塔设备机械强度校核

（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、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 =12.75 mm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式中钢板厚度负偏差，估计筒体厚度在825mm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 =14351 34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 =5200 kg 料液（按34层塔盘计）质量 =4070 kg 裙座质量 =1189 kg 充水质量 = 塔操作时质量 =33380 kg 塔体与裙座操作时质量 34569 kg 全塔最大质量 =43489 kg 全塔最小质量 =20740 kg b 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： 6.410m段=10-6.4=3.6m由化工设备机械基础查的=1.0 1020m段 =20-10=10m =1.14 2030m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 = 为简化计算且偏安全计，各段均取=1224+200+400=2024mm 塔体各段风力： 6.410m段=N1020m=2030m= 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 = =40.1Mpa0为拉应力，设备可能翻