第六章塔设备的机械设计(2)

2024/1/25第八章塔设备的机械设计8.1塔体与裙座的机械设计8.2塔体与裙座的机械设计举例8.3板式塔结构8.4填料塔结构2024/1/25第八章塔设备的机械设计本章重点：板式塔的基本结构和塔设备的应力校核本章难点：地震载荷、风载荷的计算

2024/1/258.1.1塔体厚度的计算（3）风载荷计算顺风向振动由于不恒定的风力直接作用在塔体上，产生与风向相同的顺风向振动，与风速的大小及其变化有关，又称为风的载荷振动，造成风弯矩，在迎风面的塔壁和裙座体壁引起拉应力，背风面一侧引起压应力；

横风向振动由于风力绕过塔的两侧时形成的与风力风向垂直的横风向振动，又称为风的诱导振动。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算

塔设备迎风面的风压值随设备高度的增加而增加，所以，将风压值按设备高度分为几段，且假设每段风压值均布于塔设备的迎风面上。0—0截面：塔设备的基底截面；1—1截面：裙座上人孔或较大管线引出孔处的截面；2—2截面：塔体与裙座连接缝处的截面。

2024/1/258.1.1塔体厚度的计算

基本风压值（q0）：各地离地面10m高处的风压值。两相邻计算截面间的水平风力式中：2024/1/258.1.1塔体厚度的计算K1——体形系数，取K1＝0.7；K2i——塔器各计算段的风振系数，当塔高H≤20m时，取K2i＝1.70，当H＞20m时，按下式计算：q0

——10m塔处基本风压值，N/m2，见表8－4；fi——风压高度变化系数，按表8－5查取；li——同一直径的两相邻计算截面间距，mm；Dei——塔器各计算段的有效直径，mm；2024/1/258.1.1塔体厚度的计算当笼式扶梯与塔顶管线布置成180o时

Dei＝Doi+2δsi+K3

+K4

+d0

+2δps当笼式扶梯与塔顶管线布置成90o时，取下列二式中较大值：

Dei＝Doi+2δsi+K3+K4Dei＝Doi+2δsi+K4+d0+2δps2024/1/258.1.1塔体厚度的计算式中Doi—塔设备各计算段的外径，mm；

δsi—塔设备第i段的保温层厚度，mm；K3—笼式扶梯当量宽度，无确切数据时，取400mm；do—塔顶管线的外径，mm；

δps—管线保温层厚度，mm；K4—操作平台当量宽度，其中，l0—操作平台所在计算段的长度，mm；

∑A—平台构件的投影面积（不计空挡的投影面积）（mm2）。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算风弯矩塔设备作为悬臂梁，在风载荷作用下产生弯曲变形。任意计算截面I－I处的风弯矩按下式计算：2024/1/258.1.1塔体厚度的计算（4）偏心载荷计算偏心载荷所引起的弯矩为：

Me＝mege式中

me

－偏心质量，kg；

e－偏心质量的中心至塔设备中心线的距离，mm。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算3.塔体稳定校核（1）先假定筒体有效厚度δei,计算压力在塔体中引起的轴向应力σ1：重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力σ2：式中

mi－i——任意计算截面i－i以上塔体承受的操作或非操作时的质量，kg。Fv

i－i仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算弯矩在塔体中引起的轴向应力σ3：式中

Mmax

i－i——计算截面处的最大弯矩，取风弯矩或地震弯矩加25％风弯矩两者中较大值与偏心弯矩之和。即Mmaxi-i=Mw+MeMmaxi-i=ME+25%Mw+Me取大值。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算

（2）求出最大组合压应力根据塔设备在操作时或非操作时各种危险情况对σ1、σ2、σ3进行组合，求出最大组合轴向压应力σmaxi－i。内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在停车情况；图(a)

外压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在正常操作情况；如图(b)2024/1/258.1.1塔体厚度的计算（3）稳定性校核求出最大组合轴向压应力，并使之等于或小于轴向许用压应力[σ]cr值。许用轴向压应力按下式求取：式中B—按6.2节“筒体轴向压应力的验算”（P172）求取；

[σ]t—材料在设计温度下的许用应力，MPa；

K—载荷组合系数，取K＝1.2。2024/1/258.1.1塔体厚度的计算4、塔体拉应力校核（1）假定筒体有效厚度δei

计算压力在塔体中引起的轴向应力σ1

重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力σ2

弯矩在塔体中引起的轴向应力σ3（2）求出最大组合拉应力

内压操作的塔设备，最大组合轴向拉应力出现在正常操作情况；在危险截面2－2上的分布情况如图(8－13)

2024/1/258.1.1塔体厚度的计算

外压操作的塔设备，最大组合轴向拉应力出现在非操作情况；在危险截面2－2上的分布情况如图(8－14)。（3）塔体拉应力校核

计算出的最大组合轴向拉应力应满足下式：如厚度不能满足上述条件，须重新假设厚度，重复上述计算，直至满足为止。2024/1/258.1.1塔体厚度的计