塔体的机械设计.docx
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1、1设计条件32按计算压力计算塔体与封头厚度32.1.塔体厚度计算:32.2.封头厚度计算43塔设备的质量载荷计算43.1筒体圆筒、封头和裙座质量m0143.2塔内构件质量m0243.3保温层质量53.4平台扶梯质量 m0353.5操作时物料质量m0453.6附件质量ma53.7充水质量mw54风载荷与风弯矩计算64.1风载荷计算64.2风弯矩计算75塔器的基本自振周期计算76地震弯矩计算87各种载荷引起的轴向应力87.1计算压力引起的轴向拉应力187.2操作质量引起的轴向压应力297.3最大弯矩引起的轴向应力398塔体与裙座危险截面的强度与稳定校核108.1塔体的最大组合轴向拉应力校核108.
2、2塔体与裙座的稳定校核109塔体水压试验1210水压试验时应力校核1210.1筒体环向应力校核1210.2最大组合轴向拉应力校核1210.3最大组合轴向压应力校核1311基础环设计1311.1基础环尺寸1311.2基础环的应力校核1311.3基础环的厚度1312.地脚螺栓计算1412.1地脚螺栓承受的最大拉应力1412.2地脚螺栓的螺纹小径1413 塔结构设计1513.1 塔体1513.2 填料1513.3塔设备附件1513.3.1接管1513.3.2 吊柱1513.3.3 裙式支座1513.3.4开孔设计1513.3.5开孔补强1614课程设计总结与结论与心得体会1615参考文献:171设计
3、条件塔体与裙座的机械设计条件如下: (1).塔体内径=1000mm,塔高取H=10000mm:圆筒:9450mm,裙座:1400mm (2).计算压力pc=0.1053Mpa,设计温度t=25(3).设置地区:基本风压值,地震设防烈度为8度,场地土壤:类,设计地震分组第二组,设计基本地震加速度为0.40g (4).塔内装有塑料聚丙烯阶梯环散堆填料6.0m,填料密度为57.5kg/m3 (5).在卸料口处和塔顶各加一个圆形平台。平台宽度:B=800mm,高度H=1000mm。(6).在裙座上开一个检查孔,在填料层、进气管,出气管周围开三个人孔,裙座高度取1400mm,圆筒形。 (7).塔体与封头
4、材料选用Q235-B,其,。裙座材料选用Q235-B,。 (8).塔体与封头对接焊接,塔体焊接接头系数=0.85,塔体、封头与裙座壁厚附加量C=3mm,按计算压力计算塔体与封头厚度。 2按计算压力计算塔体与封头厚度 2.1.塔体厚度计算: =PcDi2-Pc=0.1053100021130.85-0.1053=0.5485mmmin=4mmmin-=4-0.5485=3.4515C1=0.3mm 所以不考虑C1考虑到壁厚附加量C=3mm,运输、安装等,经圆整,取n=+C2+=10mm 2.2.封头厚度计算采用标准椭圆封头:=PcDi2-0.5Pc=0.1053100021130.85-0.50
5、.1053=0.5483mmmin=4mmmin-=4-0.5485=3.4515C1=0.3mm 所以不考虑C1考虑到壁厚附加量C=3mm,运输、安装等,经圆整,取n=+C2+=10mm3塔设备的质量载荷计算3.1筒体圆筒、封头和裙座质量m01 筒质量:m1=9.45249=2353.05kg裙座质量:m2=1.4249=348.6kg封头质量:m3=912=182kg封头法兰质量:m4=90kg塔体质量: m01=m1+m2+m3+m4=2973.65kg说明:(1)塔体圆筒总高度圆筒:9450mm (2)查得DN=1000mm,厚度10mm的圆筒质量为249kg/m (3)查得DN=10
6、00mm,厚度10mm的封头质量为91kg(封头曲面深度250mm,直边高度25mm)。 (4)裙座高度1400mm,(厚度按10mm计算)。3.2塔内构件质量m02m02=57.54412+654122+30.5=313.1kg 说明:支承装置近似按筛板塔盘质量计算为65kg/m23.3保温层质量 由于本填料塔属于常温操作,故无需保温层3.4平台扶梯质量 m03m03=4Di+2n+2B2-Di+2n2nqp+qFHF =0.7851+20.01+20.82-1+20.0122150+409 =1731.55kg说明:由手册查得,平台质量:,笼式扶梯质量:,笼式扶梯总高,平台数量:n=2.3
7、.5操作时物料质量m04m04=4Di2h0L+VFL+qFHF4Di2Z,L =0.785121.1997.08+0.785997.0860.02+0.151997.08 =1105.5kg说明:h0:圆筒部分釜液深度,封头容积VF:0.151m3,持液系数为 0.023.6附件质量ma按经验取附件质量为 ma=0.25m01=743.413kg3.7充水质量mw mw=4Di2H0W+2VFW=0.785997.089.45+2997.080.151 =7698kg 各种质量载荷汇总(将全塔分成3段)塔段011223合计塔段长度7007001000011400人孔与平台数1034填料层00
8、11174.3265.32534.052973.65313.1313.128281675.551731.55441017.51061.530.282.7630.5743.44476547698232.54206170.76823.2各塔段最小质量232.54206483.87136.3全塔操作质量m0=m01+m02+m03+m04=6823.2kg全塔最小质量mmin=m01+m02+m03+m04=7136.3kg水压试验时最大质量mmax=m01+m02+m03+m04+mw=13459.7kg4风载荷与风弯矩计算4.1风载荷计算查表得,设笼式扶梯与塔顶管线布置成90,取下列两式中的较大
9、者:式中:式中:f3=1.00,L3=10000mm式中:d0取2172+38=472mm,ps=0D03=666,ps=0,K3=400,K4=22800100010000=3201 De3=666+400+320=1386, 2 De3=666+320+472=1458取两者中的较大值,故取(2)式中的 De3=1458所以 p3=0.71.730010000145810-6=5205.06N同理P1=1426.79N P2=1426.79N 各段风载荷计算结果计算段平台数17003000.71.71.000.7005709.431426.7927003000.71.71.001.4005
10、709.431426.793100003000.71.71.0011.4247214585205.06 4.2风弯矩计算截面00MW0-0=P1L12+P2L1+L22+P3L1+L2+L32=1426.797002+1426.79700+7002+5205.6700+700+100002 =3.531107N.mm截面11MW1-1=P1L12+P3L2+L32 =1426.797002+5205.6700+100002 =3.0168107N.mm截面22MW2-2=P3L32=5205.065000=2.603107N.mm5塔器的基本自振周期计算取第一振型阻尼比(脉动增大系数)为则衰减
11、指数T1=90.33Hm0HEeDi310-3=90.33106823.21000021056109=0.2154s6地震弯矩计算塔的总高度H=10000mm全塔操作质量=6823.2kg重力加速度g=9.81m/s2地震影响系数10查手册得查手册得1=0.02+0.05-18=0.02+0.05-0.028=0.0242=1+0.05-10.06+1.71=1+0.05-0.020.06+1.70.02=1.3191=1.3190.20.95-0.0240.314-50.40.24=0.07838计算截面距地面高度h:00截面:h=0mm 11截面:h=700mm 22截面:h=1400mm
12、地震弯矩计算截面00 ME0-0=16351m0gH=16350.078386823.2100009.81 =2.398107N.mm截面11 ME1-1=81m0g175H2.510H3.5-14H2.5h+4h3.5=80.078386823.29.81175100002.5101014-141010700+47003.5 =2.163107N.mm截面22 ME2-2=81m0g175H2.510H3.5-14H2.5h+4h3.5=80.078386823.29.81175100002.5101014-1410101400+414003.5 =2.399107N.mm7各种载荷引起的轴
13、向应力7.1计算压力引起的轴向拉应力11=PcDi4e=0.1100048=3.125Mpa其中,e=n-C=10-2=87.2操作质量引起的轴向压应力2截面0020-0=m00-0gDie=6823.29.813.1410008=2.665Mpa截面1121-1=m01-1gAsm=6590.79.8123720.96=2.726Mpam01-1=6823.2-232.5=6590.7kg式中, Asm为手孔截面的截面积,按下式计算得:Asm=23720.96Asm=Di+ee-2eB-2L,其中B取300,L取100截面2222-2=m02-2gA=m02-2gDie=6170.79.81
14、3.1481000=2.4098Mpa式中m02-2=6823.2-232.5-420=6170.7kg7.3最大弯矩引起的轴向应力3截面0030-0=Mmax0-0Zsb=4Mmax0-0Di2e=43.5311073.14100028=5.6226Mpa其中Mmax0-0=MW0-0=3.531107N.mmMmax0-0= ME0-0+0.25MW0-0=3.5314+2.398107=3.281107N.mm截面1131-1=Mmax1-1Zsm=MW1-1Zsm=3.01681075.48106=5.505Mpa其中Mmax1-1=MW1-1=3.0168107N.mmMmax1-1
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