即裙座出現(xiàn)失穩(wěn)之前，材料已達(dá)彈性極限，因此強(qiáng)度是主要制約因素。由于因此滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。C焊縫強(qiáng)度此塔裙座與塔體采用對接焊縫，焊縫承受的組合拉應(yīng)力為===40.1Mpa<.因此焊縫

7、強(qiáng)度足夠。式中為焊縫材料在操作溫度下的許用應(yīng)力，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》取77Mpa.F水壓試驗時塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗算。A水壓試驗時塔體1-1截面的強(qiáng)度條件式中p——液體靜壓力，因塔體高約27m，故取由于因此滿足水壓試驗強(qiáng)度要求。b水壓試驗時裙座底部0-0截面的強(qiáng)度與軸向穩(wěn)定條件式中。。因此滿足強(qiáng)度與軸向穩(wěn)定性要求。G裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計a基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑的確定。外徑內(nèi)徑b基礎(chǔ)環(huán)厚度設(shè)計采用n=20個均布的地腳螺栓，將基礎(chǔ)環(huán)固定在混凝土基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)上筋板（設(shè)厚度=24mm）間的距離為基礎(chǔ)環(huán)的外伸寬度。兩筋板間基礎(chǔ)環(huán)部分的

8、長寬比由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》查的基礎(chǔ)環(huán)也采用Q235-A鋼，其厚度為取=25mmH地腳螺栓強(qiáng)度設(shè)計塔設(shè)備在迎風(fēng)側(cè)作用在基礎(chǔ)環(huán)上的最小應(yīng)力為===6.53-0.19=6.34MPa由于>0為拉應(yīng)力，設(shè)備可能翻到，必須安裝地腳螺栓。若材料選用，取=170MPa，則螺栓的根徑為==30.01+3=33.01mm式中n——地腳螺栓數(shù)，取為20.根據(jù)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》，選用的地腳螺栓。