水解塔设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第1页共81页摘要：本次设计的是油脂和水生成脂肪酸的水解塔。根据工艺条件选用板式塔来完成此任务。板式塔的设计包括的主要内容：物料衡算、热量衡算、塔设备的工艺设计（塔内径、塔高、封头、填料、进出口接管及裙座等）等。并对其进行强度计算以及校核，绘制图纸等。技术方案及路线：首先进行物料衡算和热量衡算，然后进行塔设备的尺寸计算，主要包括塔的高度确定和板层高度的计算，以及对塔附件（吊柱、液体分布器、人孔、封头、裙座等）的计算与选择，最后进行强度计算和校核。关键词：油脂水解；水解塔；物料衡算；强度计算买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第2页共81页Abstract：Whatthisdesignisthefatandaquaticbecomesthefattyacidthehydrolisistower.Selectstheplatetoweraccordingtothetechnologicalconditionstocompletethistask.Theplatetowerdesignincludesprimarycoverage:Thematerialbalance,thethermalgraduatedarmcalculatedthatthetowerequipmentstechnologicaldesign(towerinsidediameter,towerarehigh,shellcover,padding,importandexportcontrolandskirtandsoon)andsoon.Andcarriesonthestrengthcalculationaswellastheexaminationtoit,theplanblueprintandsoon.Technicalprogramandroute:Firstcarriesonthematerialbalanceandthethermalgraduatedarmcalculatedthatthencarriesonthetowerequipmentssizecomputation,mainlyincludesthetowerthehighdeterminationandtheflaghighcomputation,aswellastotowerappendix(pylon,liquidspreader,personhole,shellcover,skirtandsoon)thecomputationandthechoice,carryonthestrengthcalculationandtheexaminationfinally.Keyword：Fathydrolisis;Hydrolisistower;Materialbalance;Strengthcalculation;买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第3页共81页目录第1章简述11.1油脂水解方法11.2高、中压水解技术的对比21.3高压连续水解工艺31.4两种中压水解装置技术性能的对比4第2章钢制塔式容器标准62.1准则62.2安全系数62.3适用范围62.4设计压力与稳定72.5腐蚀裕量82.6最小厚度82.7结构9第3章强度、刚度、稳定性的计算123.1设计条件123.2选材133.3塔体和封头的壁厚计算143.4塔设备的载荷分析和设计准则143.5塔设备质量载荷计算193.6自振周期203.7地震载荷203.8风载荷与风弯矩263.9偏心弯矩与最大弯矩303.10圆筒轴向应力校核323.11塔设备压力实验时的应力校核343.12裙座轴向应力的校核383.13地脚螺栓42买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第4页共81页参考文献52英文翻译54谢辞70买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第5页共81页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第6页共81页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第7页共81页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第8页共81页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第9页共81页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第10页共81页前言随着我国洗涤用品工业、表面活性剂工业、化工助剂工业的发展，油脂水解技术日益重要。本设计是在水解塔中将油脂生成脂肪酸的塔设备的设计。水解塔属于板式塔。从2013年1月份开始着手设计任务以来，本人从图书馆及网上资源查阅了大量的相关资料，对本设备的基本原理有了更进一步的了解，在和同组同学讨论以及任务分工后进行了总体方案论证、总图设计、主要部件设计和设计任务书的编写工作。本次设计是对我们四年来所学的专业知识的总结，旨在培养我们综合运用所学的基础知识、专业知识去分析和解决生产实际问题的能力及培养正确的设计思想，并通过运用设计标准、规范、手册、图册、和查阅有关技术资料去进行理论计算、结构思考、绘制图样、写相关说明性材料，培养我们机械设计的基本技能和工程设计工作者的基本素质，为我们走上工作岗位打下坚实的基础。由于本人水平有限，实践经验不足，再加上时间不允许非常深入的研究，以致设计中难免会出现错误和不当之处，还请各位老师多提宝贵意见，深表感谢！买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第0页共81页第一章简述1.1油脂水解方法随着经济的发展和生活的需求，推动了洗涤工业、活化剂工业和化工助剂等工业的发展，脂肪酸的生产就显得日益重要。而脂肪酸的生产前提就是油脂水解，所以油脂水解技术就成为其中的重点。什么是水解呢？水解是一个化工过程，是利用水将物质分解成新的物质的过程。通常是指盐类的水解平衡。油脂的水解技术大概有100多年的历史。早期主要为有催化剂的间歇水解法，随着科学技术的发展，发展了油脂无触媒连续水解技术。其流程示意图：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第1页共81页1.2高、中压水解技术的对比目前的连续无触媒水解技术主要有单塔高压水解法和多塔中压水解法。它们在原理和控制方法上是类似的，油脂在水解塔底部加入，工艺水有水解塔的顶部加入，由于油脂和水的比重不同，形成逆流，并在塔内高温高压的条件下，发生水解反应产生甘油和脂肪酸。基于比重的差异，脂肪酸浮向塔顶，从塔顶被排出，而甘油水从塔底排出，油脂水解的反应如下：虽然这两种在原理和控制方式上相似，但在工艺条件、设备和生产量等方面存在着差异，其差异见下表。对于厂家应考虑自己的生产规模、技术环境等多方面因素，选择适合自己的技术。表1-1高、中压水解技术对比高压水解中压水解工艺条件55巴，25026035巴，230左右设备单塔双塔串联加热方法导热油加热高压蒸汽加热水解度9899%97%停留时间约2小时约8小时生产能力75吨/天以上50100吨/天买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第2页共81页1.3高压连续水解工艺油脂高压连续水解工艺流程简图如下：图1-1油脂高压连续水解工艺流程简图油脂从换热器W071.02加热后进入脱气塔B0721.01，在真空条件下脱去油脂中的空气，脱气后的油脂由泵P0721.03和高压活塞泵P0721.04共同作用下进入水解塔K0721.01的底部。工艺水由泵P07210.2进入，经换热器W0721.01被加热到适宜温度，在高压活塞泵P0721.05的作用下进入水解塔K0721.01的顶部。由此向上流动的脂肪和向下的工艺水发生接触，由于水的比重比油脂大，因此发生逆流，使得脂肪和水充分接触反应保证水解度。反应后的脂肪酸从塔顶离开在卸压罐B0721.02卸压，而残留在其中的水分也在卸压罐的真空下蒸发，水蒸汽在冷凝器B0721.04中凝结。甘油水由塔底排出，然后在卸压罐B0721.03中卸压，由于罐中真空使得部分水分蒸发，水蒸汽在冷凝器B0721.04凝结。真空泵W0721.01为B0721.01，B0721.02，B0721.03和B0721.04提供真空条件。卸压罐B0721.02中的粗脂肪酸在泵P0721.06的作用下进入下一步工序。卸压罐P0721.03中的甘油水在泵P0721.07的作用下进入贮藏罐或进入下一步工序。连续无触媒高压水解法是目前在脂肪酸生产工业中最先进的水解技术。其显著优点是持续生产，生产周期短，成本低。但对水解原料有其适应范围，投资买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第3页共81页高，操作难度大。1.4两种中压水解装置技术性能的对比近年来，我国从国外引进了多种中压水解装置，它们从工艺上大体可以分成两类，其工艺流程简图如图1-2，图1-3。图1-2第一种中压水解装置工艺简图1.高压泵；2.加热器；3.水解塔；4.甜水闪蒸器；5.脂肪酸闪蒸器；6.甜水沉降槽；7脂肪酸沉降槽；8.工艺水罐；9.甜水泵；10汽封罐。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第4页共81页图1-3第二种中压水解装置工艺简图1.高压泵；2.加热器；3.水解塔；4.甜水闪蒸器；5.脂肪酸闪蒸器；6.甜水沉降槽；7脂肪酸沉降槽；8.工艺水罐；9.甜水泵；10汽封罐。由上面的流程图可以看出，这两种工艺在整体上大同小异，并且在预热和水解部分完全一致，不过在水解后的热能回收利用方面有所不同。主要区别为：第一种工艺将脂肪酸和甜水的谁蒸汽全部回收，用于浓缩甘油水。而第二种是将这些蒸汽冷凝，没有回收利用；对于水解后脂肪酸的热能分配，第二种工艺比较合理，它把其部分热能用来浓缩甘油水，不但降低了脂肪酸温度，还提高了甜水的浓度。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第5页共81页第二章钢制塔式容器标准2.1准则本标准的“总则”为JB/T4710-2005钢制塔式容器。凡是可以借用JB/T4710-2005的地方一律采用，在使用本标准应先熟悉其内容，并将其标准贯彻到整个设计中去。2.2安全系数安全系数主要是为了使用压力容器是预留一定的余量，以弥补理论上的漏洞和制造过程中无法检测到的缺陷，确保容器的安全运行。本标准的安全系数采用GB1501998的规定。在计算塔体和裙座的应力时，应该在应力许用值的基础上乘以一个安全系数K=1.2.2.3适用范围本标准适用于H/D5，高度H10m，且设计压力不大于35MPa的裙座自支承的塔式容器。不适用于带有拉牵装置或夹套的塔式容器，还有由操作平台联成一体的塔群或排塔。H塔总高，D塔壳的公称直径。对于不等直径的塔式容器：D=D1L1/H+D2L2/H+适用范围是考虑到：（1）塔式容器振动只做平面弯曲振动，高度小的塔式容器截面弯曲应力小，计算壁厚取决于最小厚度。（2）塔式容器属于直立型容器，它承受的载荷有压力载荷、重力载荷、风载荷和地震载荷等载荷。在内外压较低时，塔式容器所承受的主要载荷为风载荷和地震载荷。这些载荷对塔壳和裙座壳所产生的截面应力为弯曲应力。如果在相同的风力载荷和地震载荷的作用下，塔的高度越高，而塔高与直接之比就越大，壳体所需承受的弯曲应力也就越大；对于低矮和H/D较小的塔式容器，壳买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第6页共81页体中的弯曲应力较小，因为低矮塔式容器的力臂较小，而H/D较小的塔式容器的壳体的截面抗弯系数可以很快增大。所以低矮塔器和H/D较小的塔器的壁厚取决于最小壁厚或压力载荷。（3）风载荷和地震载荷都是动载荷，而上述情况都是把它们看做静载荷来分析的。从动力方面计算，塔壳的承受能力不仅跟其本身的尺寸有关，还与其动力特性有关联，在计算塔器的振动特性时，假定塔器为一端固定的悬臂梁，而它的振动为弯曲振动或剪切振动，即剪切力、弯矩力的联合振动。对于塔器从属于什么振动形式取决于它的HID比值。由经验统计，当HID4时主要以剪切振动为主；当410时主要为弯曲振动。当5HID10时可以忽略剪切分量的影响，只考虑弯曲振动，这样可以使得计算得以简化。至于忽略剪切分量的影响，一定会造成误差。经分析，剪切变形会降低梁的刚度，使其自振周期增大。自振周期的增大会使得地震影响系数的减小。故而，由于忽视了剪切变形，从而使自振周期减小，地震影响系数随之变大，故而在不考虑剪切变形时计算出来的地震载荷和弯矩比考虑剪切变形是的大，因此在工程上还是可行的。（4）塔器的支座有：腿式支座；耳式支座；裙式支座；有带拉牵装置的塔和由操作平台联成的排塔或群塔等等。本塔器设计仅适用于裙座自支承，裙座自支承是指独立的裙式支座塔器，塔与塔、塔与框架之间互不连接。（5）对于带有夹套的塔器本标准并不适合，因为带夹套的塔器截面为复合截面，而本标准的计算并不适合计算复合截面。由操作平台连成的排塔可以看成一个整体，在自振特性周期的计算方面不能采用本标准的数学模型。排塔的振动有两个方向：沿塔排列方向和垂直于塔的排列方向。由于在排塔的这两个方向上的刚度差异较大，其抗弯刚度各有不同，因而存在着载荷分配的问题。塔与塔之间的平台连接形式对排塔的自振周期和受力都有一定的影响，因此排塔的计算要复杂很多。2.4设计压力与温度本设计压力标准遵照JB/T47102005钢制塔式容器中的规定，只是对工作压力小于0.1MPa的内压塔器，设计压力取0.1MPa。由中间封头隔成两买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第7页共81页个及两个以上压力室的塔器应分别确定其设计压力。在塔器内往往装有物料，这些物料会对塔器产生静压力。因此在核对塔器强度时，应把这部分静压力考虑在内。考虑附加液注静压力，对于承受静压力的部位，所承受的压力为设计压力加静压力，即为计算压力。对于液注静压力考虑的规定，各国都不一样。本标准明确规定，当元件所受液注静压力大于或等于5%的设计压力时，那么应该把液注静压力计入到该元件的设计计算和校核当中去。塔器的设计温度遵照GB1501998钢制压力容器来取值，裙座壳的设计温度与塔器的环境温度有关。由于我国南北月平均最低气温差异较大，因此，本标准规定裙座设计温度取值是在当地月平均气温的最低值上加20。2.5腐蚀裕量凡是与工作介质接触的塔器的筒体、封头、孔、接管和内部构件等，都需要考虑腐蚀裕量。对于塔器的筒体应该根据介质和预期寿命，还有材料的腐蚀速率来确定腐蚀裕量；当各元件所受的腐蚀程度不同时，应该分别确定其腐蚀裕量；当材质为低合金钢或碳素钢，介质为水、水蒸汽或压缩空气时，腐蚀裕量不应少于1mm；对于裙座和地脚螺栓腐蚀裕量的规定：裙座的腐蚀裕量取2mm，地脚螺栓的腐蚀裕量取3mm；对于不锈钢和不锈复合钢等与介质接触不发生腐蚀的不锈钢材质，可不计腐蚀裕量。用涂漆可以防止环境对塔体外表和外部构件的腐蚀，还可以通过焊接不锈钢材质来隔绝介质与可腐蚀材质的接触，从而达到抗腐蚀的目的。2.6最小厚度如果壁厚太小则不能满足运输、制造和装配等方面的要求。因此，本标准规买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第8页共81页定：对材质为碳素钢或低合金钢的塔器筒体，其最小壁厚不得小于2/1000的内直径，且不小于3mm，而腐蚀裕量另算。而对不锈钢材质的塔器圆筒，其最小壁厚不得小于2mm。因为在运输和吊装等过程中，可能会对刚度有一定的要求，如有必要应采取一定的补强措施。2.7结构（1）裙座的型式，可以采用圆筒形和圆锥形两种。圆锥形裙座的半锥顶角角度不得超过15，且圆筒形或圆锥形裙座壳的ns厚度不能小于6mm。塔体与裙座的连接型式：图2-1塔体与裙座连接型式塔体与裙座的连接型式有对接和搭接两种。采用对接，则要求塔体封头外径与裙座壳外径必须相等。塔接可以分为塔接在筒体上和搭接在封头上两种。当H/D5时，不宜采用搭接。（2）当塔体封头由多快钢板拼接起来时，拼接焊缝处的裙座壳应该开缺口。如图所示：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第9页共81页图2-2塔体封头拼接焊缝处（3）本标准规定：“当塔器下封头的设计温度大于或等于400时，在裙座壳上部靠近封头处设置隔气圈。”如下图：图2-3裙座隔气圈对于隔气圈位置的设定有一定的规定：表2-1隔气圈与封头切线距离L买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第10页共81页（4）塔器操作中大多有气体逸出，容易积聚在裙座与封头之间的死区中，如果这些气体为易燃，易爆气体或腐蚀性气体，会影响塔器的正常运行或和对检修人员的安全不利，故应设置排气孔。当裙座有放火或保温层时，应把排气孔改为排气管。（5）地脚螺栓座：A.所示图2-4地脚螺栓座是由筋板、基础环、盖板和垫板组成，适用于予埋地脚螺栓和非予埋地脚螺栓的情况。图2-4地脚螺栓结构图（1）B.图2-5所示为中央地脚螺栓座。该地脚螺栓中心孔孔径较小，用于地脚螺栓数量较少，需要予埋。图2-5地脚螺栓结构图（2）C.对于塔高较小的塔器，且基础环的板厚小于20mm时，地脚螺栓座可简化为单环板结构。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第11页共81页第三章强度、刚度和稳定性计算3.1设计条件：表3-1容器设计条件3.2选材容器设计及观察规范JB/T4710钢制塔式容器，HG20652塔器设计技术规程，压力容器安全技术监察规程容器类别第二类工作压力，MPa5.5设计压力，MPa6.0工作温度，255设计温度，290物料名称油脂水蒸汽甜水脂肪酸物料密度，kg/3m750焊接接头系数筒体/封头1腐蚀裕量，mm0基本风压，N/450地震基本烈度7近震场地类别粗糙度类别A水试验压力，MPa9.31（卧式）塔形板式塔塔板数目10塔高，m37.5塔径，m1.2买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第12页共81页（1）对于塔器的筒体和封头外层可采用复合板16MnR，内层00Cr17Ni14Mo2，并依据国标制定出相应的计算技术要求。（2）法兰与接管材质采用00Cr17Ni14Mo2，人孔材质采用16MnR。（3）保温材质采用岩棉。（4）塔器的元件可以分为受压元件和非受压元件。虽然它们都是受力构件，但是它们的受力性质却有所区别。受压元件主要是承受压力载荷，且均匀分布在整个截面上，当这些应力达到屈服极限时，那么塔器壁的整个截面就会屈服，整个塔器将会变得非常危险。塔器内部往往装有介质，且有些介质是易燃、易爆或有毒的，如果塔器壁被破坏，介质外溢就会造成危害。因此对这些元件材质的要求必须要严格一些。像裙座壳、基础环、地脚螺栓等非受力元件，并不承受压力载荷，且不接触介质，所以对这些元件的选材要求可以适当的放宽。对于受压元件的选材应该严格遵照GB1501998中“材料”的规定。裙座支撑着整个塔体，是塔器的一个至关重要的元件。因此，虽然裙座是一个非受压元件，但也应该按受压元件来要求对待。地脚螺栓一般采用Q235，如果环境温度低于0时应采用Q345。当特殊情况下需采用其他材料，那么其屈服强度安全系数应不能小于2.0，且这个数值必须低于法兰螺栓的安全系数。地脚螺栓主要是用来抗塔体倾斜时承受拉应力，地脚螺栓中心栓柱的受力呈线性分布，沿风向和地震方向最外端的螺栓受力最大，其他位置的螺栓受力依次减小。如果受力最大的螺栓过载屈服，其他螺栓的受力将重新分配，也不会使塔器立即倾倒。而法兰螺栓则不同，在受压情况下是均匀受力，其中一个发生屈服那就意味着全部螺栓都会屈服，所以法兰螺栓必须控制在弹性范围内。3.3塔体和封头的壁厚计算：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第13页共81页表3-2塔体封头厚度设计按设计压力计算塔体和封头厚度计算内容计算公式及数据计算压力，MPacp=6.0cp圆筒计算厚度，mm6.0129.55.2citDp圆筒设计厚度，mmc=+C=29.5+0=29.5c圆筒名义厚度，mmn=36n圆筒有效厚度，mme=C=360=36e封头计算厚度，mmh6.0129.15.20.citcpD封头设计厚度，mmhc=+C=29.1+0=29.1hc封头名义厚度，mmn=36n封头有效厚度，mmhe=C=360=36he3.4塔设备的载荷分析和设计准则塔设备在运行时承受的载荷有：压力载荷、地震载荷、质量载荷、偏心载荷，风载荷等载荷。示意图如下：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第14页共81页图3-1地震载荷图3-2质量载荷买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第15页共81页图3-3偏心载荷图3-4风载荷塔设备各种载荷示意图及符号说明：式中的0.2是考虑焊在壳体上那部分内构件的质量。02m买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第16页共81页计算公式及数据01122334455顶塔段内直径，mmiD1200塔段名义厚度，nimm36塔段长度,ilm25005000500050001000010000塔体高度,mmlH37500单位筒体质量,/lmkg2184筒体高度,mmlH35000筒体质量，kg1m=218435.0=764401封头质量，kg2=16052=32102裙座高度，mm3H1700买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第17页共81页裙座质量，kg3m=21841.7=3712.83塔体质量，kg01=+=76440+3210+3712.8=83363012m354610921092109221842184塔段内件质量，02mkg=（浮阀塔盘质量022i1.07584.2344NDq=75kg/）Nq2-51451410281028保温层质量，03mkg=03222i031.435021.483054nsinoDHm-封头保温层质量，（kg）03-108272272492492操作时塔内物料质量，04mkg=042211.750.1.817504iwofDhNV=3260_9446786552942724272人孔、接管、法兰等附件质量，amkg按经验取附件质量为：=0.25=0.2583363=20840.75am011542311092171014851485买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第18页共81页3.5塔设备质量载荷计算当空塔起吊时，如没有平台、保温台和扶梯，则中应扣除和。式min034m中壳体和裙座质量按求出的封头名义厚度、壳体名义厚度及裙座名义01mnhn厚度计算，也可以分段计算。部分塔设备零部件，若无确定的资料，可以参ns考表1，计算中注意单位应统一。表3-3塔设备部分零件质量载荷估算表充液质量,wmkgw221.35701.8750314844iowfDHV-9602013949594959495操作质量，kgo=83363+848+4583+3260+20840=0102304aemm112894790639419110287703962018210最小质量，kgmin=+0.2=83363+0.2848+4583+326min0102304ae0+20840=112216790543617821286703912417348最大质量，kgmax=83363+848+4583+3260+max012034awem31458+20840=144352790462924319386593777237483名称笼式扶梯开式扶梯钢制平台圆泡罩塔盘舌形塔盘质量载荷40/kgm1524/k1502/kgm1502/kg752/kgm名称筛板塔盘浮阀塔盘塔盘填充液保温层瓷环填料买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第19页共81页3.6自振周期在分析塔设备的自振时，一般不考虑外部接管与平台的限制作用还有地基变形的影响，而是把塔设备看做一端刚性固定的悬臂梁，其自振周期（s）按式1T（1-1）计算：=（3-1T309.31eimHED1）1.塔体内直径=1200mmiD2.塔体有效厚度=38mme3.塔设备高度H=37500mm4.操作质量=112894kg00m由以上条件求的塔设备的自振周期=90.3337500=1.33s1T309.31eiHED3.7地震载荷1.当发生地震时，把塔设备看做悬臂梁，在载荷作用下将发生弯曲变形。如果塔设备安装地区的地震烈度是在七度或七度以上，那么就应该考虑它的抗震强度，计算出它的地震载荷。A.水平地震力质量载荷652/kgm752/kg702/kgm30/kg700/kgm买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第20页共81页任意高度处的集中质量所引起的基本振型的水平地震力按式（1-2）计kmwh1kF算：，N（3-11kzkFCmg2）式中综合影响系数，取值为0.5；zC距地面处的集中质量(见图3-5)，kg；kmkh对应于塔设备基本自振周期的地震影响系数的值；11T地震影响系数，查图3-6，不得小于0.2；max=（3-0.9axgT3）地震影响系数的最大值，max各类场地土的特征周期，gT基本振型参与系数；1k=（3-1k.51.53niiiihm4）买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第21页共81页图3-5地震系数影响曲线（1）图3-6地震影响系数曲线（2）B.垂直地震力当塔设备所在地区的地震烈度为8或9时，还应该考虑上、下两个方向的垂直地震力。塔设备截面处的垂直地震力按式（1-5）计算：0vF=（3-5）0vmaxeqg买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第22页共81页式中垂直地震影响系数最大值，取=0.65；maxvmaxvax塔设备的当量质量，取=0.75，kg。eqeq0任意质量i处垂直地震力按式（1-6）计算：1vF计算公式及数据计算内容01122334455顶各段操作质量，kgim790639419110287703962018210各点距地面高度，ihmm500200065001500025000350001.5ih1.1241048.9105.2451.846103.9566.556101.5im8.8363.9381.00104.18108.65101.30161.5iiAh2.6863i1.258108.0092.75103.38131.561304.29133imh9.88103.51135.25157.69163.42178.5017B=631ii1.27480买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第23页共81页/AB2.11710=2.111kAB.5ih7.5ih基本振型参与系数2.36301.8920.110.3870.8331.38综合影响系数zC取=0.5z地震影响系数最大值max=0.45（设计烈度7度时）max各类场地土的特征周期gT=0.3（类场地土、近震时）gT地震影响系数1=0.210.90.9max345.217gTmax不得小于=0.20.45=0.091ax.211kzkFCg水平地震力，N1kF0.84037.37948.793976.858226.5612345.17垂直地震影响系数maxv=0.65=0.650.45=0.2925maxvax操作质量，kgo88778当量质量，kgeq取=0.75=0.7588778=66583.5eq0底截面处垂直地震力，N0vF=0.292566583.59.81=1910560vFmaxeqg.4imh3.955108.7961.248103.4285.478106.94861ii1.7169买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第24页共81页3.8风载荷与风弯矩计算10691056.4.7ivvikmhFh垂直地震力44.0978.713805.9438077.6760902.077268.73底截面处地震弯矩，N，mm01EM01EM10635zCmgH=0.50.092887789.8140000=7.32568底截面处地震弯矩，Nmm0E=1.25=1.257.3256=9.1570E01E8108截面1-1处地震弯矩，Nmm1EM=1.251EM1E=1.253.52.53.5z02.5847CmgHh=2.598711.3.5.3.5(0100)8.7截面2-2处地震弯矩,Nmm2EM23.52.53.5z1012.5.14ECmgMHh=3.52.53.52.580.978.5(70140)3=8.19681买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第25页共81页塔设备在受风载荷作用时，塔体将会发生弯曲变形。塔设备迎风面的风压会随设备高度的增加而增大。为了方便计算，把风压按塔的高度分成几段，如图4所示。塔的计算截面应取其薄弱的部位。两相邻计算截面之间为一个计算段，每一个计算段的风载荷，都是集中在该段中点的风压合力。每一个计算段的风力载荷的大小与当地的风压值有关，还与设备的形状、直径、高度和自0q振周期相关。图3-7风弯矩计算简图3.8.1水平风力两相邻计算截面间的水平风力按式（1-7）计算：6121012ePKqflD买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第26页共81页(3-7)61201iiiePKqflD式中、塔设备各计算段的水平风力，N；iP、塔设备各计算段的有效直径，mm；1e2ei表3-4风压高度变化系数1f注：A类地面粗糙度是指海岛、近海面、海岸、湖岸和沙漠地区；B类是指乡村、田野、丘陵、丛林和房屋稀少的城镇郊区；C类是指大量建筑密集的大城市。3.8.2风弯矩塔设备任意截面-处的风弯矩可以按式（3-8）计算：WM=（3-WM121212iiiiiilllPPl8）距地面高度ith地面粗糙度类别距地面高度ith地面粗糙度类别ABCABC510152030401.171.381.521.631.801.920.801.001.141.251.421.560.540.710.840.941.111.2450607080901002.032.122.202.272.342.401.671.771.861.952.022.091.361.461.551.641.721.79买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第27页共81页（3-9）0312312WlllMPPl表3-5塔体计算计算公式及数据计算内容0-11-22-33-44-55-顶各计算段的外径，mmOiD21023617OiiDn塔顶管线外径，mmd400第i段保温层厚度si100管线保温层厚度ps100笼式扶梯当量宽度3K400各计算段长度il100025004000100001000010000操作平台所在计算段的长度ol100025004000100001000010000平台数001322各段平台构件的投影面积，A2m0059505915042oAKl操作平台当量宽度，mm400257.1540360360422eiOisiOpsDd28242824308133643184318434eiOisiK各计算段的有效直径，eimm262426242881316429842984各计算段顶截面距地面的高1310203040买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第28页共81页度，mith根据查表2ith风压高度变化系数if0.80.81.01.251.421.56体型系数1K0.7基本风压值，0q2/Nm400塔设备的自振周期，s1T1.7520iT1225/ithH0.0250.0750.250.50.751u1.0根据与u/ithH第i段振型系数zi0.020.020.110.350.661.00=1+2iKizf各计算段的风振系数2i1.0471.0471.2051.5731.9872.41161201iiiePKqflD各计算段的水平风力，Ni662.31324.67276.718520.525154.633531.50-0截面的风弯矩，N0WMmm0W=36123126123452llllPPlPll=500662.3+200013246+65007267.7+1500018520.5+25000买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第29页共81页3.9偏心弯矩和最大弯矩（1）当塔设备外悬挂有附属设备时，可将这些设备视为偏心载荷。这样就会存在一个偏心距e，偏心载荷作用在塔截面将会产生一个偏心弯矩。这个偏eM心弯矩不会随着塔高而改变，可用式（3-10）计算：（3-10）eMmg25154.6+3500033531.5=2.049101-1截面的风弯矩,N1WMmm1W=3624423623452llllPPlPll=10001324.6+55007276.7+1400018520.5+2400025154.6+3400033531.5=2.049102-2截面的风弯矩，2WMNmm=2W3564534634522llllPPlPl=35007276.7+1200018520.5+2200025154.6+3200033531.5=1.87910买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第30页共81页（2）塔设备的任意截面处最大弯矩可按式（3-11）计算：maxM取其中较大值（3-11）塔设备底部截面0-0处的最大弯矩按式（3-12）计算：0maxM取其中较大值（3-12）（3）计算步骤：偏心质量=4000kgem偏心距e=1200mm偏心弯矩7409.81204.10eMg表3-6最大弯矩的计算计算公式及数据计算内容0-0截面1-1截面2-2截面iWeM2.219102.129101.959100.25iiEe1.521.471.37最大弯矩max,iMN2.219102.129101.95910买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第31页共81页3.10圆筒轴向应力的校核校核圆筒轴向力，是为了确保筒体温度。3.10.1圆筒轴向力的校核圆筒任意截面处的轴向应力可分别按式（3-13）、式（3-14）和式（3-15）计算：由内外压引起的轴向应：1（3-14iepD13）其中设计压力p取绝对值。运行或者非运行时重力和垂直的地震力所引起的轴向应力：2（3-2oviemFD14）式中的仅在最大弯矩有地震弯矩参与组合时才计入此项。vF最大弯矩引起的轴向应力：3（3-15）max324ieMD3.10.2圆筒的稳定校核圆筒许用轴向应力按式（3-16）确定：cr取其中较小值（3-16）圆筒的最大组合压应力可以按式（3-17）或式（3-18）校核：对外压塔器（3-17）23cr买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第32页共81页对外压塔器（3-18）123cr3.10.3圆筒拉应力的校核圆筒的最大组合拉应力可以按式（3-19）或式（3-20）校核：对内压塔器（3-19）123tK对外压塔器（3-20）t如果校核不能满足要求时，必须重新设定有效厚度，并且重复以上计算，ei直至满足要求。表3-7筒体计算计算公式及数据计算内容0-0截面1-1截面2-2截面有效厚度，mmei36筒体内径，mmiD1200计算截面以上的操作质量，kg0im88778879888359516.012543iepD设计压力引起的轴向应力，MPa100502iiemgD操作质量引起的轴向应力，MPa26.426.386.21max324iieM最大弯矩引起的轴向应力，MPa330.3427.4822.07载荷组合系数K1.2买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第33页共81页系数AA=0.94.360.584eiR16MnR，250下：=147tQ235-B，250下：=91t设计温度下材料的许用应力，MPat919114716MnR，250下：B=118Q235-B，250下：B=93系数B,MPa9393118KB,MPa111.6111.6141.6,MPatK109.2109.2176.4取以上两者中小值许用轴向压应力，MPacr109.2109.2141.6，MPatK109.2109.2141.6表3-8组合应力对内压塔器（满足要求）23cr圆筒最大组合压应力（），MPa2344.1941.2035.11对内压塔器（满足要求）123tK圆筒最大组合拉应力（），MPa12316.4913.7664.033.11塔设备在压力试验中的应力校核3.11.1圆筒的应力对选定截面可以按式（3-21）、式（3-22）、式（3-23）和式（3-24进行各中应力计算：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第34页共81页试验应力引起的周向应力：T（3-(/9.81)()2rieieipHD21）式中试验介质的密度（当介质为水时，=0.00，kg/）,kg/3cm;3cmH液柱高度，cm。气压试验时，没有液柱静压力。试验压力所引起的轴向应力：1T=（3-14TiepD22）重力所引起的轴向应力：2T=（3-23）2TiemgD式中液压试验时，计算截面以上的质量（只计入塔壳内Tm构件偏心质量保温层扶梯及平台质量），kg。弯矩引起的轴向应力：3T（3-24）324(0.)WeiMD3.11.2应力校核压力试验时，圆筒材料的许用轴向压应力按式（3-25）确定：cr买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第35页共81页取其中较小值（3-25）压力试验时，圆筒最大组合应力按以下公式校核：液压试验时：（3-0.9sT26）气压试验时：（3-.8sT27）液压试验时：（3-1230.9TTsK28）气压试验时：（3-123.8TTs29）（3-23Tcr30）计算内容计算公式及数据试验介质的密度（介质为水），3/kgcm0.00075液柱高度H，cm4000液柱静压力，M/9.81Pa0.408有效厚度，eimm36筒体内径，iD1200买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第36页共81页mm2-2截面最大质量，2Tmkg=183657-790-4629=1782382T试验压力，TpMPa=1.25p=1.256.0=7.5t170筒体常温屈服点，MPas3452-2截面0.9K，MPas372.62-2截面KB，MPa141.6取以上两者中小值压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力，crMPa141.6试验压力引起的周向应力，MPaT/9.815.140823618