【文章內(nèi)容簡介】 腳取 )A3 A3 = 6 6 12 2 = 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 Ae = A1 +A2 +A3 = ++ 36 = 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 A4 = A? Ae = ? = ? A4 0 故無需補(bǔ)強(qiáng)。 人孔 2 補(bǔ)強(qiáng) A 開孔位于 裙座 ， 裙座 的計(jì)算厚度 δ = ， δn = 4mm B 開孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A 計(jì)算強(qiáng)度消弱系數(shù)： fr = [σ]nt[σ]r = 115189 = 接管有效厚度： δet = δnst ? C = 9 ?1 = 8mm 開孔直徑： d = di +2c = 480 +2 1 = 482mm 開孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A： A = dδ+ 2δδet(1?fr) = 482 + 2 8 (1? ) = C 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度： Bmax = { 2d = 2 482 = 964mmd +2δn +2δnt = 482 +2 4+2 9 = 508mm 取其中較大值，故 B=964mm 有效高度： h1min = {√dδnt = √482 9 = 取其中較小值，故 h1 = 。 h2min = {√dδnt = √482 9 = 取其中較小值，故 h2 = 。 D 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭有效厚度 δe = δn ? c = 4?1 = 3mm 封頭多余金屬面積 A1： A1 = (B ? d)(δe ? δ)?2δet(δe ?δ)(1 ?fr) = (964 ?482) (3 ?) ? 2 8 (3 ?) (1 ?) = ? 接管多余金屬面積 A2 接管計(jì)算厚度 δt = pcdi2[σ]nt ?。pc= 4822115。 = A2 = 2h1(δet ?δt)fr +2h2(δet ?C2)fr = 2 (8 ?) + 2 (8? 1) = 焊縫金屬截面積 (焊腳取 )A3 A3 = 6 6 12 2 = 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 Ae = A1 +A2 +A3 = ? ++ 36 = 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 A4 = A?Ae = ?630 = 擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 E 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 工程直徑 DN450 選擇補(bǔ)強(qiáng)圈，參照文獻(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn) JB/T47362020 選擇外徑D0 = 760mm，內(nèi)徑 Di = 455mm，補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 δ = A4D0 ?Di= ? 455 = 所以選用 δn = 6mm，坡口型式為 A 型的補(bǔ)強(qiáng)圈。 本章總結(jié) 本章我主要做了材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。材料的選擇方面，對筒體、封頭和裙座的材料都選了 Q345R。筒體計(jì)算厚度為 ，封頭計(jì)算厚度為 ，名義厚度 4mm。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要對封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。裙座與筒體的連接采用焊接，且焊接形式為對接形式。還計(jì)算了接管直徑，開孔及開孔補(bǔ)強(qiáng)。 3 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 考核缺陷對壓力容器安全性的影響 壓力試驗(yàn)?zāi)康氖窃诔瑝毫Φ那闆r下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展，造成破壞或開裂而造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。 水壓試驗(yàn)： 本次設(shè)計(jì)的筒體為內(nèi)壓容器，按下列公式計(jì)算： PT = [?][?]t 在常溫 20℃時(shí)， Q345R 在耐壓溫度下的許用應(yīng)力 [?] = 189MPa 所以， PT = = 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力： ?T = PT(Di +δe)2δe ?T = (1400 +3)2 3 ?T應(yīng)滿足下列條件： ?T ≤ ??s ??s = 345 = 所以，筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。 塔器質(zhì)量計(jì)算 塔設(shè)備的操作質(zhì)量 m0 = m01 +m02 + m03 + m04 +m05 +ma +me 塔設(shè)備的最大質(zhì)量 mmax = m01 +m02 +m03 + m04 + mw +ma +me 塔設(shè)備的最小質(zhì)量 mmin = m01 + +m03 + m04 +ma + me 其中： m01為 圓筒 和裙座質(zhì)量； m02為內(nèi)件質(zhì)量； m03為保溫材料質(zhì)量； m04為平臺(tái)和扶梯； m05為操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量； ma為人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量； me為偏心質(zhì)量；mw為液壓試驗(yàn)時(shí)，塔設(shè)備內(nèi)充液質(zhì)量。 圓筒和裙座質(zhì)量 筒體質(zhì)量：筒體高度 H=7000mm。 Q345R 的材料密度為 103kgm3 ，所以 mt = π4 ( ?) 7 103 = 裙座質(zhì)量：裙座高度取 。材料 Q345R 密度為 103kg/m3，采用對接接頭 故 mq = π4( ? ) 103 = 封頭質(zhì)量：查 JB47462020 表 EHA 橢圓形封頭質(zhì)量得 m 封 =，上下共兩個(gè) mf = 2 = 所以 m01 = mt +mq +mf = + + = 內(nèi)件質(zhì)量 填料層總重 陶瓷矩鞍環(huán)的堆積密度 ρp (kgm3)：單位體積填料的質(zhì)量。 ρp = (1?ε)ρw 式中： ε為填料的空隙率， m3/m3 ρw為填料的密度 ρp = (1 ?) 538 = G = π4 = m02 =除沫裝置 +液體分布器 +液體再分布器 +填料總重 +填料支撐板 +氣體分布器? 保溫層質(zhì)量 保溫材料：無 所以 m03 =0kg 平臺(tái)和梯子質(zhì)量 扶梯質(zhì)量 根據(jù) JB47102020 附錄 D 得知籠式扶梯單位質(zhì)量為 40kg/m。 故梯子的質(zhì)量為 40 =253kg。 平臺(tái)質(zhì)量 鋼制平臺(tái)單位質(zhì)量為 200kg/m2，裙座處人孔由于距離地面高度較低，無需設(shè)置平臺(tái)，故此次設(shè)計(jì)一處 米的半圓形平臺(tái)。 m平臺(tái) = π4 [(+ )2 ?] 12 1 200 = 故 m04 =253+= 操作狀態(tài)下塔內(nèi)物料質(zhì)量 操作時(shí)填料塔內(nèi)最高液位高度為 1095mm，填料段上噴灑裝置下，液體再分布器存留液為 100mm。 填料物料重量 G1 下封頭承液體體積 V1 = 筒體承液體體積 V2 = π4 = 故填料塔內(nèi)物料重量 G1 = (V1 + V2)ρ = (+ ) = 液體再分布器上存留液體重量 G2 液體體積 V2 = π4 = G2 = V2ρ = = 故 m05=G1+G2=+= 人孔、接管及法蘭等附件質(zhì)量 ma = = = 水壓試驗(yàn)時(shí)質(zhì)量 液壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量： mw = π4 Di2H0ρw +Vfρw H0為筒體高度， m； ρw為水的密度， 1000kg/m3； Vf為封頭的容積，查 JB47462020《鋼質(zhì)壓力容器用封頭》附錄。得封頭 Vf= mw = π4 7 +2 = 塔器操作質(zhì)量 m0 = m01 + m02 + m03 +m04 +m05 + ma + me = + +0 + ++ = 塔器最大質(zhì)量 mmax = m01 +m02 + m03 +m04 +mw + ma + me =++0+++ = 塔器最小質(zhì)量 mmin = m01 + +m03 + m04 + ma + me =+ +0++ = 塔的自振周期計(jì)算 塔設(shè)備在風(fēng)載荷和地震載荷作用下將產(chǎn)生振動(dòng)，而塔設(shè)備的振動(dòng)問題僅限于線性振動(dòng)。 工程中有很多結(jié)構(gòu)和設(shè)備都可以簡化成單自有度體系，塔體可以看做一端固定，頂部自由的懸臂梁。由于此次設(shè)計(jì)的填料塔為等厚等直徑填料塔，為了在簡化的同時(shí)又得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果，一般將塔沿高度分為 6~8 段，并將其每段質(zhì)量載荷計(jì)算在設(shè)計(jì)中。 本次設(shè)計(jì)將塔設(shè)備分成 3 段，圖為塔的分段圖。 各段重量計(jì)算 m1= + +底板重 m1= m2= +出料口接管重 +封頭質(zhì)量 + m2= m3= 封頭連接質(zhì)量 +7m 筒體質(zhì)量 +氣體分布器質(zhì)量 + 籠式扶梯質(zhì)量 +1 個(gè)人孔質(zhì)量 +支撐板質(zhì)量 + 填料質(zhì)量 +1 個(gè)平臺(tái)質(zhì)量 +附件質(zhì)量 +液體再分布器質(zhì)量 +封頭質(zhì)量 +除沫擋板質(zhì)量 +液體分布器質(zhì)量 +吊柱重 +其他附件重 m3= 查閱文獻(xiàn)得等直徑等厚塔設(shè)備自振周期 T1的簡化計(jì)算公式為： T1 = √ m0HEδnDi3 10。3 T1 = 11250 √ 105 4 14003 10。3 = 地震載荷與地震彎矩計(jì)算 按照 JB/T47102020《鋼制塔式器》標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法和步驟在上章靜載荷的基礎(chǔ)上對動(dòng)載荷進(jìn)行計(jì)算，參考文獻(xiàn)《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》對塔體進(jìn)行校核分析。 水平地震力 對于等直徑、等壁厚的塔設(shè)備，可近似看出是質(zhì)量和剛度沿塔體高度均勻分布的彈性連續(xù)體，也可稱為無限自由度體系，因此任意高度 hk處的集中質(zhì)量 mk引起的基本振型水平地震力 Fk1按下式計(jì)算，按圖進(jìn)行塔體分段，從下往上依次為 3 段： Fk1 = Czα1η k1mkg 式中 Cz—— 為綜合影響系數(shù)，取 Cz=； η k—— 為第一振型參與系數(shù)； mk—— 為距地面 hk處的集中質(zhì)量； α1—— 為對應(yīng)于塔設(shè)備第一振型自振周期的地震影響系數(shù)； G—— 為重力加速度。 α1的求?。? α = (TgT)αmax 式中 αmax為地震影響系數(shù)的最大值，見下表 表 地震影響系數(shù) α的最大值 設(shè)計(jì)烈度 7 8 9 α?????? T??為各類場地土的特征周期，見表 表 場地土的特征周期 場地土 近振 遠(yuǎn)振 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 取設(shè)計(jì)烈度為 8 度，故 αmax=， ?、箢悎鐾恋?，近振時(shí)，故 Tg= 所以， α1 = (TgT)αmax = ( ) = = = hk的求?。? ηk1 = h∑ 1∑ mihi3ni1 表 第一振型參與系數(shù)第一振型參與系數(shù)計(jì)算表 塔段號 1 2 3 各段操作質(zhì)量 m??， kg 各點(diǎn)距地面高度 h??， mm 7500 h?? 104 105 105 m??h?? 107 107 109 A = ∑m??h??3i1 109 h??3 108 1010 1011 m??h??3 1011 1013 1015 B = ∑m??h??33i1 1015 A/B 106 由上表得：基本振型參與系數(shù) ηk1 ηk1 = = 10。 所以，任意高度 hk處的集中質(zhì)量 mk引起的基本振型水平地震力 Fk1如下表所示： 塔段號 1 2 3 基本振型參與系數(shù) η??1 水平地震力 F??1 = C??α1η ??1m??g F??1， N 垂直地震力 當(dāng)震級大于八級時(shí)，還要計(jì)算垂直地震力。 計(jì)算垂直地震力的方法主要有以下三種： 靜力法； 反應(yīng)譜法； 利用水平地震反應(yīng)譜采用等效重力載荷進(jìn)行計(jì)算。方法一的計(jì)算結(jié)果往往失實(shí)，方法二則因?yàn)槟壳皼]有任何規(guī)范推薦可以用于設(shè)計(jì)的垂直地震反應(yīng)譜所以不能使用，所以方法三是目前處理垂直地震載荷最好的辦法。 GB150 所使用的計(jì)算垂直地震力的方法也是第三種。計(jì)算過程如下 塔設(shè)備底截面處的垂直地震力 Fv0。0按式計(jì)算： Fv0。0 = αvmaxmeqg 式中 αvmax—— 垂直地震影響系數(shù)最大值，取 αvmax = ， meq —— 塔設(shè)備的當(dāng)量質(zhì)量，取 meq=， kg 任意質(zhì)量 i 處垂直地震力 FvⅠ 。Ⅰ ： FvⅠ 。Ⅰ = mihi∑ mkhknkiFv0。0 表為求解處置地震力表 塔段號 1 2 3 垂直地震影響系數(shù)α???????? α???????? = ?????? = = 操作質(zhì)量 m0， kg 當(dāng)量質(zhì)量 m????， kg m????== = 底截面處垂直地震力F??0。0， N F??0。0 = α????????m??????= = m??h?? 105 106 107 ∑m??h??3i1 107 垂直地震力 F??Ⅰ 。Ⅰ ， N F??Ⅰ 。Ⅰ =m??h??∑ m??h??????=?? F??0。0 = m??h?? 107 地震彎矩 塔設(shè)備任意計(jì)算截面Ⅰ Ⅰ處基本振型地震彎矩 ME1Ⅰ 。Ⅰ 按式計(jì)算： FE1Ⅰ 。Ⅰ = ∑ Fk1(hk1 ? h)nk。i (i = 1,2……n) 式中， h為計(jì)算截面距地面的高度， mm。 （ 1）裙座人孔中線截面Ⅰ Ⅰ， h=1000mm 塔體段號 1 2 3 ??? ??(????) 6500 ????(??? ??) 103 105 107 ????1Ⅰ 。Ⅰ ， 107 （ 2）裙座與塔體連接處的焊縫截面Ⅱ Ⅱ， h= 塔體段號 1 2 3 ??? ??(????) ????(??? ??) 104 104 106 ????1Ⅱ 。Ⅱ ， 106 （ 3）底截面 00 的基本振型地