【正文】 計(jì)算表 塔體段號(hào) 1 2 3 104 104 106 ， 106 （ 3）底截面 00 的基本振型地震彎矩分別按式（ ）計(jì)算： （ ） 底截面 00， h=0 當(dāng)塔設(shè)備 H/ 5 時(shí)，還須考慮高振型的影響，再進(jìn)行穩(wěn)定和其他驗(yàn) 算時(shí)，也可按式計(jì)算： （ ） 故 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 30 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算 水平風(fēng)力 由于大多數(shù)塔設(shè)備安裝在室外，所以會(huì)受到風(fēng)的影響，即受到風(fēng)載荷的作用。 GB150 所使用的計(jì)算垂直地震力的方法 也是第三種。 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。 水平地震力 對(duì)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(chēng)為無(wú)限自由度體系，因此任意高度 處的集中質(zhì)量 引起的基本振型水平地震力 按下式計(jì)算，按圖進(jìn)行塔體分段，從下往上依次為 3 段： （ ） 式中 —— 為綜合影響系數(shù)，取 =； —— 為第一振型參與系數(shù)； —— 為距地面 處的集中質(zhì)量； —— 為對(duì)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。 本次設(shè)計(jì)將塔設(shè)備分成 3 段，圖為塔的分段圖。 工程中有很多結(jié)構(gòu)和設(shè)備都可以簡(jiǎn)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。 填料物料重量 下封頭承液體體積 = （ ） 筒體承液體體積 （ ） 故填料塔內(nèi)物料重量 = （ ） 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 23 液體再分布器上存留液體重量 液體體積 故 = + =+= （ ） 人孔、接管及法蘭等附件質(zhì)量 （ ） 水壓試驗(yàn)時(shí)質(zhì)量 液壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量： （ ） 為筒體高度， m； 為水的密度， 1000kg/m3； 為封頭的容積，查 JB47462020《鋼質(zhì)壓力 容器用封頭》附錄。 故本次設(shè)計(jì)不安裝平臺(tái)及扶梯。材料 Q345R 密度為 ，采用對(duì)接接頭 故 （ ） 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) （ ） 所以 （ ） 內(nèi)件質(zhì)量 填料層總重 陶瓷矩鞍環(huán)的堆積密度 ：?jiǎn)挝惑w積填料的質(zhì)量。 圓筒和裙座質(zhì)量 筒體質(zhì)量：筒體高度 H=7000mm。 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： （ ） 在常溫 20℃時(shí)， Q345R 在耐壓溫度下的許用應(yīng)力 所以， 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 ： （ ） 應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： （ ） 所以，筒體厚度滿(mǎn)足水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度要求。還計(jì)算了接管直徑，開(kāi)孔及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要對(duì)封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，封 頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。材料的選擇方面，對(duì)筒體、封頭和裙座的材 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 19 料都選了 Q345R。 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 17 人孔補(bǔ)強(qiáng) A 開(kāi)孔位于 筒體下段 ，筒體的計(jì)算厚度 B 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A 計(jì)算強(qiáng)度消弱系數(shù)： 接管有效厚度： 開(kāi)孔直徑： 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A： C 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度： 取其中較大值 ，故 B= mm 有效高度： 取其中較小值，故 取其中較小值，故 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 18 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭有效厚度 封頭多余金屬面積 ： 接管多余金屬面積 接管計(jì)算厚度 焊縫金屬截面積 (焊腳取 ) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 故無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。 再生氣進(jìn)口補(bǔ)強(qiáng) A 開(kāi)孔位于筒體 下 部，筒體的計(jì)算厚度 B 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A 計(jì)算強(qiáng)度消弱系數(shù)： 接管有效厚度： 開(kāi)孔直徑： 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A： C 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度： 取其中較大值，故 B=658mm 有效高度： 取其中較小值，故 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 14 取其中較小值，故 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭有效厚度 封頭多余金屬面積 ： 接管多余金屬面積 接管計(jì)算厚度 焊縫金屬截面積 (焊腳取 ) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積 所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 15 故無(wú)需補(bǔ)強(qiáng)。 查 GB1502020 表 43 得， Q345R 鋼管 在設(shè)計(jì)溫度 100 ℃下的許用應(yīng)力為。 開(kāi)孔最大直徑要求 根據(jù) GB1502020 規(guī)定，圓筒上開(kāi)孔的限制： 當(dāng)圓筒內(nèi)徑 ≤ 1500mm 時(shí)，開(kāi)孔最大直徑 ≤ /2，且 dop≤ 520mm；當(dāng)圓筒內(nèi)徑1500mm 時(shí)，開(kāi)孔最大直徑 ≤ /3，且 ≤ 1000Mm； 橢圓形封頭、凸形封頭或球殼上開(kāi)孔最大直徑 ，其孔的中心線(xiàn)宜垂直于封頭表面。目前常用的壓力容器接管局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)分為三種形式： 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)。 開(kāi)孔和開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng) 由于工藝與結(jié)構(gòu)要求，需對(duì)容器上開(kāi)孔并安置接管。 （ 5） 人孔接管 厚度 殼體接管采用 Q345R 低合金鋼，外徑 計(jì)算厚度： 取 =，本次設(shè)計(jì)的原料液有輕微腐蝕性，故腐蝕裕量取 。 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 9 （ 4） 接管法蘭厚度 殼體接管采用 Q345R 低合金鋼，外徑 計(jì)算厚度： 由于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm，本次設(shè)計(jì)的原料液有輕微腐蝕性，故腐蝕裕量取 。 （ 3） 再生氣出口接管厚度 殼體接管采用 Q345R 低合金鋼，外徑 計(jì)算厚度： 由于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm，本次設(shè)計(jì)的原料液有輕微腐蝕性，故腐蝕裕量取 。 （ 2） 再生氣進(jìn)口接管厚度 殼體接管采用 Q345R 低合金鋼，外徑 計(jì)算厚度： 由 于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm，本次設(shè)計(jì)的原料液有輕微腐蝕性，故腐蝕裕量取 。 進(jìn)出口設(shè)計(jì) 接管厚度 （ 1） 銅氨液進(jìn)（出）口接管厚度 殼體接管采用 Q345R 低合金鋼，外 徑 計(jì)算厚度： 由于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm，本次設(shè)計(jì)的原料液有輕微腐蝕性，故腐蝕裕量取 。 采用對(duì)接形式時(shí)，一般裙座筒體外徑與填料塔封頭的外徑相等，裙座筒體與填料塔封頭的連接焊縫應(yīng)采用全焊透的連續(xù)焊，且與填料塔封頭的外壁圓滑過(guò)渡。 焊接形式設(shè)計(jì) 裙座與塔體的連接采用焊接。而其中塔接型式的受力情況較差，只是因?yàn)榘惭b較方便，在一些小塔或焊接接頭受力較小的情況下采用，因此我 采用對(duì)接焊接 。所以選用 Q345R 較合適。常用的裙座材料為 Q235B 和 Q345R。但由于裙座對(duì)整個(gè)塔器而言是個(gè)至關(guān)重要的元件，支撐整個(gè)塔器，如它破壞將直接影響塔器的正常使用。由于裙座高度一般取為 3～ 6m，本次所設(shè)計(jì)的塔 高為 ，所以在這里取裙座高度取為 。設(shè)計(jì)圓錐形裙座時(shí)，考 慮到按穩(wěn)定計(jì)算的錐體厚度是與cos2 成反比（即錐體的半錐頂角 增大，厚度也將增加），且錐體與塔體的焊縫在彎曲與剪切作用下引起的應(yīng)力突變，也將隨 的增大而增加，所以 一般不大于 10176。 裙座的結(jié)構(gòu)與焊接設(shè)計(jì) 裙座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了制作方便，裙座一般選用圓筒形。 計(jì)算封頭厚度： （ ） 低 合金鋼 ，故 取 3mm，由于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm， 。=。 根據(jù)工藝要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)力分布均勻，易于沖壓形成。 封頭參數(shù)確定 由 JB/T47462020 可知橢圓形封頭各參數(shù)值為：公稱(chēng)直徑： 1400mm；曲面高度 350mm；直邊高度： 25mm。 平蓋：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、封頭厚度大、材料耗費(fèi)多、多用于直徑小高壓容器。 碟形封頭：由帶折邊的球面封頭、過(guò)渡環(huán)殼、短圓筒三部分組成；封頭深度較小、成型方便、但存在較大邊緣彎曲應(yīng)力、曲面不連續(xù)。 半球形封頭：在均勻受內(nèi)壓作用下、薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒的一半、但其深度大直徑小時(shí)整體沖壓困難、常用在高壓容器上。 （ ） 對(duì)于低合金鋼制容器， 不小于 3mm，由于鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過(guò)名義厚度的 6%，故取 =0mm 設(shè)計(jì)厚度 3+1=4mm （ ） 名義厚度 （ ） 銅氨液、再生氣回流塔的設(shè)計(jì) 5 圓整至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼板厚度，故取 （ ） 計(jì)算得在設(shè)計(jì)溫度下，圓筒的計(jì)算應(yīng)力 （ ） 滿(mǎn)足 ，合格。 進(jìn)行計(jì)算： 計(jì)算工作壓力： （ ） （ ） 取 （ ） 確定筒體壁厚： 假設(shè)厚度為 3~16mm， Q345R 在 100℃時(shí)的