塔设备的振动.doc

第六节塔的强度设计
特点—安装在室外,靠裙座底部的地脚螺栓固定在混凝土基础上。
三种工况:正常操作、停工检修、压力试验。
轴向强度及稳定性校核的基本步骤:
按设计条件,初步确定塔的壁厚和其它尺寸。
计算塔设备危险截面的载荷,包括重量、风载荷、地震载荷和偏心载荷等。
危险截面的轴向强度和稳定性校核。
设计计算裙座、基础环板、地脚螺栓等。
塔的强度设计的解题思路
一、塔的载荷分析
㈠介质压力:包括,前面已讲
㈡质量载荷
⒈包括:m01——塔体、裙座质量;
m02——塔内件如塔盘或填料的质量;
m03——保温材料的质量;
m04——操作平台及扶梯的质量;
m05——操作时物料的质量;
ma ——塔附件如人孔、接管、法兰等质量;
mw ——水压试验时充水的质量;
me ——偏心载荷。
⒉区分不同工况分别计算
塔设备在正常操作时的质量:
(7-13)
塔设备在水压试验时的最大质量:
(7-14)
塔设备在停工检修时的最小质量:
(7-15)
㈢偏心载荷
定义:塔体上悬挂的再沸器、冷凝器等附属设备或其它附件所引起的载荷。
载荷产生的弯矩为: (7-16)
式中:——重力加速度,m/s2;
——偏心距,即偏心质量中心至塔设备中心线间的距离,m;
——偏心弯矩,N·m。
㈣风载荷
:
(1)使塔体产生应力和变形;使塔体产生顺风向的振动(纵向振动)使塔体产生垂直于风向的诱导振动(横向振动);
(2)过大的塔体应力会导致塔体的强度及稳定失效;
(3)太大的塔体挠度会造成塔盘上流体分布不均,分离效率下降。
:
一种随机载荷,大小和方向随时、随地变化;对于顺风向风力,认为由两部分组成:
(1)平均风力(稳定风力),对结构的作用相当于静力的作用;是风载荷的静力部分,其值等于风压和塔设备迎风面积的乘积。
(2)脉动风力(阵风脉动),对结构的作用是动力的作用。是非周期性的随机作用力,它是风载荷的动力部分,会引起塔设备的振动。
计算时,折算成静载荷,即在静力基础上考虑与动力有关的折算系数,称风振系数。

(7-17)
式中:——塔设备中第i段的水平风力,N;
——体型系数;塔设备中第i计算段的风振系数;
——风压高度变化系数;
——各地区的基本风压,N/m2;
——塔设备各计算段的计算高度(见图7-74),m;
——各地区的基本风压,N/m2;
——塔设备中第i段迎风面的有效直径,m;
图7-74风载荷计算简图
:
(7-18)
式中:——基本风压,N/m2
——空气密度,随当地的高度和湿度而异,kg/m3;
——基本风速,随地区、季节及离地面的高度而变化,m/s。
我国设计规范规定:
空气密度ρ—根据一个大气压下、10℃时干空气密度计算,即ρ=;
基本风速—采用离地面高度10m,30年一遇,10分钟内平均最大风速,查图。

风速或风压随离地面的高度而变化。
风速沿高度变化呈指数规律,风压等于基本风压与高度变化系数fi 的乘积。
风压高度变化系数fi 值随地面的粗糙度类别而不同,见表7-5。
表7-5风压高度变化系数fi
地面粗糙度类别
距地面高度Hit/m
A
B
C
D
5




10




15




20




30




40




50




60




70




80




90




100




150




200




注:A类指近海海面、海岸、海岛、湖岸及沙漠地区;
B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。
C类指有密集建筑群的城市市区。
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

塔高度<10m:按一段计算,以设备顶端的风压作为整个塔设备的均布风压;
塔高度>10m:分段计算,每10m分为一计算段,余下的最