T0304塔设备强度校核

过 程 设 备 强 度 设 计 计 算 书 SW6-2011 塔 设 备 校 核计 算 单 位中航一集团航空动力控制系统研究所计算依据：NB/T 47041-2014计 算 条 件塔 型 板式容 器 分 段 数（不 包 括 裙 座） 1压 力 试 验 类 型 液压封头上 封 头下 封 头材料名称 Q345R Q345R名义厚度(mm) 12 12腐蚀裕量(mm) 2 2焊接接头系数 1 1封头形状 椭圆形 椭圆形圆筒设计压力(Mpa)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.312028300143000Q345R2345678910圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验压力(立) (Mpa)试验压力(卧)(Mpa)121100.60.8857652345678910内 件 及 偏 心 载 荷介 质 密 度kg/m3 0塔 釜 液 面 离 焊 接 接 头 的 高 度mm 0塔 板 分 段 数12345塔 板 型 式 浮阀 塔 板 层 数 45 每 层 塔 板 上 积 液 厚 度mm 100 最 高 一 层 塔 板 高 度mm 32500 最 低 一 层 塔 板 高 度mm 4200 填 料 分 段 数12345填 料 顶 部 高 度mm 填 料 底 部 高 度mm 填 料 密 度kg/m3 集 中 载 荷 数12345集 中 载 荷kg 4000 3000 集 中 载 荷 高 度mm 30000 6000 集 中 载 荷 中 心 至 容 器 中 心线 距 离mm 3000 3000 塔 器 附 件 及 基 础塔 器 附 件 质 量 计 算 系 数 1.2基 本 风 压N/m2 200基 础 高 度mm 4000塔 器 保 温 层 厚 度mm 0保 温 层 密 度kg/m3 0裙 座 防 火 层 厚 度mm 0防 火 层 密 度kg/m3 0管 线 保 温 层 厚 度mm 0最 大 管 线 外 径mm 0笼 式 扶 梯 与 最 大 管 线 的 相 对 位 置 90场 地 土 类 型 I1场 地 土 粗 糙 度 类 别 A地 震 设 防 烈 度 低于7度设 计 地 震 分 组 第一组地震影响系数最大值 amax3.28545e-66阻 尼 比0.01塔 器 上 平 台 总 个 数 0平 台 宽 度mm 0塔 器 上 最 高 平 台 高 度mm 0塔 器 上 最 低 平 台 高 度mm 0裙 座裙 座 结 构 形 式圆筒形裙 座 底 部 截 面 内 径mm 4000裙 座 与 壳 体 连 接 形 式对接裙 座 高 度mm 4300裙 座 材 料 名 称Q345R裙 座 设 计 温 度 50裙 座 腐 蚀 裕 量mm2裙 座 名 义 厚 度mm 12裙 座 材 料 许 用 应 力MPa189裙座与筒体连接段的材料Q345R裙座与筒体连接段在设计温度下许用应力MPa 189裙座与筒体连接段长度mm100裙 座 上 同 一 高 度 处 较 大 孔 个 数1裙 座 较 大 孔 中 心 高 度mm 2000裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 内 径（或 宽 度）mm450裙 座 上 较 大 孔 引 出 管 厚 度mm 12裙座上较大孔引出管长度mm0地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座地 脚 螺 栓 材 料 名 称Q345地 脚 螺 栓 材 料 许 用 应 力MPa 170地 脚 螺 栓 个 数 30地 脚 螺 栓 公 称 直 径mm 76全 部 筋 板 块 数 3相 邻 筋 板 最 大 外 侧 间 距mm 450.647筋 板 内 侧 间 距mm 450.647筋 板 厚 度mm 24筋 板 宽 度mm 190盖 板 类 型 整块盖 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 100盖 板 厚 度mm 40盖 板 宽 度mm 0垫 板 有垫 板 上 地 脚 螺 栓 孔 直 径mm 79垫 板 厚 度mm 26垫 板 宽 度mm 140基 础 环 板 外 径mm 4302基 础 环 板 内 径mm 3722基 础 环 板 名 义 厚 度mm 18计 算 结 果容 器 壳 体 强 度 计 算元 件 名 称压 力 设 计名 义 厚 度 (mm)直 立 容 器 校 核取 用 厚 度 (mm)许 用 内 压 (MPa)许 用 外 压 (MPa)下 封 头 12 12 1.306 第 1 段 圆 筒 14 14 1.468 第 1 段 变 径 段 第 2 段 圆 筒 第 2 段 变 径 段 第 3 段 圆 筒 第 3 段 变 径 段 第 4 段 圆 筒 第 4 段 变 径 段 第 5 段 圆 筒 第 5 段 变 径 段 第 6 段 圆 筒 第 6 段 变 径 段 第 7 段 圆 筒 第 7 段 变 径 段 第 8 段 圆 筒 第 8 段 变 径 段 第 9 段 圆 筒 第 9 段 变 径 段 第 10 段 圆 筒上 封 头 12 12 1.306 裙 座名 义 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm) 12 12风 载 及 地 震 载 荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操 作 质 量 76308.57337969009.267921.267921.2最 小 质 量 49913.346983.842613.942279.242279.2压 力 试 验 时 质 量28436028143127706167921.267921.2风 弯 矩 6.802e+086.096e+085.356e+085.323e+085.323e+08Mca (I) Mca (II) 顺风向弯矩 (I)顺风向弯矩 (II)组合风 弯 矩 6.802e+086.096e+085.356e+085.323e+085.323e+08地 震 弯 矩 注:计及高振型时,此项按B.24计算00000偏 心 弯 矩 2.06e+082.06e+082.06e+082.06e+082.06e+08最 大 弯 矩 需横风向计算时 8.862e+088.156e+087.416e+087.383e+087.383e+08垂 直 地 震 力 00000应 力 计 算19.2323.206.146.145.036.047.297.277.215.528.9310.773.764.5438.4646.3922.8923.5420.216.047.293.363.442.734.425.33st189.00189.00189.00189.00189.00B79.4479.4477.1293.1577.12组合应力校核(内压),(外压)22.1226.68许 用 值226.80226.80(内压),(外压)13.4113.3410.5512.6915.31许 用 值95.3295.3292.55111.7892.5536.8444.44许 用 值310.50310.5026.2526.9722.9410.4612.62许 用 值80.1080.1080.1096.6996.12114.00137.51许 用 值310.50310.50校 核 结 果合格合格合格合格合格注 1: sij 中 i 和 j 的 意 义 如 下i=1 操 作 工 况 j=1 设 计 压 力 或 试 验 压 力 下 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 ）i=2 检 修 工 况 j=2 重 力 及 垂 直 地 震 力 引 起 的 轴 向 应 力（ 压 ）i=3 液 压 试 验 工 况 j=3 弯 矩 引 起 的 轴 向 应 力（ 拉 或 压 ）st 设 计 温 度 下 材 料 许 用 应 力 B 设 计 温 度 下 轴 向 稳 定 的 应 力 许 用 值注 2:sA1: 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 sA2: 轴 向 最 大 组 合 压 应 力sA3: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 拉 应 力 sA4: 液 压 试 验 时 轴 向 最 大 组 合 压 应 力 s: 试 验 压 力 引 起 的 周 向 应 力注 3: 单 位 如 下质 量: kg 力:N 弯 矩: Nmm 应 力: MPa计 算 结 果地 脚 螺 栓 及 地 脚 螺 栓 座基 础 环 板 抗 弯 断 面 模 数 mm33.43687e+09基 础 环 板 面 积 mm23.65518e+06基 础 环 板 计 算 力 矩 Nmm7548基 础 环 板 需 要 厚 度mm17.55基 础 环 板 厚 度 厚 度 校 核 结 果 合格混 凝 土 地 基 上 最 大 压 应 力MPa0.88受 风 载 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力 MPa0.12受 地 震 载 荷 时 基 础 环 板 与 基 础 表 面 间 虚 拟 的 最 大 拉 应 力MPa-0.10地 脚 螺 栓剪应力MPa地 脚 螺 栓 需 要 的 螺 纹 小 径 mm13.6324地 脚 螺 栓 实 际 的 螺 纹 小 径mm69.505地 脚 螺 栓 校 核 结 果 合格筋 板 压 应 力 MPa45.25筋 板 许 用 应 力MPa94.98筋 板 校 核 结 果 合格盖 板 最 大 应 力 MPa27.54盖 板 许 用 应 力MPa147盖 板 校 核 结 果 合格裙 座 与 壳 体 的 焊 接 接 头 校 核焊 接 接 头 截 面 上 的 塔 器 操 作 质 量kg67921.2焊 接 接 头 截 面 上 的 最 大 弯 矩Nmm7.38339e+08对 接 接 头 校 核对 接 接 头 横 截 面 mm2134460对 接 接 头 抗 弯 断 面 模 数 mm31.3446e+08对 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 最 大 拉 应 力MPa0.46对 接 焊 接 接 头 拉 应 力 许 可 值MPa136.08对 接 接 头 拉 应 力 校 核 结 果合格搭 接 接 头 校 核搭 接 接 头 横 截 面 mm2搭 接 接 头 抗 剪 断 面 模 数 mm3搭 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 最 大 剪 应 力MPa搭 接 焊 接 接 头 在 操 作 工 况 下 的 剪 应 力 许 可 值MPa搭 接 焊 接 接 头 在 试 验 工 况 下 最 大 剪 应 力MPa搭 接 焊 接 接 头 在 试 验 工 况 下 的 剪 应 力 许 可 值MPa搭 接 接 头 拉 应 力校 核 结 果主 要 尺 寸 设 计 及 总 体 参 数 计 算 结 果裙 座 设 计 名 义 厚 度mm12容 器 总 容 积mm32.08052e+11直 立 容 器 总 高mm33442壳 体 和 裙 座 质 量kg36467.1附 件 质 量kg7293.41内 件 质 量kg24244保 温 层 质 量kg0平 台 及 扶 梯 质 量kg1304操 作 时 物 料 质 量kg0液 压 试 验 时 液 体 质 量kg208052吊 装 时 空 塔 质 量kg48609.3直 立 容 器 的 操 作 质 量 kg76308.5直 立 容 器 的 最 小 质 量 kg49913.3直 立 容 器 的 最 大 质 量 kg284360空 塔 重 心 至 基 础 环 板 底 截 面 距 离mm16357.3直 立 容 器 自 振 周 期s0.58第 二 振 型 自 振 周 期s第 三 振 型 自 振 周 期s临界风速(第一振型)临界风速(第二振型)雷诺系数设计风速风 载 对 直 立 容 器 总 的 横 推 力 N36075.3地 震 载 荷 对 直 立 容 器 总 的 横 推 力 N0操 作 工 况 下 容 器 顶 部最 大 挠 度mm3.8432容 器 许 用 外 压MPa注：内件质量指塔板质量；填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。上封头校核计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.70MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 3000.00mm曲面深度 hi 790.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 0.6000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 86.83MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9342计算厚度 dh = = 5.19mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 4.50mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 956.11 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.30603MPa结论 合格下封头校核计算计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 3000.00mm曲面深度 hi 790.00mm材料 Q345R (板材)设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度许用应力 s 189.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值 pT = 1.25p= 0.8858 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下封头的应力sT = = 128.18MPa校核条件sT sT校核结果合格厚度及重量计算形状系数 K = = 0.9342计算厚度 dh = = 2.23mm有效厚度 deh =dnh - C1- C2= 9.70mm最小厚度 dmin = 4.50mm名义厚度 dnh = 12.00mm结论 满足最小厚度要求重量 956.11 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 pw= = 1.30603MPa结论 合格内压圆筒校核计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件筒体简图计算压力 pc 0.30MPa设计温度 t 120.00 C内径 Di 3000.00mm材料 Q345R ( 板材 )试验温度许用应力 s 189.00MPa设计温度许用应力 st 189.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差 C1 0.30mm腐蚀裕量 C2 2.00mm焊接接头系数 f 1.00厚度及重量计算计算厚度 d = = 2.38mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 11.70mm名义厚度 dn = 14.00mm重量 29448.52Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值pT = 1.25p = 0.8858 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 114.00 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 pw= = 1.46847MPa设计温度下计算应力 st = = 38.61MPastf 189.00MPa校核条件stf st结论 合格窄面整体(或带颈松式)法兰计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p0.400MPa计算压力 pc0.400MPa设计温度 t0.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm壳材料名称体许用应力 189.0MPa法材料名称Q345R许用sf181.0MPa兰应力stf181.0MPa螺栓材料名称Q345许用sb133.0MPa应力stb133.0MPa公称直径 d B45.0mm螺栓根径 d 140.1mm数量 n68个Di3000.0Do3310.0垫 结构尺寸Db3220.0D外3100.0D内3000.0010.0 mmLe45.0LA80.0h40.0130.0材料类型软垫片N50.0m2.75y(MPa)25.5压紧面形状1a,1bb12.65DG3074.7片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 3115896.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 3238812.5 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 24352.0mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 86003.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 2826000.0NLD= L A+ 0.51 = 95.0mmMD= FD LD = 268470016.0N.mm作FG = Fp = 268686.3NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 72.7mmMG= FG LG = 19520070.0N.mmMpFT = F-FD = 142486.9NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 91.3mmMT= FT LT = 13012617.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 301002688.0N.mm预紧 MaW = 7338626.0NLG = 72.7mmMa=W LG = 533151360.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 533151360.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 148.8mm最小间距 102.0 (查GB150-2011表7-3)mm最大间距 514.6mm 形 状 常 数 确 定173.21h/ho = 0.2 K = Do/DI = 1.103 3.0由K查表7-9得T=1.876Z =10.202Y =19.703U=21.651整体法兰查图7-3和图7-4FI=0.88714VI=0.292370.00512松式法兰查图7-5和图7-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图7-7由 d1/do 得f = 5.54383整体法兰 = 1282658.9松式法兰 = 0.09.5=f e+1 =2.18g = y/T = 1.162.57 = 10.65剪应力校核计 算 值许 用 值结 论预紧状态 0.00MPa操作状态 0.00MPa输入法兰厚度f = 230.0 mm时, 法兰应力校核应力性质计 算 值许 用 值结 论轴向应力 102.82MPa =271.5 或 =472.5( 按整体法兰设计的任 意 式法兰, 取 ) 校核合格径向应力 0.81MPa = 181.0校核合格切向应力 57.92MPa = 181.0校核合格综合应力 = 80.37MPa = 181.0校核合格刚度系数 0.726 校核合格法兰校核结果校核合格窄面整体(或带颈松式)法兰计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所设 计 条 件简 图设计压力 p0.700MPa计算压力 pc0.825MPa设计温度 t120.0 C轴向外载荷 F0.0N外力矩 M715673792.0N.mm壳材料名称Q345R体许用应力 189.0MPa法材料名称Q345R许用sf181.0MPa兰应力stf177.8MPa螺栓材料名称QAL9-4许用sb133.0MPa应力stb129.4MPa公称直径 d B45.0mm螺栓根径 d 140.1mm数量 n68个Di3000.0Do3310.0垫 结构尺寸Db3220.0D外3100.0D内3000.0010.0 mmLe45.0LA80.0h40.0130.0材料类型软垫片N50.0m2.75y(MPa)25.5压紧面形状1a,1bb12.65DG3074.7片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D内 )/2b0 6.4mm b=2.53 b0 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 计 算预紧状态下需要的最小螺栓载荷WaWa= bDG y = 3115896.0N操作状态下需要的最小螺栓载荷WpWp = Fp + F = 6683242.5 N所需螺栓总截面积 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 51647.9mm2实际使用螺栓总截面积 AbAb = = 86003.3mm2力 矩 计 算操FD = 0.785pc = 5831410.0NLD= L A+ 0.51 = 95.0mmMD= FD LD = 553983936.0N.mm作FG = Fp = 554430.4NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 72.7mmMG= FG LG = 40279380.0N.mmMpFT = F-FD = 294019.7NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 91.3mmMT= FT LT = 26851352.0N.mm外压: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 内压: Mp = MD+MG+MT Mp = 621114688.0N.mm预紧 MaW = 9153808.0NLG = 72.7mmMa=W LG = 665024320.0N.mm计算力矩 Mo= Mp 与Masft/sf中大者 Mo = 653267008.0N.mm螺 栓 间 距 校 核实际间距 = 148.8mm最小间距 102.0 (查GB150-2011表7-3)mm最大间距 514.6mm 形 状 常 数 确 定173.21h/ho = 0.2 K = Do/DI = 1.103 3.0由K查表7-9得T=1.876Z =10.202Y =19.703U=21.651整体法兰查图7-3和图7-4FI=0.88714VI=0.292370.00512松式法兰查图7-5和图7-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查图7-7由 d1/do 得f = 5.54383整体法兰 = 1282658.9松式法兰 = 0.09