芳烃联合装置重芳烃塔结构强度设计综述

1、西安石油大学本科毕业设计（论文）/打麻又学本科毕业设计（论文）题目：芳煌联合装置重芳炫塔结构强度设计学生姓名：张雪玲院（系）：机械工程学院专业班级：装备1004指导教师：李晓红完成时间：2014年3月10日芳煌联合装置重芳烽塔结构强度设计摘要：混合姓:是重要的有机化工产品之一，在国名经济中占有重要地位。它是窄储重整芳烂抽提所得的芳烂混合物。它可以通过分离，分出苯、甲苯、二甲苯等，主要用于橡胶工业，胶黏剂，制鞋业等。它也是生产对二甲苯的主要原料。而储存或分离混合烧，是离不开塔设备的。塔设备是化工、石油化工、生物、制药等生产过程中广泛应用的气液传质设备。塔设备分为填料塔和板式塔，板式塔又分为浮阀塔

2、、泡罩塔、筛板塔等。浮阀塔于20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已经成为国内应用较为广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中石油最普遍，对其性能的研究也较充分。浮阀塔的优点：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和塔的造价低。本设计中所应用到的是板式塔中应用较为广泛的浮阀塔。本次设计的主要任务为：1、塔主体的设计：结构设计、选材，包括塔筒体、封头等结构形式以及厚度确定，强度及稳定性校核。2、零部件设计：开孔、接管、法兰、裙座等附件的选型、材料和强度及稳定性校核。3、塔主体部分制造工艺及检验方案。以上为常规设计内容。关键词：浮阀塔；结构设计；强

3、度及稳定性校核AromaticcombinationplantheavyaromatictowerstructurestrengthdesignAbstract:Mixedhydrocarbonisoneoftheimportantorganicchemicalproduct,occupiesa-nimportantpositioninnationaleconomy.Itisanarrowfractionsreformingaromaticsextr-actionofaromaticcompounds.Itcanthroughtheseparation,theseparationofbenze

4、ne,to-luene,xylene,etc.,mainlyusedinrubberindustry,adhesive,shoemakingindustry.Itisals-othemainrawmaterialofp-xyleneproduction.Andstorageorseparatemixedhydrocarb-on,isinseparablefromthetowerequipment.Towerequipmentisgas-liquidmasstransferequipmentwidelyusedinchemical,petro-leumchemical,biological,ph

5、armaceuticalandotherproductionprocess.Thetowerconsist-softowerandtower,platetowerisdividedintothefloatvalvetower,bubblecaptower,sieveplatetower.Floatvalvetowerintheearly1950sbegantopromotetheuseintheindustry,becauseithasboththeadvantagesofthebubblecolumnandsieveplatetower,hasbecomethemorewidelyusedi

6、ntowertype,especiallyinpetroleum,chemicalindustry,oilisthemostcommon,thestudyoftheperformanceismoresufficient.Floatvalvetoweradvantages:largeproductioncapacityandlargeelasticityofoperation,highplateefficiency,gaspressuredropandliquidlevelgapbetweensmallandlowcostofthetower.Thisdesignisappliedtothepl

7、atewhichhasbeenwidelyappliedtowerfloatvalvetower.Themaintaskofthisdesignis:1.thedesignofthetowerbody,structuraldesign,materialselection,includingthetowerbarrel,sealingthetopstructureandthickness,strengthandstabilitycheck.2.partsdesign:openhole,takeover,flange,skirtandaccessoriesselection,materialand

8、thestrengthandstability.3.thetowerbodymanufacturingprocessandtestplan.Abovecontentforconventionaldesign.Keywords:Floatvalvetower;Structuredesign;Strengthandstabilitycheck西安石油大学本科毕业设计（论文）目录1 绪论11.1 塔设备简介12 筒体的选材及结构22.1 筒体的选材及结构22.2 封头的选材及结构23塔设备的设计计算33.1 筒体壁厚计算33.2 封头壁厚计算43.3 塔设备分段43.4 塔设备质量载荷计算43.5

9、塔式容器基本振型自振周期计算63.6 地震载荷73.6.1 水平地震力和垂直地震力的计算73.6.2 地震弯矩93.7 风载荷和风弯矩计算103.8 各计算截面的最大弯矩124塔体稳定性及强度校核144.1 圆筒应力校核144.1.1 圆筒的轴向应力144.1.2 圆筒稳定校核144.2 压力试验时应力校核154.2.1 压力试验前的应力校核154.2.2 圆筒应力164.2.3 应力校核164.3 裙座壳轴向应力校核174.4 地脚螺栓座194.4.1 基础环设计194.4.2 地脚螺栓204.5 裙座与塔壳连接焊缝205塔体部件设计225.1 塔接管选材及计算225.1.1 人孔225.1

10、.2 其他接管、法兰225.2 裙座设计235.2.1 裙座的选型235.2.2 裙座的选材235.2.3 排气管235.2.4 引出孔245.2.5 检查孔245.2.6 地脚螺栓座245.3 吊柱245.4 塔盘266法兰校核276.1 法兰、垫片选择276.2 垫片受力计算286.2.1 垫片参数286.2.2 垫片有效密封宽度286.2.3 垫片压紧力作用中心圆直径286.2.4 垫片压紧力296.3 螺栓296.3.1 螺栓的布置296.3.2 螺栓载荷306.3.3 螺栓面积306.3.4 螺栓设计载荷326.4 法兰326.4.1 法兰力矩326.4.2 法兰设计力矩346.4.

11、3 法兰应力346.4.4 剪应力366.4.5 应力校核387开孔补强407.1 补强设计方法判别407.2 有效补强范围417.2.1 有效宽度B417.2.2 外侧有效长度几427.2.3 内侧有效高度h2437.3 有效补强面积447.4 补强面积458结论46参考文献47致谢48m西安石油大学本科毕业设计（论文）1绪论1.1 塔设备简介塔器作为气液和液液之间进行传质与传热的重要设备，广泛应用于炼油、石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离，涉及蒸（精）储、吸收、解吸、汽提、萃取等化工单元操作。塔器主要分为填料塔和板式塔两大类板式塔。从1813年Cellier首次提出

12、泡罩塔至今，出现了许多不同类型的塔板。塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、筛孔型、浮阀型、斜孔型以及其他特殊类型塔板。浮阀塔板是在塔盘上开阀孔，安置能上下浮动的阀件（固定阀除外）。由于浮阀塔板的气体流通面积能随气体负荷变动自动调节，因而能在较宽的气体负荷下保持稳定操作，同时气体以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带少，具有良好的操作弹性和较高的塔板效率，在工业中得到了较为广泛地应用。浮阀塔是20世纪50年代开发的一种新塔型，具特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔除安装一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起上升，空速低时，阀片因自身重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入夜层的气

13、速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。32筒体的选材及结构2.1 筒体的选材及结构重芳姓是指分子量大于二甲苯的混合芳姓。主要来源于重整重芳烧、裂解汽油重芳姓和煤焦油。是一种以碳九芳姓为主要成分的混合芳姓0可直接用作汽油、高沸点溶剂、石油树脂、炭黑等的原料。亦可通过分离方法，分出主要组分进一步利用。其工艺过程中含有的硫、磷等元素，会产生腐蚀性介质。所以说介质具有轻微腐蚀性，且本设计的设计压力为0.35Mpa,属低

14、压容器。故筒体材料可选用第三类压力容器专用碳素钢材Q245R或者低合金钢Q345R。本设计以强度设计为主，应根据压力、温度、介质等使用限制，本设计筒体材料拟选用Q245R、Q345R等钢板。本设计筒体材料选择Q345R。钢板标准号为GB713。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。2.2 封头的选材及结构封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头

15、的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择标准椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查压力容器封头标准GB/T251982010:表2-1椭圆封头标准公称直径DN/mm总深度H/mm直边高度h/mm内表面积A/m2容积V/m313003504011.93400.3208封头取与筒体相同材料3塔设备的设计计算3.1 筒体壁厚计算查GB150.2-2011得表3-1Q345R许用应力钢号厚度/mm在卜列温度（C）下的许用应力/MPa<2010015020

16、0250Q345R316189189189183167>1636185185183170157取最高设计温度下的许用应力即244c下材料的许用应力，厚度为316mm,用插值法计算得L1t=169MPa。焊接接头系数机按如下规定选取：查JB4710-20051冈制塔式容器，焊接接头系数小应按如下规定选取：a）双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：100%无损检测小=1.00局部无损检测（1=0.85b）单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）：100%无损检测小=0.90局部无损检测小=0.80容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用单面焊或相当于单面焊焊接接头，取

17、焊接接头系数为0.80,局部无损探伤。筒体壁厚：PcDi2 * f - pc0.35 13002 169 0.8-0.35=1.68mm(3-1)查得钢板的负偏差C1=0.30mm,取腐蚀裕量C2=2mm(3-2)所以设计厚度为：d=C1C2=1.680.302=3.98mm考虑风载、震载，按钢材标准规格，圆整后名义厚度取6n=12mm,则其有效厚度：(3-3)e=、n-C1-C2-12-0.30-2-9.70mm西安石油大学本科毕业设计(论文)3.2 封头壁厚计算标准椭圆形封头a:b=2:1标准椭圆封头形状系数K=1封头计算厚度：(3-4)KPcDi10.351300、=t'=1.6

18、mm211t-0521690.80.50.35封头计算厚度近似等于筒体计算厚度，且材料与筒体材料相同，所以厚度与筒体取相同。即：、d=、C1C2=1.6820.30=3.98mm考虑风载、震载，以及为方便焊接，按钢材标准规格，圆整后名义厚度取6n=12mm,则其有效厚度：e=、n-C1-C2=12-0.30-2=9.70mm有封头的名义厚度及塔体内径查压力容器封头标准GB/T251982010得每个封头的重量为180.3kg。3.3 塔设备分段以地面为0-0截面，塔底封头焊缝为1-1截面，塔板间第一个人孔为2-2截面，塔板间第二个人孔为3-3截面，塔板间第三个人孔为4-4截面，塔板间第四个人孔

19、为5-5截面，塔顶为6-6截面。表3-2塔分段表（单位：mm）0-11-22-33-44-55-63240760120009800580064103.4 塔设备质量载荷计算塔壳和裙座壳质量m01塔筒体质量：m1=：二DiLn=7.851033.141.30.01234.420=13242.043kg(3-5)封头质量：m2=180.32=360.6kg裙座质量：m3=7.851033.141.43.20.012=1325.80kgm01=m1+m2+m3=13242.043+360.6+1327.49=14928.443kg查JB4710-20051冈制塔式容器附录Dm浮阀塔盘单位质量：75k

20、g/m2；塔内装有50层浮阀塔盘；二2二2m02二一Di5075=1.35075=4977.46kg(3-6)44保温层质量m03塔体外表面附有130mm厚保温层，保温材料为岩棉，密度为300kg/m3；22m03=x11.584-1.32434.420.353006194.18kg(3-7)4平台、扶梯质量m04查JB4710-2005ffl制塔式容器附录D马笼式扶梯单位质量40kg/m。确定平台数为6个，平台宽1.0m,单位质量150kg/m2,包角180°。(3-8)(3-9)(3-10)(3-11)m04=40父38.01+卜(1.324+2.0”1.3242父150父6=8

21、091.36kg物料质量m05每块存留介质高100mm,介质密度860kg/m32m05二1.320.186050=5707.49kg4人孔、接管、法兰等附属件质量：ma=0.25moi=0.25M14930.133=3732.11kg3T水压试验时水质量：mw=-1.3234.42+0.351000=46151.02kg塔式容器的操作质量：m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma=14930.133+4977.46+6194.18+8091.36+5707.49+3732.53(3-12)=43631.543kg塔式容器的最大质量：mmax=m01+m02+m03+m04+ma+m

22、w=14930.133+4977.46+6194.18+8091.36+3732.53+46151.02(3-13)=84074.573kg塔式容器的最小质量：mmin=m01+m02+m03+m04+ma=14930.133+4977.46+6194.18+8091.36+3732.53(3-14)=37905.553kg将全塔沿高分成6段，如图3-1所示；其各段质量列入表3-3中。5西安石油大学本科毕业设计（论文）00图3-1塔分段图单位（千克）表3-3塔各段质量权p123456mjma1590.64373.115891.264811.192847.443146.91m020108.801

23、717.851402.91830.29917.62mo30135.392137.771745.841033.251141.92m041348.561348.561348.561348.561348.561348.56m050124.751969.801608.67952.071052.20mw01008.7715927.8813007.777698.478508.14mO2975.202090.6113065.2410917.177011.617607.21mmax2975.202974.6327023.3222316.2713758.0115063.15m11,min2975.201965.

24、8611096.449309.506059.546555.013.5 塔式容器基本振型自振周期计算直径、厚度相等的塔式容器其基本自振周期应按式（3-15）计算:T1=90.33Hm°HEt eDi3 10-33其中，查得Et=1.82105MPaT1=90.33 3801010-3 =2.24s43631.543380101.821059.7130033.6 地震载荷如前将塔沿高度方向分成6段，视每段高度之间的质量为作用在该段高度1/2处的集中质量。3.6.1 水平地震力和垂直地震力的计算(3-16)1 .任意高度、处的集中质量mk引起的基本振型水平地震力应按式（3-16）计算:Fi

25、k=1Eg抗震设防烈度为8.0度，选设计基本地震加速度为0.2g,查JB4710-200硼制塔式容器表8-1得地震影响系数最大值：max=0.16本设计场地类别为II类/近，查JB4710-2005ffl制塔式容器表8-2得场地的特征周期值Tg=0.35。曲线下降段的衰减指数尸，根据塔式容器的阻尼比按式（3-17）确定：(3-17)=0.9+占0.5+5i阻尼比应根据实测值确定，无实测数据时，一阶振型阻尼比可取，i=0.0l0.03。本设计取q=0.02。直线下降段下降斜率的调整系数，按式（3-18）计算：1=0.02+0.05-i/8（3-18）阻尼调整系数2,按式（3-19）计算:2=1

26、+0.05 - i0.06+1.7 i(3-19)11基本振型参与系数”，按式（3-20）计算:n(3-20)区”mihj5_i=1lk=nEh；i=12 .设防烈度为8度或9度区的塔式容器应考虑上下两个方向垂直地震力作用塔式容器底截面处总的垂直地震力应按式（3-21）计算：Fv0-°hvmaxM(3-21)任意质量i处所分配的垂直地震力按式(3-22)计算：Fvi=mhF；-0i=12|Hl|n(3-22)'mhi=1任意计算截面i-i处的垂直地震力为：nFv=£Fvk(i=1,2，HH|n)(3-23)k=1各段集中质量对该截面所引起的地震力地震弯矩列于表表3-

27、4塔各段地震力地震弯矩塔段号123456甲/kg2975.382090.6613065.9010917.727011.937607.57h/mm1620362010000209002870034805h1.50.065父1060.218X1061.000X1063.021乂1064.862父1066.493106甲h一一一90.19310一一一90.45610_913.066610_932.982父10_934.09210_949.396黑10一3帅0.013乂10150.099父101513.066父101599.671父1015165.761父1015320.7531015A/B66一15

28、9-315_6A=Zmihi=130.185M109B=Zmih：=599.363M10A/B=0.217><10i=1i=1n=hkA1kB0.01410.04730.21680.65491.05391.407510cc*0.05-，icc0.05-0.02c”¥0.9+/=0.9+=0.950.5+5，i0.5+5父0.02n1'=0.02+(0.05-4)/8=0.02+(0.05-0.02)/8=0.024“21rt,0.05G,0.05-0.02“2=1+=1+=1.320.06+1.7。0.06+1.7x0.02/了7/%0.950(1=11ri2am

29、ax=10I5JM1.32X0.16=0.036Fik/N14.8234.921000.392525.102609.813781.52mkhk0.482父1070.757X10713.06610722.81810720.124x10726.478x107&vmaxavmax=0.65amax=0.65x0.16=0.104meq/kgmeq=0.75m0=0.75父43631.543=32723.66Fv0-0/NFv0-0=avmaxmeqg=0.104x32723.66黑9.81=33385.98Fvi/N188.39295.875108.218918.357865.4010348

30、.85"N32725.0732536.6832240.8127132.6018214.2510348.853.6.2地震弯矩6(1) 0-0截面地震弯矩：M0=xFlkhk=2.694108Nmmk=166(2) 1-1截面地震弯矩：M1-1=£Flk(hkh=£Flk(hk3240F2.372M108Nmmk=2k=266(3) 2-2截面地震弯矩：M；2=vFlkhk-h="Flkhk-4000=2.296108Nmmk=3k=366(4) 3-3截面地震弯矩：M3-3=£Flk(hk-h=LFlk(hk16000户1.166黑108Nmm

31、k=4k=466(5) 4-4截面地震弯矩：M，-4="Flkhk-h='Flkhk-25800=0.416108Nmmk=5k=566(6) 5-5截面地震弯矩：M5-5=£1(hk-h=£Fik(hk-31600>0.121108Nmmk=6k=63.7风载荷和风弯矩计算每计算段的水平风力按式(3-24)计算：顺风向水平风力：P=KlK20filiDei10P2uK1K22q0f2l2De210s(3-24).+Pi=KiK2iqofiliDei10"基本分压值qo=600N/m2当笼式扶梯与塔顶管线布置成180。时，各计算段有效直径按

32、(3-25)计算：Dei=Doi2、si+K3K4d。+2、ps(3-25)当笼式扶梯与塔顶管线布置成90。，各计算段有效直径取下列式中较大者：Dei=Doi2、si+K3K4(3-26)Dei=Doi2、siK4d0+2、ps本设计笼式扶梯与塔顶管线布置成1800其中，Doi第i段塔式容器外直径，mm；勾一塔体保温层厚度，mm；ppp<7管线保温层厚度，mm；d0塔顶管线外直径，mm。地面粗糙类别为B类，查JB4710-2005ffl制塔式容器用插值法计算得风压高度变化系数：f1=1.0f2=1.0f3=1.16f4=1.35f5=1.44f6=1.533456qT12=q0H2=60

33、02.242=3010.56Ns2/m2由此查JB4710-2005ffl制塔式容器用才S值法计算得=2.95查JB4710-2005ffl制塔式容器附录Dm当量直径参考值：笼式扶梯：K3=400mm；操作平台：K4=600mm表3-5塔各段风载荷风弯矩塔段号123456塔段长度013.243.24L4.004.00116.0016.00125.8025.80口31.6031.60138.01qo,N/m2600Ki0.7Vi0.720.720.760.810.830.85丸yZi0.020.020.250.560.821.00K2iH%iK2i=1+_J_zLfi1.041.041.481.

34、992.392.64fi1.01.01.161.351.441.53li/mm324076012000980058006410K3/mm3400K4/mm600Dei/mm278432643264326432643264p/N3940.011083.5428242.3236092.1227364.5235493.83塔式容器任意计算截面I-I处的风弯矩按式（3-27）计算:M:吒PileP2lilii十HI（3-27）塔式容器截面0-0处的风弯矩应按式（3-28）计算：西安石油大学本科毕业设计（论文）(3-28)M：q=P+P2I'll+EI'll+12十三卜川222(1) 0

35、-0截面风弯矩：M：”=P%P2%+，+川+晨11+l2+|II+k1=2.10x109Nmm122J2J6f2)(2) 1-1截面风弯矩：M：,=P2-P3I2-HIP6I2I3川旧=1.79109Nmm222(3) 2-2截面风弯矩：M：/=E“+P4%+9+116X+L+川+k=1.73M109Nmm2.22(4) 3-3截面风弯矩：3314fi5)ri6)9M：*=P4+P5I4+二+P6I4+I5+-6=0.79M109N，mm2I2JI2；(5) 4-4截面风弯矩：mW-:rE+p'+b=0.27M10Nmm5 226 6)5-5截面风弯矩：5_5_16_9Mw-P6-0.

36、1110Nmm23.8各计算截面的最大弯矩(1) 0-0截面：IM0-0M£=Wq04取其中较大值JMe+0.25M：0.09Mw=2.1010NmmME"+0.25M："=2.694父108+0.25父2.10父109=7.94M108Nmm故Mm；X=2.10M109Nmm(风弯矩控制)(2) 1-1截面:1 4M maxM：-1.79109Nmm=4mE'0.25M："=2.3721080.251.79109=6.85108Nmm故Mmax=1.79>d09Nmm（风弯矩控制）2-2截面：22,m=1.73m109NmmMm"

37、;«2N2N898、ME+0.25MW=2.296父10+0.25m1.73M10=6.62父10Nmm故MmaX=1.73x109Nmm（风弯矩控制）（4） 3-3截面:3J3MW-3=0.7910NmmM二max33_33_8_9_8（Me+0.25Mw=1.166父10+0.25x0.7910=3.14x10Nmm故Mmax-OigMloWmm（风弯矩控制）（5） 4-4截面：4工iM：4=0.27m10NmmMECmax4_4_4/_8_g_8M4+0.25M：=0.416m108+0.25M0.27父109=1.09m108Nmm故M：a4=0.27Ml09Nmm（风弯矩控

38、制）21（6）5-5截面:mW"=0.1110NmmM二max5_5_5_5_8_9_8ME+0.25Mw=0.121父10+0.25x0.1V<10=0.40x10Nmm故Mma5=0.1lxl09Nmm（风弯矩控制）4塔体稳定性及强度校核4.1 圆筒应力校核4.1.1 圆筒的轴向应力圆筒任意计算截面I-I处的轴向应力应分别按式（4-1）、式（4-2）和式（4-3）计算: 由内压或外压引起的轴向应力：PcDi二i二 4、0(4-1)操作或非操作时重力及垂直地震力引起的轴向应力:vvII -Im° g 一 Fv二 Di ；ei(4-2)其中Fj仅在最大弯矩为地震弯矩参

39、与组合时计入此项。弯矩引起的轴向应力：4MmaX二 Di2,：ei(4-3)4.1.2 圆筒稳定校核圆筒许用轴向压应力应按式（4-4）确定：KB 后二/1取其中较小值 cr K k t(4-4)本设计中 K=1.2, A/094" =0.0014 , B=Z AEt=170.2MPa Di /23KB =1.2父170.2 =204.2MPa , K k 】t =1.2父 169 = 202.8MPa故 I" =202.8MPa cr圆筒最大组合压应力应按式（4-5）计算：二2 + 二3卜 cr（4-5）圆筒最大组合拉应力应按式（4-6）计算：二1 -二2 + 二3 三 K

40、 lc I（4-6）其中，Kk-f:=1.2 169 0.8 =162.24MPa验算塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的强度和稳定性。计算结果列于表4-1。表4-1地震载荷引起的塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的应力计算计算截面1-12-2计算截面以上塔的操作质量m0/kg40691.8438601.23塔壳后效厚度ee讥=9.70mm计算截面的横截面积2A=nDi6emmA=nx1300m9.70=39615.48计算截面的断面系数Z=Di26emm34一元27Z=M13002M9.70=1.288X1074最大弯矩Mmi，Nmm1.791091.73父109操作压力引起白轴向应力CT1

41、11.73重力引起的轴向应力仃210.109.56弯矩引起的轴向应力仃33138.98134.32最大组合压应力仃2+b3149.08MPa<202.8MPa143.88MPa<202.8MPa最大组合拉应力。1-仃2+仃3140.61MPa<162.2MPa136.49MPa<162.2MPa综上，塔壳在操作时上述截面处的稳定性和强度满足要求。4.2 压力试验时应力校核4.2.1 压力试验前的应力校核试验压力引起的周向应力及校核按式（4-7）计算:(4-7)Pt：Hw9.8110Di、e2'：epT=1.25pc=1.250.35=0.44MPa水压试验:0.

42、44 1000 35120 9.81 10- 1300 9.70=52.79MPa2 9.70液压试验时OT应满足下列条件：ar <0.9ReL（Rp0.2 W查GB150-2011用插值法计算得得ReL（Rp0.2 ）=297MPa0.9ReL( Rp0.2 他=0.9 M 297 立 0,8 = 213.8MPam<0.9ReL（Rp0.2冷成立，故水压试验合格。4.2.2圆筒应力对选定的各计算截面轴向应力应按式（4-8）、式（4-9）和式（4-10）计算: 试验压力引起的轴向应力：(4-8)重力引起的轴向应力:I -J- mr g二 Di- ei(4-9)弯矩引起的轴向应力:

43、(4-10)40.3MW,Me3二9二D一4.2.3应力校核压力试验时，圆筒材料的许用轴向压应力应按式（4-11）确定:* I =crKB取其中较小值 0.9ReL(4-11)其中，KB=204,2MPa,0.9ReL=310,5MPa,故b】cr=204,2MPa。压力试验时,轴向拉应力:圆筒的最大组合轴向应力应按式（4-12）和式（4-13）校核:二1 一二2+二3 二0.9% Rp0.2 -(4-12)0.9ReL(Rp0.2冲=213.8MPa轴向压应力:二2+二3 < k- I23cr(4-13)验算塔壳1-1截面和2-2截面处操作时和压力试验时的强度和稳定性。计算结果列于表4

44、-2。表4-2风载荷引起的塔壳1-1截面和2-2截面处操作时的应力计算计算截面1-12-2计算截回的风弯矩M：,，N/mm一一91.79x10一一91.73x10液压试验时计算截面以上塔的质量mT，kg46151.0345142.26压力引起的轴向应力CT114.66重力引起的轴向应力CT211.4311.18弯矩引起的轴向应力仃3341.7140.31液压时最大组合压应力仃2+仃32353.14MPa<204.2MPa51.49MPa<204.2MPa液压时最大组合拉应力一仃2+仃312344.94MPa<213.8MPa43.79MPa<213.8MPa综上，塔壳在

45、压力试验时上述截面处的稳定性和强度满足要求。4.3 裙座壳轴向应力校核（1） 0-0截面：裙座按圆锥形裙座（下封头椭圆方程为%22+y=1）进行验算A=0.094*=0.0014,B=2AEt=170.2MPaDi/231500-1300/2圆锥平顶角：-二arctan1.8073240-40-30根据封头椭圆方程%622+%/=1可得y=337.1-6502/6622=64mmKBcos2'=1.2170.2cos21.807=204.04MPa=204.04MPa2Bcos0.9 二 s=170.2 cos2 1.807 =170.03MPa=0.9 305 =274.5MPa=

46、170.03MPa二 13002 9.7-12875032.1mm32A5b =二 Dis es =二 1300 9.7 = 39615.5mm所以1cos :1cos :M0 .0maxZsbm0gAsb11.79x109cos1.80712875032.143631.543 9.8139615.5= 149.91MPa0.3MW。工Zsb上mmaxg '=1'0.3M1.79M109Asb /cos1.807 12875032.1 sb84074.573 9.81+39615.562.56MPa'KaI=1.2x178=213.6MPa149.91MPa <2

47、04.04MPa ,62.56MPa<170.03MPa,所以0-0截面强度足够。（2） I-I截面（裙座检查孔所在截面）:检查孔lm=300mm；bm=450mm；6m=12mm；m0'=42748.77kgAsm=7：Dim-"es-jbm'2；-m；es-Am二二13009.7-04502129.7-230012=42217.68mm2Z m =2 ' 'esl m=2 9.7 300=3549126.48mm2Zsm=-Dimkes-"bmDm2f-Zm4.2二29.7=-130029.7-4501300-3549126.484

48、2=13586908.6mm3. I J.Mmax max 十Z Zsm0.3MWZZsmI _Lmb gAsm,I _Lmmax gAsm92.00 10cos1.807% 13586908.642748.77 9.8142217.68= 157.21MPa3'2.00、10,82121.78、9.81cosl.807，13586908.642217.68= 63.27MPa157.21MPa <204.04MPa ,63.27MPa <170.03MPa，所以 I-I截面强度足够。4.4地脚螺栓座4.4.1 基础环设计本设计选用无筋板基础环，基础环内、外径应按式 （4-

49、14）、式（4-15）选取。Dib=Dis - 160 L 400(4-14)Dob=Dis+ 160L 400(4-15)取 Dib=Dis 280=1300 280=1020Tim, Dob=Dis+280=1300+280=1580mm。 so s基础环无筋板时厚度：,：b=1.73b.；入max / L-1(4-16)式中max =0-0M max !Zb0.3M：Zbm°gmmaxAb取其中较大值。 g(4-17)"max为混凝土基础上的最大压应力。Zb_ 4_ 4_ 44二 Dob - D 二 1580 -102083=3.20 108mm332Dob32 15

50、80Ab二 bmax2_2-_222-Dob-Dib=-158CF1022=01143r5r39.73442.1010943631.5439.8186.94MPa3.20101143539.730.32.1010984074.5739.818=2.69MPa3.201081143539.73贝U仃bmax=6.94MPa。、b=1.731580-1324/2、,6.94/147:48.11mm故取6b=50mm。4.4.2地脚螺栓地脚螺栓材料选择16Mn地脚螺栓承受的最大拉应力应按式（4-18）计算:10-0 ，一M w M e mmin g zbOB 二M一9 0.25M；" Mn

51、 n取其中较大值 0 .0m°g - FvAb(4-18)当ObM0时，塔式容器自身稳定，但为固定塔式容器位置，应设置一定数量的地脚螺栓当仃b>0时，塔式容器应设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径应按式（4-19）计算:d14 仃 B Ab 二 nIt(4-19)2.10 109 37905.553 9.813.20 108 1143539.732.694 108 0.25 2.10 1093.20 108= 6.24MPa43631.543 9.81-33385.98 一c一=2.14MPa1143539.73故仃B =6.24MPa >00地脚螺栓的螺纹小径（bt=170

52、MPa）:d14 6.24 1143539.73二 24 1702 = 47.19mm故取地脚螺栓为M 56,24个4.5裙座与塔壳连接焊缝对接焊缝J-舱面处的拉应力应按式（4-20）校核:4MmaXJmJJg -FJ二 Di"二 Dies三 0.6K1二 I(4-20)其中FvJ仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项MmaXJ定MmX=2.10M109Nmm；m07定M丁二40691.84kg;4MmaXJmJ«g-FvJJ41.7910940691.849.81ma一_0av-=10895MPa二Dj'es二Dit'es二130029.7二13009.

53、7itesites0.6K后W=0.6Ml.2x169=121.68MPa108.95MPa：121.68MPa，所以裙座与塔壳连接焊缝强度足够。西安石油大学本科毕业设计（论文）5塔体部件设计5.1 塔接管选材及计算5.1.1 人孔根据塔设备高度及工艺操作等方面考虑，设置人孔5个。取人孔公称直径为450mm。人孔筒节材料选20R,法兰材料选用20。塔顶人孔选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔，密封形式选用突面（RF）型密封。查HG/T21524-2005得人孔尺寸：表5-1塔顶人孔尺寸PN/MPaDNdwMsdDD1HiH22.5450480X12456670600320216bblb2Ade螺柱螺母螺柱总质量/kg数量直径为长度424446380362040M33X2M70259其余人孔选用回转盖带颈平焊法兰人孔，密封形式选用突面（RF）型密封查HG/T21524-20